生物法去除地下水中高氯酸盐的研究进展
2018-01-25汪亚楠刘永德
汪亚楠 刘永德
摘要：指出了随着工业化的进行.世界上各地的饮用水都受到了高氯酸盐的污染，我国的地下饮用水也面临着高氯酸盐大片污染的问题，这使得我国用水的安全面临着严峻挑战。总结了采用生物法去除高氯酸盐的优点，探讨了其进一步的研究进展。
关键词：生物法;地下水;高氯酸盐：研究进展
中图分类号：X703
文献标识码：A
文章编号：1674-9944（2018）14-0088-02
1引言
高氯酸盐污染主要来源于固体燃料的氧化剂、实验室化学试剂、电镀液、橡胶制品以及染料涂料等工业产品的生产加工过程;具有较好的水溶性和化学稳定性，且难以被士壤和矿物吸附。容易向地下水渗滤，造成地下水污染。高氯酸盐对人体的危害表现为干扰甲状腺的正常功能，影响碘的吸收，影响新陈代谢。
2高氯酸盐污染现状
加利福尼亚州EPA对饮用水中的ClO-4公共健康阀值限定为6 μg/L，对该州110处地下水调查显示，33处地下水高氯酸盐浓度超过18 μg/L，最高处浓度达到280 μg/L。2005年，美国自来水协会AWWA调查发现美国现有26个州的水体受到不同浓度的ClO-4污染，高氯酸盐污染不容乐观。
高氯酸盐对人体具有致畸、致癌、致突变作用。我国对饮用水中高氯酸盐的健康安全值还没有明确的规定，这使得我国用水安全面临着严峻挑战，因此，高氯酸盐污染问题亟待解决。
3国内外研究现状
目前常用的高氯酸盐去除技术主要有离子交换法、膜分离法、化学催化法和生物法。离子交换法和膜分离法只能将污染物从水中分离出来，不能从根本上去除。分离出的浓盐溶液的排放也是一个问题。化学催化法一般使用贵金属作为催化剂.造价高，反应条件较为苛刻，不适用于大型水处理。生物法是利用微生物将高氯酸盐的过程，添加电子供体，污染物作为电子受体，将污染物还原降解的过程，高氯酸盐降解过程为：ClO-4→ClO-3→ClO-2→ClO-。因此，目前生物法去除高氯酸盐已成为研究的趋势。生物法去除污染物分为异养法和自养法，异养法是：污染物作电子受体，添加有机电子供体，将污染物还原降级的过程;自养法是添加无机电子供体，如：Fe、S0、H2等还原性物质作为电子供体，将作为电子受体的污染物还原去除。
Jianlin Xu等采用乙酸盐作为电子供体，利用纯种细菌对ClO-4，和NO-3进行还原。结果表明：在足量乙酸盐存在的条件下，与单独还原ClO-4相比，微生物同时还原ClO-4和NO-3具有更高的去除率。
Cristina T.Matos等采用乙醇做电子供体，利用活性污泥驯化的混合菌群对ClO-4和NO-3均可有效的去除。乙醇足量时，4h可将100 fig/IJ C，10-和60mg/LNO-3的去除率均达到80%以上;乙醇不足量时，ClO-4和NO-3的去除率明显下降。
万东锦[胡采用硫磺颗粒与无烟煤混合填充床反应器去除地下水中的NO-3，HRT=2 h，初始浓度为20mg/L NO-3-N，去除率大于90%。实验结果表明SO2-4/NO-3符合化学计量比。即硫磺没有发生歧化反应。
2015年，高孟春研究了填充单质硫颗粒反应器去除ClO-4和NO-3，ClO-4初始浓度为100 μ/L，NO-3-N浓度为20 mg/L，HRT从16 h逐渐调整至0.5 h，去除率大于99%。研究显示，随水力停留时间缩短，ClO-4去除率趋于稳定的时问增加。NO-3去除率影响不大。
4生物法去除高氯酸盐的优点
生物法降解高氯酸盐是指在生物酶的催化作用下降低微生物还原ClO-4反应所需的活化能，利用高氯酸盐为电子受体，以有机物或氢气、硫等还原性物质作为电子供体，在缺氧或厌氧的条件下通过一系列的代谢过程将其转化为Cl-：ClO-4→ClO-3→ClO-2→H2O+ ClO-。高氯酸盐降解过程中未发现中间产物的积累，其中ClO-4降解成ClO-3為高氯酸盐降解过程的限速步骤，并且ClO-4/O-化学计量比为1：1。自然界中普遍存在高氯酸盐还原菌，在合适的厌氧环境的条件下，添加足够的有机物或其他可为微生物利用的物质如（硫磺、氢、零价铁等），微生物还原高氯酸盐过程就可以发生。
与其他物理化学方法相比，生物法处理高氯酸盐具有两个突出优点：一是实现了高氯酸根的转化;二是成本相对较低并且操作灵活对原水水质的适应性较强，适合大规模给水处理。
