CN103121758B - 利用厌氧铁氧化反硝化菌净化污水中砷和硝酸盐的方法 - Google Patents

利用厌氧铁氧化反硝化菌净化污水中砷和硝酸盐的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103121758B
CN103121758B CN201310070136.5A CN201310070136A CN103121758B CN 103121758 B CN103121758 B CN 103121758B CN 201310070136 A CN201310070136 A CN 201310070136A CN 103121758 B CN103121758 B CN 103121758B
Authority
CN
China
Prior art keywords
denitrifying bacteria
nitrate
days
anaerobic
enrichment culture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201310070136.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103121758A (zh
Inventor
潘响亮
李保华
高磊
宋文娟
张道勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xinjiang Institute of Ecology and Geography of CAS
Original Assignee
Xinjiang Institute of Ecology and Geography of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xinjiang Institute of Ecology and Geography of CAS filed Critical Xinjiang Institute of Ecology and Geography of CAS
Priority to CN201310070136.5A priority Critical patent/CN103121758B/zh
Publication of CN103121758A publication Critical patent/CN103121758A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103121758B publication Critical patent/CN103121758B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y02W10/12—

Abstract

本发明涉及一种利用厌氧铁氧化、反硝化菌净化污水中砷和硝酸盐的方法，该方法通过从厌氧活性污泥中分离到目标菌株，在纯培养条件下富集10-15天后，厌氧条件下将菌液与含砷和硝酸盐的复合污染水混合，调节pH值为4.0-10.0，培养去除水中的As和NO3-，通过铁氧化反硝化菌氧化Fe2+形成Fe(III)氧化物的吸附作用去除As，达到同步去除地下水中As和硝酸盐复合污染的目的。该方法特殊的Fe源和N源代谢途径去除水中的As和NO3-，工艺简单，操作方便，处理成本低，处理范围大，无二次释放，无二次污染。

Description

利用厌氧铁氧化反硝化菌净化污水中砷和硝酸盐的方法
技术领域
本发明涉及一种利用厌氧铁氧化反硝化菌净化污水中砷和硝酸盐的方法，属于环境保护领域。
背景技术
地下水是我国许多地区的重要饮用水资源。然而随着工、农业活动，我国大部分平原地区的地下水污染非常严重，而且往往是多种污染物同时存在的复合污染，其中重金属和硝酸盐复合污染是最常见的复合污染。据20年的监测数据表明，长期以来西安市的地下水中硝酸盐、六价铬等多种污染物超标。江苏省沿海的许多地区的地下水中铅、汞和硝酸盐复合污染严重。在西安、长春、哈尔滨、天津的城市地下水普遍存在砷和硝酸盐的复合污染。地下水中普遍存在的重金属和硝酸盐复合污染已严重威胁了饮用水安全和人民身体健康，因此迫切需要对重金属和硝酸盐复合污染地下水进行治理和修复。
现有大多数关于污染地下水的原位生物修复技术的研究是专门针对某一类污染物的。地下水中硝酸盐的原位生物修复技术大多是通过向目标污染含水层注入有机碳源等方法刺激反硝化菌的生长和活性，从而将硝酸盐从目标含水层中去除。重金属污染地下水的原位生物修复技术则主要是利用污染含水层中的某些特殊类型的微生物的代谢作用将溶解态的重金属离子沉淀下来而达到去除重金属的目的。此修复方法依据利用的微生物不同存在不同的缺陷，主要包括对氧化还原电位敏感，易二次释放，易产生二次污染等问题。且不能同步去除地下水中的硝酸盐类污染物。虽然科学家分别在硝酸盐污染地下水和重金属污染地下水的原位生物修复技术领域的研究分别取得了很大的进展，但目前还缺乏同时去除地下水中重金属和硝酸盐的原位生物修复技术。我国城镇、农村地区大面积的硝酸盐和重金属的复合污染普遍存在的现实迫切要求研发一种既能克服现有重金属污染地下水原位生物修复技术的局限性，又能将重金属和硝酸盐同步去除的原位生物修复的新技术。
最近一些研究者在地下水、沉积物等环境中发现一些细菌能够在厌氧条件下以Fe2+为唯一电子供体、NO3 -为电子受体，将NO3 -反硝化为NO2 -或N2的同时将Fe2+氧化为Fe3+氧化物，即厌氧Fe2+氧化反硝化菌(Anaerobic Fe2+Oxidation Denitrifier，简称为AFODN)。铁氧化反硝化菌（AFODN）在地下水、沉积物等多种环境中普遍存在。铁氧化反硝化菌（AFODN）代谢所生成的Fe3+氧化物通常具有巨大的比表面积(8-400m2/g)，对Co、Cr、Cd、As、Pb、U等重金属离子具有良好的吸附性能。因此，铁氧化反硝化菌（AFODN）特殊的Fe和N代谢途径及产物为重金属和硝酸盐复合污染地下水的原位同步修复提供了一种全新的思路，即在铁氧化反硝化菌（AFODN）将地下水中的NO3 -反硝化为NO2 -或N2的同时形成了Fe3+氧化物，通过后者的吸附作用可以将地下水中的重金属去除。但目前利用铁氧化反硝化菌（AFODN）同步去除水中重金属和硝酸盐污染的研究还未见报道。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种利用厌氧铁氧化反硝化菌净化污水中砷和硝酸盐的方法，该方法通过从厌氧活性污泥中分离到目标菌株，在纯培养条件下富集10-15天后，厌氧条件下将菌液与含砷和硝酸盐的复合污染水混合，调节pH值为4.0-10.0，培养去除水中的As和NO3 -，通过铁氧化反硝化菌氧化Fe2+形成Fe3+氧化物的吸附作用去除As，达到同步去除地下水中As和硝酸盐复合污染的目的。该方法特殊的Fe源和N源代谢途径去除水中的As和NO3 -，工艺简单，操作方便，处理成本低，处理范围大，无二次释放，无二次污染。
本发明所述的一种利用厌氧铁氧化反硝化菌净化污水中砷和硝酸盐的方法，按下列步骤进行：
a、厌氧铁氧化反硝化菌的分离提纯：
将铁氧化反硝化菌与固体培养基的组分为：C6H5Na3O7·2H2O5g/L，K2HPO41g/L，KH2PO40.5g/L，MgSO4·7H2O0.2g/L，KNO32g/L，FeCl2·4H2O0.998g/L的固体培养基和污水处理厂厌氧活性污泥，在厌氧条件下加入2-20mM FeCl2富集培养3-10天，挑选红色菌落于固体培养基进行划线分离，得到厌氧铁氧化反硝化菌菌落，然后接种于液体培养基的组分为：C6H5Na3O7·2H2O5g/L，K2HPO41g/L，KH2PO40.5g/L，MgSO4·7H2O0.2g/L，KNO32g/L，FeCl2·4H2O0.998g/L的液体培养基中，培养3-10天，得到106-108CFO的菌液；
b、菌种富集培养：
将步骤a得到的菌液按体积比2-10%的接种量转移到步骤a中的液体培养基中，于温度10-30℃、振荡速率为60-150r/min条件下培养3-10天进行富集培养；
c、接种生化处理：
将步骤b富集培养菌液按体积比2-10%的接种量转移到含有硝酸态氮和砷的污水中，控制pH值为4.0-10.0，在温度10-26℃，厌氧条件下培养3-30天即可。
步骤c中加入硝酸态氮的初始浓度为10-200mg/L，As5+的初始浓度为20-3000μg/L。
本发明所述的一种利用厌氧铁氧化反硝化菌净化污水中砷和硝酸盐的方法，该方法中铁氧化反硝化菌为柠檬酸杆菌属，固体培养基的组分为：C6H5Na3O7·2H2O5g/L，K2HPO41g/L，KH2PO40.5g/L，MgSO4·7H2O0.2g/L，KNO32g/L，FeCl2·4H2O0.998g/L；液体培养基的组分为：C6H5Na3O7·2H2O5g/L，K2HPO41g/L，KH2PO40.5g/L，MgSO4·7H2O0.2g/L，KNO32g/L，FeCl2·4H2O0.998g/L。
本发明所述的一种利用厌氧铁氧化反硝化菌净化污水中砷和硝酸盐的方法，该方法中通过铁氧化反硝化菌特殊的Fe源和N源代谢途径去除水中的As和NO3 -，由铁氧化反硝化菌氧化Fe2+形成的Fe3+氧化物以无定形Fe3+矿物为主，菌体沉积物中无机组成以Fe为主，含有少量As5+，在Fe2+氧化殆尽的情况下NO3 -的去除率达30-60%，As的去除率达30-70%，在Fe2+源充足的情况下可以得到更高的去除率可达40-70%，该方法操作方便，处理成本低，处理范围大，无二次释放，无二次污染。
具体实施方式：
实施例1
a、铁氧化反硝化菌的分离提纯：
将铁氧化反硝化菌与固体培养基的组分为：C6H5Na3O7·2H2O5g/L，K2HPO41g/L，KH2PO40.5g/L，MgSO4·7H2O0.2g/L，KNO32g/L，FeCl2·4H2O0.998g/L和污水处理厂厌氧活性污泥5g，在厌氧条件下加入2mMFeCl2富集培养3天，挑选红色菌落于固体培养基进行划线分离，得到铁氧化反硝化菌菌落，然后接种于液体培养基的组分为：C6H5Na3O7·2H2O5g/L，K2HPO41g/L，KH2PO40.5g/L，MgSO4·7H2O0.2g/L，KNO32g/L，FeCl2·4H2O0.998g/L中，培养3天，得到106-108CFO的菌液；
b、菌种富集培养：
将步骤a得到的菌液按体积比2%的接种量转移到步骤a中的液体培养基中，于温度10℃，振荡速率为60r/min条件下培养3天进行富集培养；
c、接种生化处理：
将步骤b富集培养菌液按体积比2%的接种量转移到含有硝酸态氮的初始浓度为10mg/L和As5+的初始浓度为20μg/L的污水中，控制pH值为4.0，在温度10℃，厌氧条件下培养3天即可；
铁氧化反硝化菌氧化Fe2+形成的Fe3+氧化物以无定形Fe3+矿物为主，菌体沉积物中无机组成以Fe为主，含有少量As5+，在Fe2+氧化殆尽的情况下NO3 -的去除率达30-60%，As的去除率达30-70%，在Fe2+源充足的情况下As的去除率达40-70%。
实施例2
a、铁氧化反硝化菌的分离提纯：
将铁氧化反硝化菌与固体培养基的组分为：C6H5Na3O7·2H2O5g/L，K2HPO41g/L，KH2PO40.5g/L，MgSO4·7H2O0.2g/L，KNO32g/L，FeCl2·4H2O0.998g/L和污水处理厂厌氧活性污泥5g，在厌氧条件下加入10mM FeCl2富集培养6天，挑选红色菌落于固体培养基进行划线分离，得到铁氧化反硝化菌菌落，然后接种于液体培养基的组分为：C6H5Na3O7·2H2O5g/L，K2HPO41g/L，KH2PO40.5g/L，MgSO4·7H2O0.2g/L，KNO32g/L，FeCl2·4H2O0.998g/L中，培养6天，得到106-108CFO的菌液；
b、菌种富集培养：
将步骤a得到的菌液按体积比6%的接种量转移到步骤a中的液体培养基中，于温度20℃、振荡速率为100r/min条件下培养7天进行富集培养；
c、接种生化处理：
将步骤b富集培养菌液按体积比6%的接种量转移到含有硝酸态氮的初始浓度为100mg/L和As的初始浓度为2000μg/L的污水中，控制pH值为7.0，在温度18℃，厌氧条件下培养20天即可；
铁氧化反硝化菌氧化Fe2+形成的Fe3+氧化物以无定形Fe3+矿物为主，菌体沉积物中无机组成以Fe为主，含有少量As5+，在Fe2+氧化殆尽的情况下NO3 -的去除率达30-60%，As的去除率达30-70%，在Fe2+源充足的情况下As的去除率达40-70%。
实施例3
a、铁氧化反硝化菌的分离提纯：
将铁氧化反硝化菌与固体培养基的组分为：C6H5Na3O7·2H2O5g/L，K2HPO41g/L，KH2PO40.5g/L，MgSO4·7H2O0.2g/L，KNO32g/L，FeCl2·4H2O0.998g/L和污水处理厂厌氧活性污泥5g，在厌氧条件下加入20mM FeCl2富集培养10天，挑选红色菌落于固体培养基进行划线分离，得到铁氧化反硝化菌菌落，然后接种于液体培养基的组分为：C6H5Na3O7·2H2O5g/L，K2HPO41g/L，KH2PO40.5g/L，MgSO4·7H2O0.2g/L，KNO32g/L，FeCl2·4H2O0.998g/L中，培养10天，得到106-108CFO的菌液；
b、菌种富集培养：
将步骤a得到的菌液按体积比10%的接种量转移到步骤a中的液体培养基中，于温度30℃、振荡速率为150r/min条件下培养10天进行富集培养；
c、接种生化处理：
将步骤b富集培养菌液按体积比10%的接种量转移到含有硝酸态氮的初始浓度为200mg/L和As的初始浓度为3000μg/L的污水中，控制pH值为10.0，在温度26℃，厌氧条件下培养30天即可；
铁氧化反硝化菌氧化Fe2+形成的Fe3+氧化物以无定形Fe3+矿物为主，菌体沉积物中无机组成以Fe为主，含有少量As5+，在Fe2+氧化殆尽的情况下NO3 -的去除率达30-60%，As的去除率达30-70%，在Fe2+源充足的情况下As的去除率达40-70%。
通过本发明所述的方法厌氧铁氧化反硝化菌(AFODN)同步净化地下水中富含砷和硝酸盐混合污染物的表：
Figure GDA0000469310380000061
从表中可以看出：污染废水中As5+和铁氧化反硝化菌在污染废水中的混合液中的培养时间影响硝态氮和砷去除效果，说明该菌的作用过程受Fe2+源充足的限制，As5+的含量和混合培养时间不同其耗用的Fe2+源不同从而影响其去除效果。

Claims (2)

1.一种利用厌氧铁氧化反硝化菌净化污水中砷和硝酸盐的方法，其特征在于按下列步骤进行：
a、厌氧铁氧化反硝化菌的分离提纯：
将铁氧化反硝化菌与固体培养基的组分为： C6H5Na3O7·2H2O 5g/L， K2HPO4 1g/L，KH2PO4 0.5g/L，MgSO4·7H2O 0.2g/L，KNO3 2g/L， FeCl2·4H2O 0.998g/L的固体培养基和污水处理厂厌氧活性污泥，在厌氧条件下加入2-20 mM FeCl2富集培养3-10天，挑选红色菌落于固体培养基进行划线分离，得到厌氧铁氧化反硝化菌菌落，然后接种于液体培养基的组分为： C6H5Na3O7·2H2O 5g/L， K2HPO4 1g/L，KH2PO4 0.5g/L，MgSO4·7H2O 0.2g/L，KNO3 2g/L，FeCl2·4H2O 0.998g/L的液体培养基中，培养3-10天，得到107-108CFU的菌液；
b、菌种富集培养：
将步骤a得到的菌液按体积比2-10 %的接种量转移到步骤a中的液体培养基中，于温度10-30℃、振荡速率为60-150 r/min条件下培养3-10天进行富集培养； 
c、接种生化处理：
将步骤b富集培养菌液按体积比2-10 %的接种量转移到含有硝酸态氮和砷的污水中，控制pH值为4.0-10.0，在温度10-26℃，厌氧条件下培养3-30天即可。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤c中加入硝酸态氮的初始浓度为10-200mg/L，As5+的初始浓度为20-3000μg/L。
CN201310070136.5A 2013-03-05 2013-03-05 利用厌氧铁氧化反硝化菌净化污水中砷和硝酸盐的方法 Expired - Fee Related CN103121758B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310070136.5A CN103121758B (zh) 2013-03-05 2013-03-05 利用厌氧铁氧化反硝化菌净化污水中砷和硝酸盐的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310070136.5A CN103121758B (zh) 2013-03-05 2013-03-05 利用厌氧铁氧化反硝化菌净化污水中砷和硝酸盐的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103121758A CN103121758A (zh) 2013-05-29
CN103121758B true CN103121758B (zh) 2014-04-16

Family

ID=48452951

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310070136.5A Expired - Fee Related CN103121758B (zh) 2013-03-05 2013-03-05 利用厌氧铁氧化反硝化菌净化污水中砷和硝酸盐的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103121758B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103274576B (zh) * 2013-06-05 2014-10-29 江苏省农业科学院 降低沼液中砷含量的方法
CN103420480B (zh) * 2013-08-07 2015-11-11 浙江大学 一种厌氧铁盐生物脱氮工艺
CN104694447A (zh) * 2015-04-06 2015-06-10 朱凌玮 一种处理污水的复合菌剂及其应用方法
CN106315848B (zh) * 2016-11-17 2019-08-06 南京大学 一种利用天然磁黄铁矿同步去除地下水中硝酸盐和砷的方法及其应用
CN107523560B (zh) * 2017-09-05 2020-07-14 西安建筑科技大学 低浓度铁离子地下水中硝氮去除用固定化载体及制备方法
CN110589987A (zh) * 2019-06-11 2019-12-20 天津工业大学 一种用于地下水脱氮的反硝化菌纳米铁复合材料制备方法
CN112607718A (zh) * 2021-01-25 2021-04-06 瓮福（集团）有限责任公司 一种肥料级磷酸二氢钾的生产方法
CN114634876A (zh) * 2022-04-07 2022-06-17 中山大学 一种生物吸附菌及其应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101973666A (zh) * 2010-09-29 2011-02-16 中国科学院沈阳应用生态研究所 一种同步去除饮用水中重金属和硝酸盐的方法及其装置
CN102603064A (zh) * 2012-04-01 2012-07-25 南京大学 一种含氮磷污水同步脱氮除磷的方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4784873B2 (ja) * 2007-04-13 2011-10-05 独立行政法人産業技術総合研究所 嫌気性アンモニア酸化処理方法および装置
US8372283B2 (en) * 2010-07-09 2013-02-12 Earth Renaissance Technologies, Llc Treatment method reducing wastewater influent chemical/pharmaceuticals before biological reduction to enhance sewage treatment

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101973666A (zh) * 2010-09-29 2011-02-16 中国科学院沈阳应用生态研究所 一种同步去除饮用水中重金属和硝酸盐的方法及其装置
CN102603064A (zh) * 2012-04-01 2012-07-25 南京大学 一种含氮磷污水同步脱氮除磷的方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Biomineralization based remediation of As(III) contaminated soil by Sporosarcina ginsengisoli;Varenyam Achala等;《Journal of Hazardous Materials》;20111128;第178-184页 *
JP特开2008-279433A 2008.11.20
Varenyam Achala等.Biomineralization based remediation of As(III) contaminated soil by Sporosarcina ginsengisoli.《Journal of Hazardous Materials》.2011,第178-184页.
潘响亮等.硫酸盐还原菌混合菌群胞外聚合物对CU2+的吸附和机理.《水处理技术》.2005,第31卷(第9期),第25-28页.
硫酸盐还原菌混合菌群胞外聚合物对CU2+的吸附和机理;潘响亮等;《水处理技术》;20050930;第31卷(第9期);第25-28页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103121758A (zh) 2013-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103121758B (zh) 利用厌氧铁氧化反硝化菌净化污水中砷和硝酸盐的方法
Barbosa et al. Nickel, manganese and copper removal by a mixed consortium of sulfate reducing bacteria at a high COD/sulfate ratio
Liu et al. Potential of a novel facultative anaerobic denitrifying Cupriavidus sp. W12 to remove fluoride and calcium through calcium bioprecipitation
Corsini et al. Arsenic transforming abilities of groundwater bacteria and the combined use of Aliihoeflea sp. strain 2WW and goethite in metalloid removal
CN100584771C (zh) 一种处理重金属废水的方法
Zhong et al. Denitrifying microbial community with the ability to bromate reduction in a rotating biofilm-electrode reactor
CN104276735B (zh) 一种用于净化电镀污水的环保工艺
CN109967519B (zh) 一种尾矿库重金属污染的微生物修复方法
Fan et al. The influence of phosphorus on the autotrophic and mixotrophic denitrification
Li et al. Simultaneous removal of nitrogen and phosphorus from wastewater by means of FeS-based autotrophic denitrification
Liu et al. Acclimation of arsenic-resistant Fe (II)-oxidizing bacteria in aqueous environment
Li et al. Bioremediation of nitrate-and arsenic-contaminated groundwater using nitrate-dependent Fe (II) oxidizing Clostridium sp. strain pxl2
CN103449681A (zh) 一种利用微生物制剂处理污水的方法
CN111676147A (zh) 一种富集和分离四氯乙烯脱氯菌的方法及应用
Kim et al. Prevention of acid mine drainage by sulfate reducing bacteria: organic substrate addition to mine waste piles
Zhu et al. Enhanced nitrate removal in an Fe 0-driven autotrophic denitrification system using hydrogen-rich water
Liu et al. Pentavalent vanadium and hexavalent uranium removal from groundwater by woodchip-sulfur based mixotrophic biotechnology
CN102295353A (zh) 实现污水同步脱氮除磷的方法
Li et al. A review: Manganese-driven bioprocess for simultaneous removal of nitrogen and organic contaminants from polluted waters
Singh et al. Synergism of Pseudomonas aeruginosa and Fe0 for treatment of heavy metal contaminated effluents using small scale laboratory reactor
CN104445813A (zh) 一种去除污水中重金属离子和工业cod的制剂
CN104310721A (zh) 一种去除污水中重金属离子和工业cod的工艺
CN111378596B (zh) 一株耐酸且兼性厌氧的锰氧化细菌及其应用
Su et al. Removal of high concentrations of NO 3− from nuclear industrial wastewater by using a fixed-bed bioreactor
KR101324915B1 (ko) 6가 크롬 환원 및 침전 촉진용 조성물 및 이의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140416

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee