[发明专利]利用淀粉改性赤铁矿促进地下水氨氮和有机物降解的方法

说明书

本发明公开了一种利用淀粉改性赤铁矿促进地下水氨氮和有机物降解的方法。所述方法先将苛化淀粉与粒径为5～8mm的赤铁矿吸附，赤铁矿之间发生絮凝团聚，从原生铁矿中浮选出有效铁，改性原生赤铁矿制得的耦合材料在异化Fe(III)还原混合菌液中进行生物挂膜，挂膜成熟后利用该固相颗粒反应促进受渗滤液污染的局部地下水中氨氮和有机物的降解。本发明利用成本低廉的淀粉制备鳌合材料，制备方法简单且无毒无害，挂膜成熟后的固相颗粒能够提高以赤铁矿为电子供体的厌氧生物过程的C‑N去除效率。

技术领域

本发明属于受垃圾渗滤液污染的局部地下水修复技术领域，涉及一种利用淀粉改性赤铁矿促进地下水氨氮和有机物降解的方法。

背景技术

非卫生填埋的大量有害垃圾长期随意堆放，在自然降解过程中很可能会产生VOC、NH₃、H₂S等有害气体，也会产生垃圾渗滤液这种具有毒性的高浓度有机废水。不同的垃圾成分、填埋实际操作以及堆置年限都会对渗滤液的性质产生影响，长时间持续渗漏可能会导致周围土壤和地下水的污染。

当前地下水原位修复技术主要分为物理修复技术，化学修复技术、生物修复技术以及PRB技术。其中，PRB技术利用反应墙中固定的填料介质与地下水中污染物发生反应来降解污染物。介质填料的选取是这项技术的关键所在，天然矿物与生物结合的反应进程成为了热门研究方向之一。

近年来，异化Fe(III)生物还原的反应在陆地生态系统C、N等关键元素循环扮演重要角色，利用赤铁矿厌氧生物反应进程能够降解水体中有机污染物。虽然赤铁矿在自然界的分布较为广泛，热力学稳定性高，但是原生赤铁矿中有效铁利用率低，导致整体反应进程较慢。

异化铁还原微生物对不溶性三价铁铁氧化物的利用机制目前主要包括直接接触机制、螯合促溶机制、介导还原机制、纳米导线辅助机制等。其中螯合促溶机制是以螯合剂改性相关铁氧化矿物，促进铁溶解从而扩散到微生物表面便于生物利用。目前较为常用的螯合剂有EDTA(乙二胺四乙酸)、NTA(氮三乙酸)、EDG(乙醇二氨基乙酸)和多磷酸盐等。有文献表明加入NTA作为鳌合剂还原赤铁矿，可以将三价铁溶解速率提高20倍(Arnold R G；DiChristina T J；Hoffmann M R.1988.Reductive dissolution of Fe(III)oxides byPseudomonas sp.200.)。Lovley等发现可以添加EDTA等溶剂用于螯合Fe(III)，促进石油污染的含水层沉积物发生铁还原，刺激苯氧化(Lovley D R,Woodward J C,ChapelleFH.Rapid Anaerobic Benzene Oxidation with a Variety of Chelated Fe(III)Forms.)。但是上述几种螯合剂用于地下水修复技术时，不仅成本较高，且极易造成二次污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用淀粉改性赤铁矿促进地下水氨氮和有机物降解的方法。该方法通过支链淀粉的桥联作用和氢键作用改性原生赤铁矿的亲水性，与淀粉结合的赤铁矿单侧亲水，单侧疏水，疏水侧相互聚合而另外一侧亲水，使微细颗粒凝聚，提高了铁矿中有效铁的利用率，加快整体生化反应进程，从而促进了氨氮和有机物的降解。

实现本发明目的的技术方案如下：

利用淀粉改性赤铁矿促进地下水氨氮和有机物降解的方法，将苛化淀粉与5～8mm的赤铁矿吸附，赤铁矿之间发生絮凝团聚，从原生铁矿中浮选出有效矿物的，改性原生赤铁矿制得的耦合材料在异化Fe(III)还原混合菌液中进行生物挂膜，挂膜成熟后得到的固相颗粒反应促进受渗滤液污染的局部地下水中氨氮和有机物的降解，具体包含以下步骤：

步骤1，将异化Fe(III)还原混合菌接种在基础培养基中，加入微量矿物元素混合液、维生素混合液，通入氮气，厌氧条件下发酵培养；

步骤2，淀粉的预处理：将粒度为80～100目的玉米支链淀粉和NaOH混合，加水，调节pH至11，加热至溶液呈棕红色，得到苛化淀粉溶液；