[發明專利]一種利用MBBR在低氧條件下還原五價銻的方法

在審

• 申請號: 201810362849.1
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108483642A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 趙和平;鐘亮;董秋怡;王振;呂盤龍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28;C02F3/34;C12N1/20;C02F101/20
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

本發明涉及微生物還原氧化態污染物技術，旨在提供一種利用MBBR在低氧條件下還原五價銻的方法。包括：取水底淤泥樣品加入無機培養基中，添加銻酸鹽后在嚴格厭氧條件下進行培養得到菌液，接種至MBBR中并以無機培養基作為運行液；向運行液中添加銻酸鹽，氬氣曝氣以保持厭氧條件L；以批量模式操作反應器，運行過程中連續通入甲烷氣體并保持攪拌；分批投入銻酸鹽并運行反應器直至Sb(V)離子被完全除去。本發明利用厭氧甲烷氧化耦合銻酸鹽生物還原的原理，通過將電子由甲烷轉移至銻酸鹽，實現了銻酸鹽的生物還原及產物回收。本發明可以實現無電子殘留、低能耗、控溫減排，互助機制主要體現在厭氧甲烷氧化古菌和銻酸鹽還原菌的協同作用。

技術領域

本發明屬于微生物還原氧化態污染物技術領域，具體涉及一種利用MBBR在低氧條件下還原五價銻的方法。

背景技術

銻是第九大開采金屬。我國的銻礦儲量位居世界第一，銻產量占世界產量的79.6％。隨著我國工業生產的快速發展，金屬銻被廣泛的應用于制造半導體、阻燃劑、蓄電池和催化劑的合金，導致采礦廢水和礦區周邊河水，銻含量遠超過世界各國飲用水銻含量的上限值(美國環保局EPA標準規定：飲用水中銻的最大污染物水平MCL為6mg/L)。同時，銻及其化合物屬于“三致”物質，短時間接觸可引起惡心、嘔吐、腹瀉；慢性中毒則會導致眼角膜炎、結膜炎和胃炎等；甚至會引起心肌衰竭、肝壞死和尿毒癥等。給環境和人類健康帶來嚴重危害。因此，加強對含銻廢水的治理迫在眉睫。

銻在水環境中常見價態是Sb(V)和Sb(III)，雖然Sb(III)的毒害作用比Sb(V)要大，但是Sb(III)能與硫化物生成穩定的沉淀物或被鐵化物牢牢吸附。因此，Sb(III)更易通過過濾離心等方法去除，所以，將Sb(V)還原到Sb(III)對于環境保護而言具有重要意義。

目前，銻氧陰離子生物還原(SbR)被認為是去除水環境中的Sb(V)的一個很有效的方法。曾有研究報告了基于甲烷(CH₄)的膜生物膜反應器(MBfR)中高效還原氧化態污染物。但是在MBfR中氧的微量出現(～0.2mg/L)導致甲烷厭氧氧化耦合銻氧陰離子生物還原(AOM-SbR)存在障礙。

發明內容

本發明要解決的技術內容是，克服現有技術的不足，提供一種利用MBBR在低氧條件下還原五價銻的方法。是通過利用序批式膜生物反應器(MBBR)，在厭氧條件下，以甲烷(CH₄)作為唯一電子供體，實現氧化耦合銻酸鹽還原菌群的富集。

為解決技術問題，本發明的解決方案是：

提供一種利用MBBR在低氧條件下還原五價銻的方法，包括下述步驟：

(1)制備無機培養基

將1mL酸性微量元素溶液、1mL堿性微量元素溶液、1mg CaCl₂、0.3g NaHCO₃、5mgMgSO₄·7H₂O、0.2g KH₂PO₄和0.4g Na₂HPO₄·12H₂O加入至1升去離子水中，用HCl調節pH至7，配成培養基；

所述酸性微量元素溶液是指：每升溶液含100mM HCl、2.085g FeSO₄·7H₂O、68mgZnSO₄·7H₂O、14mg H₃BO₃、120mg CoCl₂·6H₂O、500mg MnCl₂·4H₂O、320mg CuSO₄、95mgNiCl₂·6H₂O，余量為水；