專利名稱：一種解決亞硝酸鹽積累的地下水硝酸鹽污染生物修復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及污染地下水修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及硝酸鹽氮污染地下水的微生物修復(fù)后亞硝酸鹽積累問題的解決方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代化工業(yè)的快速發(fā)展，地下水中硝酸鹽污染日趨嚴(yán)重。硝酸鹽對(duì)人體健康有嚴(yán)重的危害，若飲用了含高濃度硝酸鹽氮的地下水后，水中大量的硝酸鹽在胃腸道和唾液里被微生物轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，亞硝酸鹽能使血液中血紅蛋白分子氧化、血紅蛋白分子中的ニ價(jià)鐵變?yōu)槿齼r(jià)鐵，血紅蛋白從而喪失了攜帶氧的能力，使人和動(dòng)物因缺氧而患高鉄血紅蛋白癥，嚴(yán)重的可致死亡。另外地下水中的硝酸鹽還有使人體致癌的危險(xiǎn)。
因此，國(guó)內(nèi)外對(duì)地下水中硝酸鹽污染的去除展開了大量研究，其去除方法主要有物化(離子交換、電滲析、反滲透等)、生物反硝化、化學(xué)反硝化等方法。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，都可不同程度地去除地下水中的硝酸鹽。由于生物處理具有高效低耗的特點(diǎn)，而得到了廣泛的應(yīng)用。但是傳統(tǒng)生物修復(fù)法在去除地下水中硝酸鹽污染時(shí)，也存在著諸多問題。目前在國(guó)內(nèi)外研究中得到廣泛重視的有處理出水二次污染、含水介質(zhì)易堵塞、N2O氣體污染環(huán)境等問題。與此同時(shí)，針對(duì)反硝化過程中亞硝酸鹽積累問題的研究目前還相對(duì)較少，如何控制其在地下水環(huán)境中的產(chǎn)生有待進(jìn)ー步解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有硝酸鹽污染地下水的微生物修復(fù)技術(shù)中亞硝酸鹽積累的缺點(diǎn)，提供了ー種新的高效、經(jīng)濟(jì)可行的地下水硝酸鹽修復(fù)技木。該技術(shù)由生物反應(yīng)墻與好氧井兩部分組成，受硝酸鹽污染的地下水沿水流方向首先進(jìn)入生物反應(yīng)墻，在墻內(nèi)缺氧條件下，通過反硝化作用去除地下水中的硝酸鹽，同時(shí)經(jīng)生物反應(yīng)墻的出水中仍含有少量的亞硝酸鹽，再將含有亞硝酸鹽的出水進(jìn)入好氧井區(qū)域，在好氧條件下亞硝酸鹽通過硝化作用被氧化為硝酸鹽，經(jīng)此處理后出水中含有少量的硝酸鹽，其濃度已低于《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 14848-1993中的三類標(biāo)準(zhǔn)，不會(huì)對(duì)地下水造成二次污染。生物反應(yīng)墻填充有可緩慢釋放有機(jī)碳源的固相載體介質(zhì)，并加入體積比為1-3%的捕氧劑，創(chuàng)造一個(gè)缺氧環(huán)境從而使反硝化過程更加徹底的進(jìn)行而去除硝酸鹽氮，同時(shí)一定程度上減少亞硝酸鹽的積累。其中可緩慢釋放有機(jī)碳源的固相載體介質(zhì)可以是煤、膠粒、核桃殼、有機(jī)合成材料、生物陶粒等ー種或幾種組成。好氧井由緩慢釋放氧氣的固體填料填充或者向好氧井內(nèi)灌注緩慢釋放氧氣的介質(zhì)的懸浮液。緩慢釋放氧氣的固體填料成分為MgO2、CaO2、粗砂和KH2PO4。MgO2約占總重的15% -20%，其作用是釋放氧氣并適當(dāng)提高總體介質(zhì)的釋氧周期；Ca02約占總重的10% _15%，其作用是釋放氧氣并適當(dāng)降低總體介質(zhì)的造價(jià)；粗砂約占總重的60% -64%,其作用是模擬地下水環(huán)境，提高介質(zhì)的滲透性，其具體粒徑可根據(jù)工程當(dāng)?shù)貙?shí)際地質(zhì)情況決定，原則是使介質(zhì)最大程度的接近于當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件；1012 04約占總質(zhì)量的1% -5%左右，其作用是調(diào)節(jié)由于釋氧材料引起的PH變化，并在一定程度上提供微生物生長(zhǎng)因子。緩慢釋放氧氣的介質(zhì)的懸浮液成分為MgO2、CaO2、KH2PO4按照所占總重的比例分別為40 % -55 %、30 % -45 %、I % -5 %混合后，與當(dāng)?shù)匚次廴镜叵滤凑誌 : I比例混合攪拌成懸浮液。本發(fā)明的有益效果(I)本發(fā)明的生物反應(yīng)墻所填充介質(zhì)中，除了載體和碳源外，還加入了捕氧劑，使本階段的反硝化作用進(jìn)行得更加徹底。(2)本發(fā)明的好氧井中填充介質(zhì)Mg02、CaO2均采用價(jià)格低廉的エ業(yè)級(jí)質(zhì)量純度的物質(zhì)，而砂粒的粒徑則根據(jù)工程實(shí)例中當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境來決定，以使好氧井最大限度的減少對(duì)當(dāng)?shù)厮鲃?dòng)カ等的擾亂。


圖I 一種修復(fù)地下水中硝酸鹽污染的方法系統(tǒng)平面示意2 —種修復(fù)地下水中硝酸鹽污染的方法系統(tǒng)剖面示意中標(biāo)號(hào)說明1-硝酸鹽污染的地下水，2-生物反應(yīng)墻，3-好氧井
具體實(shí)施例方式沿硝酸鹽污染的地下水(I)水流垂直方向設(shè)置生物反應(yīng)墻(2)，在墻內(nèi)填充有可緩慢釋放有機(jī)碳源的固相載體介質(zhì)，并加入體積比為1-3%的捕氧劑，使墻內(nèi)形成缺氧條件，通過反硝化作用去除地下水中的硝酸鹽；經(jīng)生物反應(yīng)墻(2)修復(fù)后的出水中仍含有少量的亞硝酸鹽，再采用機(jī)械鉆井的方式在生物反應(yīng)墻(2)后地下水水流垂直方向上打井，在井內(nèi)填充緩慢釋放氧氣的固體填料或者直接向井內(nèi)灌注緩慢釋放氧氣的介質(zhì)的懸浮液，形成好氧井(3)。在好氧條件下少量的亞硝酸鹽通過硝化作用被氧化為硝酸鹽，經(jīng)此處理后出水中所含的少量硝酸鹽，其濃度已低于《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 14848-1993中的三類標(biāo)準(zhǔn)，不會(huì)對(duì)地下水造成
二次污染。
權(quán)利要求
1.ー種解決亞硝酸鹽積累的地下水硝酸鹽污染生物修復(fù)方法，其特征在于受硝酸鹽污染的地下水(I)沿水流方向首先進(jìn)入生物反應(yīng)墻(2)，在墻內(nèi)缺氧條件下，通過反硝化作用去除地下水中的硝酸鹽，同時(shí)經(jīng)生物反應(yīng)墻的出水中仍含有少量的亞硝酸鹽，再將含有亞硝酸鹽的出水進(jìn)入好氧井(3)區(qū)域，在好氧條件下亞硝酸鹽通過硝化作用被氧化為硝酸鹽，經(jīng)此處理后出水中含有少量的硝酸鹽，其濃度已低于《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T14848-1993中的三類標(biāo)準(zhǔn)，不會(huì)對(duì)地下水造成二次污染。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種解決亞硝酸鹽積累的地下水硝酸鹽污染生物修復(fù)方法，其特征在于所述生物反應(yīng)墻填充有可緩慢釋放有機(jī)碳源的固相載體介質(zhì)，并加入體積比為1-3%的捕氧劑；其中可緩慢釋放有機(jī)碳源的固相載體介質(zhì)可以是煤、膠粒、核桃殼、有機(jī)合成材料、生物陶粒等ー種或幾種組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種解決亞硝酸鹽積累的地下水硝酸鹽污染生物修復(fù)方法，其特征在于所述好氧井由緩慢釋放氧氣的固體填料填充或者向好氧井內(nèi)灌注緩慢釋放氧氣的介質(zhì)的懸浮液。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的緩慢釋放氧氣的固體填料，其特征在于成分為MgO2XaO2、粗砂和KH2PO4，其各組分所占總重的比例分別為15% -20%、10% -15%,60%-64%,1%-5%左右。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的緩慢釋放氧氣的介質(zhì)的懸浮液，其特征在于成分為Mg02、CaO2、KH2PO4按照所占總重的比例分別為40 % -55 %、30 % -45 %、I % -5 %混合后，與當(dāng)?shù)匚次廴镜叵滤凑誌 : I比例混合攪拌成懸浮液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種修復(fù)地下水中硝酸鹽污染的方法，其優(yōu)勢(shì)在于解決了傳統(tǒng)的微生物修復(fù)后亞硝酸鹽積累問題。該技術(shù)由生物反應(yīng)墻與好氧井兩部分組成，生物反應(yīng)墻由可緩釋有機(jī)碳源的固相載體介質(zhì)和捕氧劑組成，好氧井由緩慢釋放氧氣的固體填料填充或者向好氧井內(nèi)灌注緩慢釋放氧氣的介質(zhì)的懸浮液。好氧井向地下環(huán)境中釋放氧氣，提高環(huán)境中的溶解氧，好氧條件下發(fā)生硝化反應(yīng)，積累的亞硝酸鹽被重新轉(zhuǎn)化為少量的硝酸鹽。該方法有效解決了出水中亞硝酸鹽超標(biāo)的問題，且最終出水所含硝酸鹽較少，其濃度已低于《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 14848-1993中的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，不會(huì)對(duì)地下水造成二次污染。
文檔編號(hào)C02F103/06GK102690012SQ20111006755
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月21日
發(fā)明者王鶴立, 艾小凡 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)