一種修復(fù)地下水硝酸鹽污染的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種修復(fù)地下水硝酸鹽污染的方法，包括如下步驟：(1)在硝酸鹽污染的地下水中投入改性天然緩釋碳源；(2)對步驟(1)中投入碳源后的地下水補(bǔ)充反硝化菌群富集液，對地下水進(jìn)行反硝化處理。本發(fā)明公開的修復(fù)方法技術(shù)成本低、硝態(tài)氮去除效果好，出水指標(biāo)穩(wěn)定，而且簡單、無二次污染。
【專利說明】一種修復(fù)地下水硝酸鹽污染的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種利用修復(fù)地下水硝酸鹽污染的方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]近年來，工業(yè)、生活污水的排放量與日俱增，畜禽養(yǎng)殖業(yè)迅速發(fā)展以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中氮肥的施用量不斷增加，使氮的自然循環(huán)遭到了破壞。地下水硝酸鹽的污染已越來越嚴(yán)重。目前，我國大多數(shù)地區(qū)作為飲用水源的地下水已不同程度地受到硝酸鹽污染，并且有逐年加重的趨勢，個別地區(qū)濃度已超過100mg/L。
[0003]攝入過多的硝酸鹽對人體健康有很多危害，可引起高鐵血紅蛋白癥，嚴(yán)重時可導(dǎo)致缺氧死亡。而在硝酸鹽轉(zhuǎn)化過程中形成的亞硝酸胺等也具有致癌、致畸和致突變等作用。因此世界衛(wèi)生組織(WHO)規(guī)定飲用水中硝酸鹽質(zhì)量濃度(以N計)不超過10mg/L，中國《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)規(guī)定硝酸鹽限值也為10mg/L。
[0004]目前硝酸鹽的主要脫除技術(shù)有物理方法、物脫氮法及化學(xué)還原法。其中，物理方法所需費用過高，不具有選擇性，且只是發(fā)生了硝酸鹽污染物的轉(zhuǎn)移或濃縮，實際上并沒有徹底地去除，所以該方法在 應(yīng)用上受到一定的限制；生物脫氮法雖然可以將硝酸鹽徹底還原成氮氣，但仍存在一些難以克服的缺點，如抗沖擊負(fù)荷能力低，存在二次污染，工藝復(fù)雜，不適合小規(guī)模及分散給水處理等。所以尋求一種既安全又可靠的硝酸鹽處理方案迫在眉睫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供簡單、修復(fù)效率高，且沒有二次污染的修復(fù)地下水硝酸鹽污染的方法。
[0006]本發(fā)明公開的修復(fù)地下水硝酸鹽污染的方法，包括如下步驟:
[0007](I)、對硝酸鹽污染的地下水中投入改性天然緩釋碳源；
[0008](2)、對步驟(I)中投入碳源后的地下水補(bǔ)充反硝化菌群富集液，對地下水進(jìn)行反硝化處理。
[0009]所述改性天然緩釋碳源中的碳與地下水硝酸鹽中的氮的質(zhì)量濃度為2-5: I。
[0010]所述改性天然緩釋碳源是將天然緩釋碳源研碎成2mm以下的細(xì)顆粒，再溶脹3_5h得到，使其易于水解成單糖或低糖從而被微生物利用。。
[0011]所述天然緩釋碳源為大米、玉米、小麥、紅薯、高粱及其發(fā)酵物或變形物中的一種或多種。
[0012]所述反硝化菌群富集液從白酒企業(yè)污水處理廠的活性污泥中提取，提取方法為:在白酒企業(yè)污水處理廠的活性污泥混合液中投加一定濃度硝酸鉀和葡萄糖培養(yǎng)液，混合攪拌24小時，靜置后排出上清液，再投加培養(yǎng)液循環(huán)培養(yǎng)10次以上。
[0013]本發(fā)明公開的修復(fù)地下水硝酸鹽污染的方法優(yōu)選通過反硝化滲濾系統(tǒng)進(jìn)行。
[0014]所述反硝化滲濾系統(tǒng)包括用于引入硝酸鹽污染地下水的配水池、與配水池連接的用于地下水反硝化處理的反硝化濾池、以及與反硝化濾池連接的用于收集處理完畢的地下水的集水池，所述步驟(I)在配水池中進(jìn)行，所述步驟(2)在反硝化濾池中進(jìn)行，8、如權(quán)利要求7所述的修復(fù)地下水硝酸鹽污染的方法，其特征在于:反硝化濾池(20)表面水力負(fù)荷為3-6m3/(m2.d)，反硝化滲濾池(20)的水力停留時間為3_6小時。
[0015]在所述反硝化濾池中，由下至上依次設(shè)置有防滲膜、承托層、填料層、淹水層。
[0016]所述填料層中填充有填料，所述填料為粗河砂、大理石米、磁鐵礦、火山石、蛭石、細(xì)陶粒中的一種或多種，所述填料的粒徑為l_5mm，優(yōu)選為均粒。所述填料層的高度為
0.8-1.5m，，反硝化菌會在填料表面附著形成一層生物膜，在缺氧條件下利用改性天然緩釋碳源，進(jìn)行反硝化脫氮。
[0017]在所述集水池內(nèi)設(shè)置沖洗水泵，所述沖洗水泵出水端與反硝化濾池(20)底端進(jìn)水口連接，所述沖洗水泵沖洗強(qiáng)度為0.5-5L/(m2.s)，沖洗時間為l_3min，沖洗周期l_7d。
[0018]本發(fā)明公開的修復(fù)方法技術(shù)成本低、硝態(tài)氮去除效果好，出水指標(biāo)穩(wěn)定，而且簡 單、無二次污染。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明用于修復(fù)地下水硝酸鹽污染的反硝化滲濾裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中所示標(biāo)號分別為:10、配水池，11、進(jìn)水泵，20、反硝化濾池，21、防滲膜，23、填料層，24、淹水層，25、布水裝置，30、集水池，31、沖洗水泵；
[0020]圖2為布水裝置示意圖；圖中所示標(biāo)號分別為:251、布水主管，252、布水支管，253、布水孔。
【具體實施方式】
[0021]下面將通過具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0022]本發(fā)明公開的修復(fù)地下水硝酸鹽污染的方法優(yōu)選通過反硝化滲濾系統(tǒng)進(jìn)行。
[0023]本發(fā)明的方法所利用的反硝化滲濾系統(tǒng)如結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括用于引入硝酸鹽污染地下水的配水池10、與配水池10連接的用于地下水反硝化處理的反硝化濾池20、以及與反硝化濾池20連接的用于收集處理完畢的地下水的集水池30，反硝化濾池20表面水力負(fù)荷為 3_6m3/m2.d。
[0024]所述裝置還設(shè)有用于將配水池10中的地下水抽入反硝化濾池20進(jìn)水泵11，所述進(jìn)水泵11設(shè)置在配水池10內(nèi)或設(shè)置在配水池10和反硝化濾池20之間，所述進(jìn)水泵11的出水端和反硝化濾池20的底端進(jìn)水口連接。
[0025]在所述反硝化濾池20內(nèi)由下至上依次設(shè)置有防滲膜21、承托層22、填料層23、淹水層24。
[0026]所述防滲膜21用于防止污水下滲污染地下水，優(yōu)選為HDPE防滲膜，厚度為
0.5-2.5mm。
[0027]所述承托層22用于均勻布水并防止填料下滲堵塞布水孔，其中填充有鵝卵石或礫石，鵝卵石或礫石的粒徑為30-50mm，承托層22的高度為0.3-0.5m。
[0028]所述填料層23中填充有粗河砂、大理石米、磁鐵礦、火山石、沸石、細(xì)陶粒中的一種或幾種填料。在反硝化濾池20穩(wěn)定運(yùn)行的過程中，反硝化菌會在填料表面附著形成一層生物膜，在缺氧條件下利用改性天然緩釋碳源，進(jìn)行反硝化脫氮。[0029]反硝化濾池20中填料層23填料的粒徑選擇是影響反硝化濾池20穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素。所述填料層的高度為0.8-1.5m,如果填料的粒徑過小，附著的生物膜會減小填料的孔隙，造成淹水層24的污水下滲困難，裝置出水減小，同時反硝化過程產(chǎn)生的氣體也難以滲透濾料排出水面；但是填料粒徑過大，為微生物附著生長的比表面積會減小，滲濾系數(shù)會大大升高，水力停留時間降低，污水得不到有效的處理。本發(fā)明的研究者根據(jù)前期實驗運(yùn)行情況確定填料層填料的粒徑為l_5mm，反硝化濾池的停留時間為3-6h。
[0030]反硝化濾池20中填料層23的高度是影響低碳氮比污水凈化效果的另外一個因素。通常情況下，填料層23高度越大，裝置的納污能力越強(qiáng)，水力停留時間也越長，出水水質(zhì)就會越好；但是填料層23越高，投資費用也就越高。本發(fā)明的研究者根據(jù)裝置的表面水力負(fù)荷、填料的滲濾系數(shù)以及反硝化的作用時間，將填料層的厚度確定0.8-1.5m。
[0031]所述淹水層24里面都是水，主要是為了集水，均化出水水質(zhì)水量，便于排出，其高度為 0.1-0.3m ο
[0032]在所述反硝化濾池20的池底還設(shè)置有布水裝置25，如圖2所示。
[0033]所述布水裝置25設(shè)置在所述承托層22底部；所述布水裝置25由布水主管251和呈與布水主管251組成“豐 ”字型平行等距分布的數(shù)個布水支管252組成，每個布水支管252斜上45度均勻且設(shè)置有數(shù)個布水孔253。
[0034]所述集水池30內(nèi)設(shè)置沖洗水泵31，所述沖洗水泵31出水端與反硝化濾池20底端進(jìn)水口連接。為防止反硝化濾池20堵塞，需要采用沖洗水泵31定期對填料層23中的填料進(jìn)行沖洗，沖洗水采用裝置處理后的出水，沖洗強(qiáng)度為l_5L/(m2.s)，沖洗時間為l_3min，沖洗周期l-7d。
[0035]下面將通過具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0036]實施例1:以氮肥過度使用的某北方平原地區(qū)地下水為例，進(jìn)行硝酸鹽污染修復(fù)。
[0037]采用如圖1所示的反硝化滲濾系統(tǒng)，由配水池10、進(jìn)水泵11、反硝化濾池20、集水池30和沖洗水泵31組成，其中防滲膜為HDPE防滲膜，厚度為2.0mm,承托層22填充有鵝卵石，粒徑為30-50mm，承托層22的高度為0.5m,填料層23的高度為1.0m,填料為2_3mm的天然河砂，反硝化濾池的表面水力負(fù)荷為4m3/m2.d，水力停留時間為4h。
[0038]具體方法為:
[0039](I)向配水池10中投加經(jīng)過改性處理的陳米，投加量按碳氮比3: I進(jìn)行投加，改性方法為將陳米研碎成2mm以下的細(xì)顆粒，再溶脹3-5h。
[0040](2)系統(tǒng)啟動時，向反硝化滲濾池中投加某白酒廠污水處理站的缺氧池活性污泥進(jìn)行接種的反硝化菌群富集液進(jìn)行反硝化處理，時間為4h。
[0041]經(jīng)檢測，該地區(qū)地下水中硝酸鹽的平均濃度超過50mg/L，經(jīng)過反硝化滲濾系統(tǒng)的處理后，最終出水硝酸鹽的濃度降低到10mg/L以下。
[0042]實施例2:對硝酸鹽污染嚴(yán)重的農(nóng)田區(qū)域的地下水進(jìn)行修復(fù)
[0043]采用如圖1所示的反硝化滲濾系統(tǒng)，由配水池10、進(jìn)水泵11、反硝化濾池20、集水池30和沖洗水泵31組成，其中防滲膜為HDPE防滲膜，厚度為2.5mm,承托層22填充有礫石，粒徑為30-50mm，承托層22的高度為0.3m,填料層23的高度為1.5m,填料為3_5mm的細(xì)陶粒，反硝化濾池的表面水力負(fù)荷為4m3/m2.d，水力停留時間為6h。
[0044]具體方法為:[0045](I)向配水池10中投加經(jīng)過改性處理的小麥，投加量按碳氮比5: I進(jìn)行投加，改性方法為將小麥研碎成2mm以下的細(xì)顆粒，再溶脹3-5h。
[0046](2)系統(tǒng)啟動時，向反硝化滲濾池中投加某白酒廠污水處理站的缺氧池活性污泥進(jìn)行接種的反硝化菌群富集液進(jìn)行反硝化處理，時間為6h。
[0047]經(jīng)檢測，該地區(qū)地下水中硝酸鹽的平均濃度超過65mg/L，經(jīng)過反硝化滲濾系統(tǒng)的處理后，最終出水硝酸鹽的濃度降低到20mg/L以下。
[0048]當(dāng)然，本發(fā)明優(yōu)選采用在本發(fā)明圖1中的反硝化滲濾系統(tǒng)中進(jìn)行，但是也可以在其他裝置中進(jìn)行，只要能實現(xiàn)修復(fù)地下水硝酸鹽污染的兩個處理步驟既可以實現(xiàn)地下水硝酸鹽污染的修復(fù)。同時，本發(fā)明的反硝化菌群富集液也可以采用市面常見的反硝化菌群，優(yōu)選采用從白酒廠污水處理站提取的反硝化菌群。
[0049]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的優(yōu)點:
[0050]1、本發(fā)明中投加淀粉類改性天然緩釋碳源，為反硝化過程提供了可持續(xù)利用的碳源物質(zhì)；
[0051]2、本發(fā)明中的反硝化滲濾裝置以微生物作為主體，在反硝化裝置內(nèi)設(shè)置承托層、填料層和淹水層，共同構(gòu)成反硝化反應(yīng)的所需條件。
[0052]3.本發(fā)明中 的反硝化滲濾裝置停留時間為3_6h，保證了在較短時間內(nèi)有效地去污水處理廠出水中的no3--n、TN等物質(zhì)，節(jié)省裝置占地面積。
[0053]綜上所述，盡管本發(fā)明的【具體實施方式】對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本領(lǐng)域一般技術(shù)人員應(yīng)該明白的是，上述實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的描述，而非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種修復(fù)地下水硝酸鹽污染的方法，其特征在于包括如下步驟: (1)、在硝酸鹽污染的地下水中投入改性天然緩釋碳源； (2)、對步驟(I)中投入碳源后的地下水補(bǔ)充反硝化菌群富集液，對地下水進(jìn)行反硝化處理。
2.如權(quán)利要求1中所述修復(fù)地下水硝酸鹽污染的方法，其特征在于:所述改性天然緩釋碳源中的碳與地下水硝酸鹽中的氮的質(zhì)量濃度為2-5: I。
3.如權(quán)利要求1所述修復(fù)地下水硝酸鹽污染的方法，其特征在于:所述改性天然緩釋碳源是將天然緩釋碳源研碎成2mm以下的細(xì)顆粒，再溶脹3-5h得到。
4.如權(quán)利要求3所述修復(fù)地下水硝酸鹽污染的方法，其特征在于:所述天然緩釋碳源為大米、玉米、小麥、紅薯、高粱及其發(fā)酵物或變形物中的一種或多種。
5.如權(quán)利要求1所述的修復(fù)地下水硝酸鹽污染的方法，其特征在于:所述反硝化菌群富集液從白酒企業(yè)污水處理廠的活性污泥中提取。
6.如權(quán)利要求1所述的修復(fù)地下水硝酸鹽污染的方法，其特征在于:所述方法通過反硝化滲濾系統(tǒng)進(jìn)行。
7.如權(quán)利要求6所述的修復(fù)地下水硝酸鹽污染的方法，其特征在于:所述反硝化滲濾系統(tǒng)包括用于引入硝酸鹽污染地下水的配水池(10)、與配水池(10)連接的用于地下水反硝化處理的反硝化濾池(20)、以及與反硝化濾池(20)連接的用于收集處理完畢的地下水的集水池(30)，所述步驟(I)在配水池(10)中進(jìn)行，所述步驟(2)在反硝化濾池(20)中進(jìn)行。
8.如權(quán)利要求7所述的修復(fù)地下水硝酸鹽污染的方法，其特征在于:反硝化濾池(20)表面水力負(fù)荷為3-6m3/(m2.d)，反硝化滲濾池(20)的水力停留時間為3_6小時。
9.如權(quán)利要求7所述的修復(fù)地下水硝酸鹽污染的方法，其特征在于:在所述反硝化濾池(20)中，由下至上依次設(shè)置有防滲膜(21)、承托層(22)、填料層(23)、淹水層(24)。
10.如權(quán)利要求9所述的修復(fù)地下水硝酸鹽污染的方法，其特征在于:所述填料層(23)中填充有填料，所述填料為粗河砂、大理石米、磁鐵礦、火山石、蛭石、細(xì)陶粒中的一種或多種，所述填料的粒徑為l_5mm，所述填料層的高度為0.8-1.5m，反硝化菌會在填料表面附著形成一層生物膜，在缺氧條件下利用改性天然緩釋碳源，進(jìn)行反硝化脫氮。
【文檔編號】C02F3/34GK103466809SQ201310409525
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】楊小毛, 王波, 李旭寧, 劉歡, 肖海云, 黃鑫, 梅峰, 裴廷權(quán), 趙振業(yè) 申請人:深圳市深港產(chǎn)學(xué)研環(huán)保工程技術(shù)股份有限公司, 深港產(chǎn)學(xué)研基地