[发明专利]一种有机质类化合物驱动的水体脱氮的方法

说明书

本发明提供了一种有机质类化合物驱动的水体脱氮的方法，包括以下步骤：S1，在脱氮硫杆菌菌液中合成或加入有机质类化合物，构建脱氮硫杆菌‑有机质类化合物杂化体系；S2，将脱氮硫杆菌‑有机质类化合物杂化体系离心或过滤，取固体转接至无电子供体培养基中，加入牺牲试剂和含有硝酸盐的污水；在光照条件下进行脱氮反应。该方法工艺简单，成本低。

技术领域

本发明涉及一种有机质类化合物驱动的水体脱氮的方法，属于污水处理技术领域。

背景技术

近几十年来，随着工农业生产的发展，农村、城市的地下水都存在着不同程度的氮污染问题，农业化肥的过量使用和动物排泄物的处置不当，使世界许多地方地表水和地下水中硝酸盐氮的含量在不断升高，已经危及包气带土壤和地下水的质量安全，硝酸盐污染日趋严重。硝酸盐氮的去除是通常通过反硝化脱氮过程实现的，反硝化脱氮是指细菌将硝酸盐(NO^3-)中的氮(N)通过一系列中间产物(NO^3-、NO、N₂O)还原为氮气(N₂)的生物化学过程。其中NO^3-、NO^2-会降低水质，危害人体健康，NO是一种有毒气体，与空气反应生成腐蚀性NO₂，N₂O是是《京都议定书》规定的6种温室气体之一，其单分子增温潜势是二氧化碳的298倍。

传统的反硝化技术分为三类：物理化学法、化学法和生物法。常用的物理化学法主要有电渗析法、反渗透法、离子交换法等，虽然去除率高，但运行费用高，后续处理成本较高。化学反硝化法主要利用还原剂将硝酸盐氮还原，化学法去除硝酸盐速率快，但需要投加还原剂，成本较高，还会产生副产物。生物反硝化法是在缺氧状态下，以硝酸盐氮为末端电子受体，将硝酸盐氮还原为气态氮化物和氮气的过程，分为异养和自养反硝化技术。异养反硝化需要添加甲醇、乙醇、葡萄糖等有机物作为电子供体；自养反硝化则不需投加有机碳源，而是以氢气、还原性硫化物等无机物为电子供体。

水体中自养反硝化脱氮菌具有快速的自我修复及繁殖能力，特别是脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)，能够有效实现硝酸盐氮的选择性还原。在这个过程中，电子供体起到了重要的作用。目前常用的电子供体包括氢气、还原性硫化物。然而，氢气的水溶性低，费用高。还原性硫化物会被氧化成硫酸盐，造成水体硬度升高。因此，需要寻找一种合适的电子供体。有机质类化合物在分析化学、生物医学和生物传感器方面具有潜在的应用价值。但是经文献与专利检索，尚未有研究考虑将有机质类化合物光生电子作为Thiobacillus denitrificans菌电子来源，也未见其应用于水体脱氮的先例。

发明内容

本发明提供了一种有机质类化合物驱动的水体脱氮的方法，可以有效解决上述问题。

本发明是这样实现的：

一种有机质类化合物驱动的水体脱氮的方法，包括以下步骤：

S1，在脱氮硫杆菌菌液中合成或加入有机质类化合物，构建脱氮硫杆菌-有机质类化合物杂化体系；

S2，将脱氮硫杆菌-有机质类化合物杂化体系离心或过滤，取固体转接至无电子供体培养基中，加入牺牲试剂和含有硝酸盐的污水；在光照条件下进行脱氮反应。

作为进一步改进的，所述脱氮硫杆菌菌液的OD_600nm值为0.1～0.3，或者脱氮硫杆菌菌液为生长对数期的菌液。

作为进一步改进的，所述有机质类化合物为蒽醌-2-磺酸钠(AQS)、蒽醌-2,6-二磺酸钠、蒽醌-2-羧酸中的至少一种。

作为进一步改进的，所述有机质类化合物在菌液中的终浓度为0.01～2mmol/L。

作为进一步改进的，所述牺牲试剂为乳酸钠、抗坏血酸或者乙醇中的至少一种。