CN110117079A - 利用铁还原菌-矿物协同去除水体中硝酸盐和难降解有机物的方法 - Google Patents

利用铁还原菌-矿物协同去除水体中硝酸盐和难降解有机物的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110117079A
CN110117079A CN201910347554.1A CN201910347554A CN110117079A CN 110117079 A CN110117079 A CN 110117079A CN 201910347554 A CN201910347554 A CN 201910347554A CN 110117079 A CN110117079 A CN 110117079A
Authority
CN
China
Prior art keywords
iron
mineral
reducing bacterium
organic substance
nitrate
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.)
Pending
Application number
CN201910347554.1A
Other languages
English (en)
Inventor
陆永生
陈学萍
黄雪儿
刘慧�
刘韵
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.)
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
University of Shanghai for Science and Technology
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 University of Shanghai for Science and Technology filed Critical University of Shanghai for Science and Technology
Priority to CN201910347554.1A priority Critical patent/CN110117079A/zh
Publication of CN110117079A publication Critical patent/CN110117079A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/28—Anaerobic digestion processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
    • C02F2101/163—Nitrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/06—Contaminated groundwater or leachate

Abstract

本发明公开了一种利用铁还原菌‑矿物协同去除地下水中硝酸盐和难降解有机物的方法，它包括以下步骤：将铁还原菌先后经液体培养基、种子罐和发酵罐富集扩大，制得一定浓度的发酵菌液；取适量菌液与铁矿物混合均匀，另加入适量电子穿梭体和目标污染物，密封保持厌氧状态，避光培养。本发明利用铁还原菌‑矿物形成共还原体系，同步去除硝酸盐和难降解有机物，并利用铁循环多次高效去除污染物。本发明方法操作简单，结合地下水实际环境构建的循环体系，具有良好的环境和经济效益。本发明方法以铁还原菌为桥梁，联合生物与化学修复技术具有潜在的应用价值，并可为当前地下水修复工作提供新的思路。

Description

利用铁还原菌-矿物协同去除水体中硝酸盐和难降解有机物 的方法
技术领域
本发明涉及一种水中硝酸盐或难降解有机物的去除方法，特别是利用铁还原菌去除水中硝酸盐或难降解有机物的方法，属于地下水原位生物化学修复技术应用技术领域。
背景技术
地下水作为我国宝贵的淡水资源，在我国社会经济发展中发挥着重要的支撑作用。随着城市化、工业化和农业现代化的发展，大量城市污水、生活垃圾填埋场渗滤液以及化肥农药等的渗透,使地下水中的有机污染物和硝酸盐污染日益严重。在众多地下水修复技术中，利用土著微生物的新陈代谢作用降解污染物的生物修复技术与常利用二价铁或零价铁还原去除污染物的化学修复技术应用较为广泛。然而发展至今，微生物易受污染物毒效应抑制且修复周期长、大量投加铁化合物导致成本较高等局限性依然存在。YongfengJia等对中国受污染的地下水地质进行了调查，发现大部分受污染的地下水环境中都富含铁矿物。同时铁还原菌普遍存在于地下水中，基于这俩点，以铁还原菌为桥梁，联合生物与化学修复技术具有潜在的应用价值，并可为当前地下水修复工作提供新的思路。
目前已有多项利用微生物-铁氧化物的还原体系修复有机污染物的专利和文献。专利CN101586094A涉及一种可加速有机氯降解的铁还原菌-矿物复合菌剂及其制备方法，利用铁还原菌还原铁矿物生成具有强还原性的Fe(II)，从而加快土壤中有机氯的还原降解。为了加快有机污染物和铁氧化物之间的电子传递速率、提高修复效率，专利CN102443400A涉及一种铁氧化物与腐殖质及其还原菌三元复合有机污染修复剂及制备方法，腐殖质作为电子穿梭体可以促进生物源Fe(II)的生成，从而提高土壤中有机污染的修复效率。许超、董军和马小兰等对微生物异化还原铁氧化物体系对硝基苯的降解作用进行实验研究，发现该体系具有持续还原硝基苯的能力。另外联合生物与化学作用还原硝酸盐也有较多研究。专利CN103803703A涉及一种纳米铁与微生物协同作用同步脱氮除磷的方法，利用纳米铁与水反应释放的氢原子或氢气，可化学还原硝酸盐，也可作为电子供体，在反硝化菌的作用下还原硝酸盐；同时在铁氧化菌和纳米铁与水反应的双重作用下，多孔颗粒物表面不断形成二价铁和三价铁氢氧化物，促进水中磷的化学吸附。Tongxu Liu等在微生物还原硝酸盐体系中引入铁氧化物，发现硝酸盐的去除速率显著增加并且气态氮产率有所提高，这主要归功于体系中生物源二价铁的生成。但现有技术难以兼顾硝酸盐和难降解有机物同时有效去除的效果，水体修复工艺不够经济，外源引入的处理剂容易形成二次污染，存在破坏地下水水体生态结构的风险。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种利用铁还原菌-矿物协同去除水体中硝酸盐和难降解有机物的方法，能修复地下水，使硝酸盐和难降解有机物污染同时被有效去除，本发明利用铁还原菌还原铁矿物生成具有强还原性的生物源二价铁，同时还原硝酸盐和难降解有机物。在本发明化学反应中，二价铁被氧化回三价铁，由此形成铁循环体系。本发明操作工艺简单，具有良好的环境和经济效益。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用铁还原菌-矿物协同去除水体中硝酸盐和难降解有机物的方法，包括如下步骤：
(1)将铁还原菌先后经液体培养基、种子罐和发酵罐富集扩大，制得发酵菌液，备用；
(2)将在所述步骤(1)中制备的发酵菌液与铁矿物混合均匀，形成铁还原菌-铁矿物共还原体系，另加入电子穿梭体和含有硝酸盐和难降解有机物的目标污染物的待处理地下水体，混合后形成铁还原菌-铁矿物-电子穿梭体-污染物的混合溶液体系，然后将混合溶液体系进密封保持，使混合溶液体系在厌氧状态进行避光培养，直到水体中硝酸盐和难降解有机物达到去除目标要求。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤(1)中，所述液体培养基为LB培养基，培养基配方为：胰蛋白胨10g/L，酵母提取物5g/L，NaCl 5g/L，调节培养基pH值为6.8～7.5，然后将培养基进行高压灭菌后，制备液体培养基，备用。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤(1)中，在种子罐中，使铁还原菌进行种子罐发酵：按质量百分比计算，以2～10％的接种量将液体培养基中的菌液接种至种子罐中，在30～35℃下进行发酵培养16～20h，得到种子液。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤(1)中，在发酵罐中，使铁还原菌进行发酵罐发酵：按质量百分比计算，以2～10％的接种量将种子液接种至发酵罐中，在30～35℃下进行发酵培养16～20h，得到发酵液。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤(1)中制备的发酵菌液的菌体浓度不低于每109个/毫升。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤(2)中，使混合溶液体系在厌氧状态进行避光培养至少100h。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤(2)中，所述铁矿物为水铁矿、磁铁矿和绿锈中至少一种含有三价铁的铁氧化物，所制备的混合溶液体系铁含量不高于2500mg/L。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤(2)中，电子穿梭体采用9,10-蒽醌-2-磺酸钠(AQDS)，含有硝酸盐和难降解有机物的目标污染物的待处理地下水体中的硝酸盐浓度不高于40mg/L并且难降解有机物浓度不高于10mg/L。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤(2)中，在制备混合溶液体系时，发酵菌液与铁矿物混合的质量体积质量比为77.2mL：(0.2296g～0.4975g)；发酵菌液和电子穿梭体的混合体积比为77.2：0.8；按照电子穿梭体和待处理地下水体的体积比例作为电子穿梭体加入量，使电子穿梭体加入量不低于7.72％。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤(2)中，待处理地下水体中的难降解有机物为五氯苯酚、二氯丙烷、六六六、三氯甲烷、邻二氯苯、三氯乙烯中的至少一种有机物。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.本发明方法能充分利用受污染的地下水环境中富含铁矿物和铁还原菌，以铁还原菌为桥梁，联合生物与化学修复方法具有潜在的应用价值，构建铁还原菌-铁矿物-电子穿梭体-污染物的混合溶液体系，利用铁还原菌-矿物协同去除地下水中硝酸盐和难降解有机物的循环体系，可同步多次去除硝酸盐和难降解有机物，实现地下水原位生物化学修复和自主性修复，减少外源输入二次污染的风险，可为当前地下水修复工作提供新的思路；
2.本发明方法利用铁还原菌-矿物形成共还原体系，同步多次去除硝酸盐和难降解有机物，由于地下水环境中富含铁矿物和铁还原菌，本发明方法应用不会破坏生态结构，具有环境友好性；
3.本发明方法简单便捷，便于实现，成本节约。
附图说明
图1为本发明各实施例方法采用铁还原菌-矿物形成共还原体系用于地下水修复原理图。
具体实施方式
以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
参见图1，本发明利用铁还原菌-矿物协同去除地下水中硝酸盐和难降解有机物的循环体系，将铁还原菌先后经液体培养基、种子罐和发酵罐富集扩大，通过摇瓶培养，控制接种量的2-10％，在30～35℃下进行发酵培养16～20h，制得一定浓度的发酵菌液；取适量菌液与铁矿物混合均匀，另加入适量电子穿梭体和目标污染物，密封保持厌氧状态，避光培养，然后进行取样检验。
实施例一：
在本实施例中，一种利用铁还原菌-矿物协同去除水体中硝酸盐和难降解有机物的方法，处理模拟地下水，作为高浓度目标污染物母液的地下水的硝酸盐质量浓度为20mg/L，五氯苯酚质量浓度为3mg/L，包括如下步骤：
(1)将铁还原菌先后经液体培养基、种子罐和发酵罐富集扩大，制得发酵菌液，发酵菌液的菌体浓度为109个/毫升，备用；
所述液体培养基为LB培养基，培养基配方为：胰蛋白胨10g/L，酵母提取物5g/L，NaCl5g/L，调节培养基pH值为7.5，然后将培养基进行高压灭菌后，制备液体培养基；
在种子罐中，使铁还原菌进行种子罐发酵：按质量百分比计算，以10％的接种量将液体培养基中的菌液接种至种子罐中，在35℃下进行发酵培养16h，得到种子液；
在发酵罐中，使铁还原菌进行发酵罐发酵：按质量百分比计算，以10％的接种量将种子液接种至发酵罐中，在35℃下进行发酵培养16h，得到发酵液；
(2)取0.2296g水铁矿与77.2ml在所述步骤(1)中制备的发酵菌液，将发酵菌液与铁矿物混合均匀，形成铁还原菌-铁矿物共还原体系，另加入0.8ml电子穿梭体和含有硝酸盐和难降解有机物的目标污染物的高浓度目标污染物母液1.0L，电子穿梭体采用9,10-蒽醌-2-磺酸钠(AQDS)，混合后形成铁还原菌-铁矿物-电子穿梭体-污染物的混合溶液体系，然后将混合溶液体系进密封保持，使混合溶液体系在厌氧状态进行避光培养100h，硝酸盐和五氯苯酚的去除率均可达100％。
本实施例方法能充分利用受污染的地下水环境中富含铁矿物和铁还原菌，以铁还原菌为桥梁，联合生物与化学修复方法具有潜在的应用价值，构建铁还原菌-铁矿物-电子穿梭体-污染物的混合溶液体系，利用铁还原菌-矿物协同去除地下水中硝酸盐和难降解有机物的循环体系，可同步多次去除硝酸盐和难降解有机物，实现地下水原位生物化学修复和自主性修复，减少外源输入二次污染的风险。本实施例利用铁还原菌-矿物形成共还原体系，同步去除硝酸盐和难降解有机物，并利用铁循环多次高效去除污染物。本方法操作简单，结合地下水实际环境构建的循环体系，具有良好的环境和经济效益。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种利用铁还原菌-矿物协同去除水体中硝酸盐和难降解有机物的方法，处理模拟地下水，作为高浓度目标污染物母液的地下水的硝酸盐质量浓度为20mg/L，二氯丙烷质量浓度为10mg/L，包括如下步骤：
(1)将铁还原菌先后经液体培养基、种子罐和发酵罐富集扩大，制得发酵菌液，发酵菌液的菌体浓度为109个/毫升，备用；
所述液体培养基为LB培养基，培养基配方为：胰蛋白胨10g/L，酵母提取物5g/L，NaCl5g/L，调节培养基pH值为7.3，然后将培养基进行高压灭菌后，制备液体培养基；
在种子罐中，使铁还原菌进行种子罐发酵：按质量百分比计算，以8％的接种量将液体培养基中的菌液接种至种子罐中，在34℃下进行发酵培养17h，得到种子液；
在发酵罐中，使铁还原菌进行发酵罐发酵：按质量百分比计算，以8％的接种量将种子液接种至发酵罐中，在34℃下进行发酵培养17h，得到发酵液；
(2)取0.4975g磁铁矿与77.2ml在所述步骤(1)中制备的发酵菌液，将发酵菌液与铁矿物混合均匀，形成铁还原菌-铁矿物共还原体系，另加入0.8ml电子穿梭体和含有硝酸盐和难降解有机物的目标污染物的高浓度目标污染物母液1.0L，电子穿梭体采用9,10-蒽醌-2-磺酸钠(AQDS)，混合后形成铁还原菌-铁矿物-电子穿梭体-污染物的混合溶液体系，然后将混合溶液体系进密封保持，使混合溶液体系在厌氧状态进行避光培养100h，硝酸盐和二氯丙烷的去除率分别为100％和31.2％。
本实施例方法能充分利用受污染的地下水环境中富含铁矿物和铁还原菌，以铁还原菌为桥梁，联合生物与化学修复方法具有潜在的应用价值，构建铁还原菌-铁矿物-电子穿梭体-污染物的混合溶液体系，利用铁还原菌-矿物协同去除地下水中硝酸盐和难降解有机物的循环体系，可同步多次去除硝酸盐和难降解有机物，实现地下水原位生物化学修复和自主性修复，减少外源输入二次污染的风险。本实施例利用铁还原菌-矿物形成共还原体系，同步去除硝酸盐和难降解有机物，并利用铁循环多次高效去除污染物。本方法操作简单，结合地下水实际环境构建的循环体系，具有良好的环境和经济效益。
实施例三：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种利用铁还原菌-矿物协同去除水体中硝酸盐和难降解有机物的方法，处理模拟地下水，作为高浓度目标污染物母液的地下水的硝酸盐质量浓度为30mg/L，六六六质量浓度为5mg/L，包括如下步骤：
(1)将铁还原菌先后经液体培养基、种子罐和发酵罐富集扩大，制得发酵菌液，发酵菌液的菌体浓度为109个/毫升，备用；
所述液体培养基为LB培养基，培养基配方为：胰蛋白胨10g/L，酵母提取物5g/L，NaCl5g/L，调节培养基pH值为7.1，然后将培养基进行高压灭菌后，制备液体培养基；
在种子罐中，使铁还原菌进行种子罐发酵：按质量百分比计算，以7％的接种量将液体培养基中的菌液接种至种子罐中，在33℃下进行发酵培养18h，得到种子液；
在发酵罐中，使铁还原菌进行发酵罐发酵：按质量百分比计算，以7％的接种量将种子液接种至发酵罐中，在33℃下进行发酵培养18h，得到发酵液；
(2)取0.2296g水矿物与77.2ml在所述步骤(1)中制备的发酵菌液，将发酵菌液与铁矿物混合均匀，形成铁还原菌-铁矿物共还原体系，另加入0.8ml电子穿梭体和含有硝酸盐和难降解有机物的目标污染物的高浓度目标污染物母液1.0L，电子穿梭体采用9,10-蒽醌-2-磺酸钠(AQDS)，混合后形成铁还原菌-铁矿物-电子穿梭体-污染物的混合溶液体系，然后将混合溶液体系进密封保持，使混合溶液体系在厌氧状态进行避光培养100h，硝酸盐和六六六的去除率分别为100％和55.1％。
本实施例方法能充分利用受污染的地下水环境中富含铁矿物和铁还原菌，以铁还原菌为桥梁，联合生物与化学修复方法具有潜在的应用价值，构建铁还原菌-铁矿物-电子穿梭体-污染物的混合溶液体系，利用铁还原菌-矿物协同去除地下水中硝酸盐和难降解有机物的循环体系，可同步多次去除硝酸盐和难降解有机物，实现地下水原位生物化学修复和自主性修复，减少外源输入二次污染的风险。本实施例利用铁还原菌-矿物形成共还原体系，同步去除硝酸盐和难降解有机物，并利用铁循环多次高效去除污染物。本方法操作简单，结合地下水实际环境构建的循环体系，具有良好的环境和经济效益。
实施例四：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种利用铁还原菌-矿物协同去除水体中硝酸盐和难降解有机物的方法，处理模拟地下水，作为高浓度目标污染物母液的地下水的硝酸盐质量浓度为30mg/L，三氯甲烷质量浓度为3mg/L，包括如下步骤：
(1)将铁还原菌先后经液体培养基、种子罐和发酵罐富集扩大，制得发酵菌液，发酵菌液的菌体浓度为109个/毫升，备用；
所述液体培养基为LB培养基，培养基配方为：胰蛋白胨10g/L，酵母提取物5g/L，NaCl5g/L，调节培养基pH值为7.0，然后将培养基进行高压灭菌后，制备液体培养基；
在种子罐中，使铁还原菌进行种子罐发酵：按质量百分比计算，以6％的接种量将液体培养基中的菌液接种至种子罐中，在32℃下进行发酵培养19h，得到种子液；
在发酵罐中，使铁还原菌进行发酵罐发酵：按质量百分比计算，以6％的接种量将种子液接种至发酵罐中，在32℃下进行发酵培养19h，得到发酵液；
(2)取0.4975g磁铁矿与77.2ml在所述步骤(1)中制备的发酵菌液，将发酵菌液与铁矿物混合均匀，形成铁还原菌-铁矿物共还原体系，另加入0.8ml电子穿梭体和含有硝酸盐和难降解有机物的目标污染物的高浓度目标污染物母液1.0L，电子穿梭体采用9,10-蒽醌-2-磺酸钠(AQDS)，混合后形成铁还原菌-铁矿物-电子穿梭体-污染物的混合溶液体系，然后将混合溶液体系进密封保持，使混合溶液体系在厌氧状态进行避光培养100h，硝酸盐和六六六的去除率分别为100％和63.2％。
本实施例方法能充分利用受污染的地下水环境中富含铁矿物和铁还原菌，以铁还原菌为桥梁，联合生物与化学修复方法具有潜在的应用价值，构建铁还原菌-铁矿物-电子穿梭体-污染物的混合溶液体系，利用铁还原菌-矿物协同去除地下水中硝酸盐和难降解有机物的循环体系，可同步多次去除硝酸盐和难降解有机物，实现地下水原位生物化学修复和自主性修复，减少外源输入二次污染的风险。本实施例利用铁还原菌-矿物形成共还原体系，同步去除硝酸盐和难降解有机物，并利用铁循环多次高效去除污染物。本方法操作简单，结合地下水实际环境构建的循环体系，具有良好的环境和经济效益。
实施例五：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种利用铁还原菌-矿物协同去除水体中硝酸盐和难降解有机物的方法，处理模拟地下水，作为高浓度目标污染物母液的地下水的硝酸盐质量浓度为40mg/L，邻二氯苯质量浓度为5mg/L，包括如下步骤：
(1)将铁还原菌先后经液体培养基、种子罐和发酵罐富集扩大，制得发酵菌液，发酵菌液的菌体浓度为109个/毫升，备用；
所述液体培养基为LB培养基，培养基配方为：胰蛋白胨10g/L，酵母提取物5g/L，NaCl5g/L，调节培养基pH值为6.9，然后将培养基进行高压灭菌后，制备液体培养基；
在种子罐中，使铁还原菌进行种子罐发酵：按质量百分比计算，以4％的接种量将液体培养基中的菌液接种至种子罐中，在31℃下进行发酵培养20h，得到种子液；
在发酵罐中，使铁还原菌进行发酵罐发酵：按质量百分比计算，以4％的接种量将种子液接种至发酵罐中，在31℃下进行发酵培养20h，得到发酵液；
(2)取0.2296g水矿物与77.2ml在所述步骤(1)中制备的发酵菌液，将发酵菌液与铁矿物混合均匀，形成铁还原菌-铁矿物共还原体系，另加入0.8ml电子穿梭体和含有硝酸盐和难降解有机物的目标污染物的高浓度目标污染物母液1.0L，电子穿梭体采用9,10-蒽醌-2-磺酸钠(AQDS)，混合后形成铁还原菌-铁矿物-电子穿梭体-污染物的混合溶液体系，然后将混合溶液体系进密封保持，使混合溶液体系在厌氧状态进行避光培养100h，硝酸盐和六六六的去除率分别为100％和75.3％。
本实施例方法能充分利用受污染的地下水环境中富含铁矿物和铁还原菌，以铁还原菌为桥梁，联合生物与化学修复方法具有潜在的应用价值，构建铁还原菌-铁矿物-电子穿梭体-污染物的混合溶液体系，利用铁还原菌-矿物协同去除地下水中硝酸盐和难降解有机物的循环体系，可同步多次去除硝酸盐和难降解有机物，实现地下水原位生物化学修复和自主性修复，减少外源输入二次污染的风险。本实施例利用铁还原菌-矿物形成共还原体系，同步去除硝酸盐和难降解有机物，并利用铁循环多次高效去除污染物。本方法操作简单，结合地下水实际环境构建的循环体系，具有良好的环境和经济效益。
实施例六：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种利用铁还原菌-矿物协同去除水体中硝酸盐和难降解有机物的方法，处理模拟地下水，作为高浓度目标污染物母液的地下水的硝酸盐质量浓度为40mg/L，三氯乙烯质量浓度为7mg/L，包括如下步骤：
(1)将铁还原菌先后经液体培养基、种子罐和发酵罐富集扩大，制得发酵菌液，发酵菌液的菌体浓度为109个/毫升，备用；
所述液体培养基为LB培养基，培养基配方为：胰蛋白胨10g/L，酵母提取物5g/L，NaCl5g/L，调节培养基pH值为6.8，然后将培养基进行高压灭菌后，制备液体培养基；
在种子罐中，使铁还原菌进行种子罐发酵：按质量百分比计算，以2％的接种量将液体培养基中的菌液接种至种子罐中，在30℃下进行发酵培养20h，得到种子液；
在发酵罐中，使铁还原菌进行发酵罐发酵：按质量百分比计算，以2％的接种量将种子液接种至发酵罐中，在30℃下进行发酵培养20h，得到发酵液；
(2)取0.4975g磁铁矿与77.2ml在所述步骤(1)中制备的发酵菌液，将发酵菌液与铁矿物混合均匀，形成铁还原菌-铁矿物共还原体系，另加入0.8ml电子穿梭体和含有硝酸盐和难降解有机物的目标污染物的高浓度目标污染物母液1.0L，电子穿梭体采用9,10-蒽醌-2-磺酸钠(AQDS)，混合后形成铁还原菌-铁矿物-电子穿梭体-污染物的混合溶液体系，然后将混合溶液体系进密封保持，使混合溶液体系在厌氧状态进行避光培养100h，硝酸盐和六六六的去除率分别为100％和90.5％。
本实施例方法能充分利用受污染的地下水环境中富含铁矿物和铁还原菌，以铁还原菌为桥梁，联合生物与化学修复方法具有潜在的应用价值，构建铁还原菌-铁矿物-电子穿梭体-污染物的混合溶液体系，利用铁还原菌-矿物协同去除地下水中硝酸盐和难降解有机物的循环体系，可同步多次去除硝酸盐和难降解有机物，实现地下水原位生物化学修复和自主性修复，减少外源输入二次污染的风险。本实施例利用铁还原菌-矿物形成共还原体系，同步去除硝酸盐和难降解有机物，并利用铁循环多次高效去除污染物。本方法操作简单，结合地下水实际环境构建的循环体系，具有良好的环境和经济效益。
实施例七：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，利用受污染的地下水环境中都富含铁矿物，同时铁还原菌普遍存在于地下水中，基于这些点，以铁还原菌为桥梁，联合生物与化学修复技术具有潜在的应用价值，并可为当前地下水修复工作提供新的思路。本实施例利用铁还原菌-矿物协同去除地下水中硝酸盐和难降解有机物的循环体系，将铁还原菌先后经液体培养基、种子罐和发酵罐富集扩大，制得一定浓度的发酵菌液；取适量菌液与铁矿物混合均匀，另加入适量电子穿梭体和目标污染物，密封保持厌氧状态，避光培养。通过铁还原菌-铁矿物-电子穿梭体-污染物的混合溶液体系的不同用剂加入量调控，将水体中硝酸盐和难降解有机物达到去除目标要求，当受污染的地下水中的铁还原菌或铁矿物经测量剂量不足时，通过外源补充，建构构建铁还原菌-铁矿物-电子穿梭体-污染物的混合溶液体系，保障有效去除污染物效果的实现，利用铁还原菌-矿物协同去除地下水中硝酸盐和难降解有机物的循环体系，可同步多次去除硝酸盐和难降解有机物，实现地下水原位生物化学修复和自主性修复，减少外源输入二次污染的风险。本实施例利用铁还原菌-矿物形成共还原体系，同步去除硝酸盐和难降解有机物，并利用铁循环多次高效去除污染物。本方法操作简单，结合地下水实际环境构建的循环体系，具有良好的环境和经济效益。
上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明利用铁还原菌-矿物协同去除水体中硝酸盐和难降解有机物的方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种利用铁还原菌-矿物协同去除水体中硝酸盐和难降解有机物的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将铁还原菌先后经液体培养基、种子罐和发酵罐富集扩大，制得发酵菌液，备用；
(2)将在所述步骤(1)中制备的发酵菌液与铁矿物混合均匀，形成铁还原菌-铁矿物共还原体系，另加入电子穿梭体和含有硝酸盐和难降解有机物的目标污染物的待处理地下水体，混合后形成铁还原菌-铁矿物-电子穿梭体-污染物的混合溶液体系，然后将混合溶液体系进密封保持，使混合溶液体系在厌氧状态进行避光培养，直到水体中硝酸盐和难降解有机物达到去除目标要求。
2.根据权利要求1所述利用铁还原菌-矿物协同去除水体中硝酸盐和难降解有机物的方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，所述液体培养基为LB培养基，培养基配方为：胰蛋白胨10g/L，酵母提取物5g/L，NaCl5g/L，调节培养基pH值为6.8～7.5，然后将培养基进行高压灭菌后，制备液体培养基，备用。
3.根据权利要求1所述利用铁还原菌-矿物协同去除水体中硝酸盐和难降解有机物的方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，在种子罐中，使铁还原菌进行种子罐发酵：按质量百分比计算，以2～10％的接种量将液体培养基中的菌液接种至种子罐中，在30～35℃下进行发酵培养16～20h，得到种子液。
4.根据权利要求1所述利用铁还原菌-矿物协同去除水体中硝酸盐和难降解有机物的方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，在发酵罐中，使铁还原菌进行发酵罐发酵：按质量百分比计算，以2～10％的接种量将种子液接种至发酵罐中，在30～35℃下进行发酵培养16～20h，得到发酵液。
5.根据权利要求1所述利用铁还原菌-矿物协同去除水体中硝酸盐和难降解有机物的方法，其特征在于：在所述步骤(1)中制备的发酵菌液的菌体浓度不低于109个/毫升。
6.根据权利要求1所述利用铁还原菌-矿物协同去除水体中硝酸盐和难降解有机物的方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，使混合溶液体系在厌氧状态进行避光培养至少100h。
7.根据权利要求1所述利用铁还原菌-矿物协同去除水体中硝酸盐和难降解有机物的方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，所述铁矿物为水铁矿、磁铁矿和绿锈中至少一种含有三价铁的铁氧化物，所制备的混合溶液体系铁含量不高于2500mg/L。
8.根据权利要求1所述利用铁还原菌-矿物协同去除水体中硝酸盐和难降解有机物的方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，电子穿梭体采用9,10-蒽醌-2-磺酸钠(AQDS)，含有硝酸盐和难降解有机物的目标污染物的待处理地下水体中的硝酸盐浓度不高于40mg/L并且难降解有机物浓度不高于10mg/L。
9.根据权利要求1所述利用铁还原菌-矿物协同去除水体中硝酸盐和难降解有机物的方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，在制备混合溶液体系时，发酵菌液与铁矿物混合的质量体积质量比为77.2mL：(0.2296g～0.4975g)；发酵菌液和电子穿梭体的混合体积比为77.2：0.8；按照电子穿梭体和待处理地下水体的体积比例作为电子穿梭体加入量，使电子穿梭体加入量不低于7.72％。
10.根据权利要求1所述利用铁还原菌-矿物协同去除水体中硝酸盐和难降解有机物的方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，待处理地下水体中的难降解有机物为五氯苯酚、二氯丙烷、六六六、三氯甲烷、邻二氯苯、三氯乙烯中的至少一种有机物。
CN201910347554.1A 2019-04-28 2019-04-28 利用铁还原菌-矿物协同去除水体中硝酸盐和难降解有机物的方法 Pending CN110117079A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910347554.1A CN110117079A (zh) 2019-04-28 2019-04-28 利用铁还原菌-矿物协同去除水体中硝酸盐和难降解有机物的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910347554.1A CN110117079A (zh) 2019-04-28 2019-04-28 利用铁还原菌-矿物协同去除水体中硝酸盐和难降解有机物的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110117079A true CN110117079A (zh) 2019-08-13

Family

ID=67521596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910347554.1A Pending CN110117079A (zh) 2019-04-28 2019-04-28 利用铁还原菌-矿物协同去除水体中硝酸盐和难降解有机物的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110117079A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111893113A (zh) * 2020-07-09 2020-11-06 广东省生态环境技术研究所 一种生物纳米磁铁矿及其制备方法与应用
CN111908609A (zh) * 2020-07-09 2020-11-10 北京工业大学 一种短程硝化耦合还原态腐殖质强化厌氧脱氮装置
CN113072192A (zh) * 2021-04-28 2021-07-06 青岛科技大学 一种强化人工湿地去除水中全氟化合物的系统和方法
CN113173648A (zh) * 2021-04-26 2021-07-27 上海大学 一种低成本高效除磷制备蓝铁矿的方法
CN113403223A (zh) * 2021-05-28 2021-09-17 福建农林大学 一种复合高温菌剂及其在塑料降解中的应用
CN113651996A (zh) * 2021-07-12 2021-11-16 广东工业大学 一种促进塑料降解的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101096646A (zh) * 2007-06-01 2008-01-02 广东省生态环境与土壤研究所 一种可加速有机氯降解的铁还原菌-矿物复合菌剂及其制备方法
CN104129850A (zh) * 2014-08-14 2014-11-05 合肥工业大学 一种原位修复地下水中硝酸盐污染的方法
CN104692526A (zh) * 2015-03-18 2015-06-10 合肥工业大学 一种利用针铁矿提高废水处理过程反硝化脱氮速率的方法
CN105948280A (zh) * 2016-07-22 2016-09-21 中国环境科学研究院 以赤铁矿中Fe3+为电子受体的厌氧生物氧化水污染修复方法
CN109574407A (zh) * 2018-12-29 2019-04-05 中南民族大学 一种生物法高效去除浮选废水中丁基黄药和重金属Cr(VI)的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101096646A (zh) * 2007-06-01 2008-01-02 广东省生态环境与土壤研究所 一种可加速有机氯降解的铁还原菌-矿物复合菌剂及其制备方法
CN104129850A (zh) * 2014-08-14 2014-11-05 合肥工业大学 一种原位修复地下水中硝酸盐污染的方法
CN104692526A (zh) * 2015-03-18 2015-06-10 合肥工业大学 一种利用针铁矿提高废水处理过程反硝化脱氮速率的方法
CN105948280A (zh) * 2016-07-22 2016-09-21 中国环境科学研究院 以赤铁矿中Fe3+为电子受体的厌氧生物氧化水污染修复方法
CN109574407A (zh) * 2018-12-29 2019-04-05 中南民族大学 一种生物法高效去除浮选废水中丁基黄药和重金属Cr(VI)的方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111893113A (zh) * 2020-07-09 2020-11-06 广东省生态环境技术研究所 一种生物纳米磁铁矿及其制备方法与应用
CN111908609A (zh) * 2020-07-09 2020-11-10 北京工业大学 一种短程硝化耦合还原态腐殖质强化厌氧脱氮装置
CN111908609B (zh) * 2020-07-09 2021-12-10 北京工业大学 一种短程硝化耦合还原态腐殖质强化厌氧脱氮装置
CN113173648A (zh) * 2021-04-26 2021-07-27 上海大学 一种低成本高效除磷制备蓝铁矿的方法
CN113173648B (zh) * 2021-04-26 2023-01-06 上海大学 一种低成本高效除磷制备蓝铁矿的方法
CN113072192A (zh) * 2021-04-28 2021-07-06 青岛科技大学 一种强化人工湿地去除水中全氟化合物的系统和方法
CN113403223A (zh) * 2021-05-28 2021-09-17 福建农林大学 一种复合高温菌剂及其在塑料降解中的应用
CN113651996A (zh) * 2021-07-12 2021-11-16 广东工业大学 一种促进塑料降解的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110117079A (zh) 利用铁还原菌-矿物协同去除水体中硝酸盐和难降解有机物的方法
CN108102955B (zh) 用于黑臭水体治理的高效复合微生物菌剂及其制备方法
CN103848504B (zh) 生物强化剂及其制备方法和使用方法
CN103981097B (zh) 一种利用污泥制备Cr(VI)污染场地修复菌群的方法
CN101182093B (zh) 油气田钻井废弃泥浆的微生物无害化处理方法
CN104984994B (zh) 利用微生物电解池去除底泥中多氯联苯的装置及方法
Drzyzga et al. Coexistence of a sulphate‐reducing Desulfovibrio species and the dehalorespiring Desulfitobacterium frappieri TCE1 in defined chemostat cultures grown with various combinations of sulphate and tetrachloroethene
CN110438046A (zh) 用于河道坑塘黑臭水治理的复合微生态制剂及其制备方法
Bai et al. Bioremediation of copper-containing wastewater by sulfate reducing bacteria coupled with iron
CN105174491B (zh) 用于水体除臭的微生物制剂及其制备方法和应用
CN106635861A (zh) 一种耐盐的脱cod脱氮微生物菌剂及其制备方法
CN103333823B (zh) 一种修复多卤代烃污染土壤菌剂的制备方法及其应用
CN106587559A (zh) 一种污泥厌氧消化的方法
CN103787490B (zh) 一种用于处理有机氟废水的生物电化学反应器及有机氟废水的处理方法
Wang et al. Sulfate removal performance and co-occurrence patterns of microbial community in constructed wetlands treating saline wastewater
Qin et al. Enhancement of subsoil denitrification using an electrode as an electron donor
Yang et al. Effects of different electron donors on nitrogen removal performance and microbial community of denitrification system
CN103395894B (zh) 一种间歇共基质调控共代谢分解难降解酚类污染物的方法
CN103305443B (zh) 一种修复含氨氮工业污水的制剂及方法
CN104974956A (zh) 复合微生物净水制剂、制备方法及应用
Chen et al. Coupled pyrite and sulfur autotrophic denitrification for simultaneous removal of nitrogen and phosphorus from secondary effluent: feasibility, performance and mechanisms
CN101016532A (zh) 一种苯系物厌氧降解菌群的驯化筛选方法及应用
CN108328856A (zh) 一种低浓度有机污染地下水的原位修复工艺及其应用
CN116903150A (zh) 利用土著微生物还原矿化处理中性地浸采铀地下水的方法
CN111659729A (zh) 一种希瓦氏菌修复铬污染土壤的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190813

RJ01 Rejection of invention patent application after publication