[發(fā)明專利]一種有機(jī)質(zhì)類化合物驅(qū)動的水體脫氮的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010069174.9
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111204882A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳曼;蔡權(quán)華;周順桂
• 申請（專利權(quán)）人: 福建農(nóng)林大學(xué)
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C02F101/16
• 代理公司: 廈門智慧呈睿知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 35222
• 代理人: 楊唯

本發(fā)明提供了一種有機(jī)質(zhì)類化合物驅(qū)動的水體脫氮的方法，包括以下步驟：S1，在脫氮硫桿菌菌液中合成或加入有機(jī)質(zhì)類化合物，構(gòu)建脫氮硫桿菌?有機(jī)質(zhì)類化合物雜化體系；S2，將脫氮硫桿菌?有機(jī)質(zhì)類化合物雜化體系離心或過濾，取固體轉(zhuǎn)接至無電子供體培養(yǎng)基中，加入犧牲試劑和含有硝酸鹽的污水；在光照條件下進(jìn)行脫氮反應(yīng)。該方法工藝簡單，成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種有機(jī)質(zhì)類化合物驅(qū)動的水體脫氮的方法，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近幾十年來，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，農(nóng)村、城市的地下水都存在著不同程度的氮污染問題，農(nóng)業(yè)化肥的過量使用和動物排泄物的處置不當(dāng)，使世界許多地方地表水和地下水中硝酸鹽氮的含量在不斷升高，已經(jīng)危及包氣帶土壤和地下水的質(zhì)量安全，硝酸鹽污染日趨嚴(yán)重。硝酸鹽氮的去除是通常通過反硝化脫氮過程實(shí)現(xiàn)的，反硝化脫氮是指細(xì)菌將硝酸鹽(NO^3-)中的氮(N)通過一系列中間產(chǎn)物(NO^3-、NO、N₂O)還原為氮?dú)?N₂)的生物化學(xué)過程。其中NO^3-、NO^2-會降低水質(zhì)，危害人體健康，NO是一種有毒氣體，與空氣反應(yīng)生成腐蝕性NO₂，N₂O是是《京都議定書》規(guī)定的6種溫室氣體之一，其單分子增溫潛勢是二氧化碳的298倍。

傳統(tǒng)的反硝化技術(shù)分為三類：物理化學(xué)法、化學(xué)法和生物法。常用的物理化學(xué)法主要有電滲析法、反滲透法、離子交換法等，雖然去除率高，但運(yùn)行費(fèi)用高，后續(xù)處理成本較高。化學(xué)反硝化法主要利用還原劑將硝酸鹽氮還原，化學(xué)法去除硝酸鹽速率快，但需要投加還原劑，成本較高，還會產(chǎn)生副產(chǎn)物。生物反硝化法是在缺氧狀態(tài)下，以硝酸鹽氮為末端電子受體，將硝酸鹽氮還原為氣態(tài)氮化物和氮?dú)獾倪^程，分為異養(yǎng)和自養(yǎng)反硝化技術(shù)。異養(yǎng)反硝化需要添加甲醇、乙醇、葡萄糖等有機(jī)物作為電子供體；自養(yǎng)反硝化則不需投加有機(jī)碳源，而是以氫氣、還原性硫化物等無機(jī)物為電子供體。

水體中自養(yǎng)反硝化脫氮菌具有快速的自我修復(fù)及繁殖能力，特別是脫氮硫桿菌(Thiobacillus denitrificans)，能夠有效實(shí)現(xiàn)硝酸鹽氮的選擇性還原。在這個過程中，電子供體起到了重要的作用。目前常用的電子供體包括氫氣、還原性硫化物。然而，氫氣的水溶性低，費(fèi)用高。還原性硫化物會被氧化成硫酸鹽，造成水體硬度升高。因此，需要尋找一種合適的電子供體。有機(jī)質(zhì)類化合物在分析化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)和生物傳感器方面具有潛在的應(yīng)用價值。但是經(jīng)文獻(xiàn)與專利檢索，尚未有研究考慮將有機(jī)質(zhì)類化合物光生電子作為Thiobacillus denitrificans菌電子來源，也未見其應(yīng)用于水體脫氮的先例。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種有機(jī)質(zhì)類化合物驅(qū)動的水體脫氮的方法，可以有效解決上述問題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種有機(jī)質(zhì)類化合物驅(qū)動的水體脫氮的方法，包括以下步驟：

S1，在脫氮硫桿菌菌液中合成或加入有機(jī)質(zhì)類化合物，構(gòu)建脫氮硫桿菌-有機(jī)質(zhì)類化合物雜化體系；

S2，將脫氮硫桿菌-有機(jī)質(zhì)類化合物雜化體系離心或過濾，取固體轉(zhuǎn)接至無電子供體培養(yǎng)基中，加入犧牲試劑和含有硝酸鹽的污水；在光照條件下進(jìn)行脫氮反應(yīng)。

作為進(jìn)一步改進(jìn)的，所述脫氮硫桿菌菌液的OD_600nm值為0.1～0.3，或者脫氮硫桿菌菌液為生長對數(shù)期的菌液。

作為進(jìn)一步改進(jìn)的，所述有機(jī)質(zhì)類化合物為蒽醌-2-磺酸鈉(AQS)、蒽醌-2,6-二磺酸鈉、蒽醌-2-羧酸中的至少一種。

作為進(jìn)一步改進(jìn)的，所述有機(jī)質(zhì)類化合物在菌液中的終濃度為0.01～2mmol/L。

作為進(jìn)一步改進(jìn)的，所述犧牲試劑為乳酸鈉、抗壞血酸或者乙醇中的至少一種。