[发明专利]一种利用MBBR在低氧条件下还原五价锑的方法

说明书

本发明涉及微生物还原氧化态污染物技术，旨在提供一种利用MBBR在低氧条件下还原五价锑的方法。包括：取水底淤泥样品加入无机培养基中，添加锑酸盐后在严格厌氧条件下进行培养得到菌液，接种至MBBR中并以无机培养基作为运行液；向运行液中添加锑酸盐，氩气曝气以保持厌氧条件L；以批量模式操作反应器，运行过程中连续通入甲烷气体并保持搅拌；分批投入锑酸盐并运行反应器直至Sb(V)离子被完全除去。本发明利用厌氧甲烷氧化耦合锑酸盐生物还原的原理，通过将电子由甲烷转移至锑酸盐，实现了锑酸盐的生物还原及产物回收。本发明可以实现无电子残留、低能耗、控温减排，互助机制主要体现在厌氧甲烷氧化古菌和锑酸盐还原菌的协同作用。

技术领域

本发明属于微生物还原氧化态污染物技术领域，具体涉及一种利用MBBR在低氧条件下还原五价锑的方法。

背景技术

锑是第九大开采金属。我国的锑矿储量位居世界第一，锑产量占世界产量的79.6％。随着我国工业生产的快速发展，金属锑被广泛的应用于制造半导体、阻燃剂、蓄电池和催化剂的合金，导致采矿废水和矿区周边河水，锑含量远超过世界各国饮用水锑含量的上限值(美国环保局EPA标准规定：饮用水中锑的最大污染物水平MCL为6mg/L)。同时，锑及其化合物属于“三致”物质，短时间接触可引起恶心、呕吐、腹泻；慢性中毒则会导致眼角膜炎、结膜炎和胃炎等；甚至会引起心肌衰竭、肝坏死和尿毒症等。给环境和人类健康带来严重危害。因此，加强对含锑废水的治理迫在眉睫。

锑在水环境中常见价态是Sb(V)和Sb(III)，虽然Sb(III)的毒害作用比Sb(V)要大，但是Sb(III)能与硫化物生成稳定的沉淀物或被铁化物牢牢吸附。因此，Sb(III)更易通过过滤离心等方法去除，所以，将Sb(V)还原到Sb(III)对于环境保护而言具有重要意义。

目前，锑氧阴离子生物还原(SbR)被认为是去除水环境中的Sb(V)的一个很有效的方法。曾有研究报告了基于甲烷(CH₄)的膜生物膜反应器(MBfR)中高效还原氧化态污染物。但是在MBfR中氧的微量出现(～0.2mg/L)导致甲烷厌氧氧化耦合锑氧阴离子生物还原(AOM-SbR)存在障碍。

发明内容

本发明要解决的技术内容是，克服现有技术的不足，提供一种利用MBBR在低氧条件下还原五价锑的方法。是通过利用序批式膜生物反应器(MBBR)，在厌氧条件下，以甲烷(CH₄)作为唯一电子供体，实现氧化耦合锑酸盐还原菌群的富集。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种利用MBBR在低氧条件下还原五价锑的方法，包括下述步骤：

(1)制备无机培养基

将1mL酸性微量元素溶液、1mL碱性微量元素溶液、1mg CaCl₂、0.3g NaHCO₃、5mgMgSO₄·7H₂O、0.2g KH₂PO₄和0.4g Na₂HPO₄·12H₂O加入至1升去离子水中，用HCl调节pH至7，配成培养基；

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，余量为水；