CN102267760A - 一种同时去除地下水中硝酸盐与农药的反应器及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于环境保护技术领域的一种同时去除地下水中硝酸盐与农药的反应器及方法。该反应器由进水箱、横流泵、填充床、出水箱依次连接构成。本发明的方法以水不溶性的可生物降解聚合物同时作为反硝化微生物的碳源和生物膜载体，在反硝化脱氮的同时，依靠固体碳源的吸附浓缩作用，以及生物膜中微生物的降解作用，实现农药的去除。
Description
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种同时去除地下水中硝酸盐与农药的反应器及方法。
背景技术
地球上可供人类使用的淡水中，68％是地下水。全世界约有50％以上的人口以地下水为饮用水源。我国有300多个城市开采地下水作为城市供水水源，尤其是北方干早、半干早地区的许多城市和乡村，地下水是唯一的水源。然而，地下水的污染日趋加重，其中一个突出的问题是由于农业上大量使用化肥和农药，使地下水受到了硝酸盐和农药的双重污染。
我国最新颁布施行的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)将硝酸盐氮的上限值由原来的20mg/L调整为10mg/L，同时毒理指标中有机化合物由5项增至53项，其中就包括了灭草松、百菌清、溴氰菊酯、乐果、林丹、马拉硫磷、对硫磷、甲基对硫磷、五氯酚、莠去津、呋喃丹、毒死蜱、敌敌畏、草甘膦等农药指标。目前我国对污染地下水的农药品种、性质和范围的检测与调查工作刚刚起步，相应的污染控制和防治对策还没有建立。
目前水中硝酸盐氮的去除方法有物理化学法和生物反硝化法两大类。
从彻底消除硝酸盐污染和降低脱氮成本两个方面看，生物反硝化方法是目前最实用的方法。根据反硝化所需碳源不同，生物反硝化分为异养反硝化和自养反硝化。自养反硝化由于自养菌生长繁殖较慢，脱氮速率低，所需的反应器容积比较大，成本较高。异养反硝化需要有机物作为碳源，为反硝化作用的提供电子供体。传统的异养反硝化通常投加甲醇、乙醇、乙酸等可溶性碳源。虽然传统的异养反硝化工艺在投资和运行费用方面优于自养反硝化，但仍然存在外加液体碳源容易过量，进而影响出水水质的风险。
我国目前城市给水处理的常规工艺流程为混凝-沉淀-过滤-消毒。试验研究和生产实践表明，常规处理工艺对有机物的去除率仅为20％～30％。因此，为去除地下水中的农药残留，需要开发新工艺。目前研究较多的方法主要有：活性炭吸附、高级氧化、纳滤膜及生物降解等。单纯生物降解的效率会受到地下水中营养物浓度低的限制，而其他的物理化学方法成本偏高。
发明内容
本发明的目的是提供一种同时去除地下水中硝酸盐与农药的反应器。
本发明的目的还在于提供一种同时去除地下水中硝酸盐与农药的方法。
一种同时去除地下水中硝酸盐与农药的反应器，该反应器由进水箱1、横流泵2、填充床3、出水箱4依次连接构成；填充床3内填充PBS颗粒和生物膜，PBS颗粒粒径大小为0.2-0.8cm，生物膜为可生物降解聚合物。
一种同时去除地下水中硝酸盐与农药的方法，按照如下步骤进行：
(1)反应器的启动
将PBS颗粒填充于反应器的填充床中，填充高度为反应器高度的四分之三，上流式进水，取污水处理厂曝气池的活性污泥，加入到含有硝酸盐原水的进水箱中，对反硝化微生物进行驯化富集，驯化的温度为15-40℃，待出水箱中出水的硝酸盐浓度处于稳定状态，驯化结束；
(2)反硝化脱氮同时去除农药
驯化结束后，开始反应器的正常运行，运行的温度为15-40℃，含有硝酸盐与农药的原水从进水箱通过横流泵进入反应器，通过横流泵调节水的流速，保证1-3小时水力停留时间，定期检测出水箱中出水的NO3-N和农药浓度。
本发明的有益效果：本发明的反应器中可生物降解聚合物既可以作为微生物生物膜的载体，同时又可以在微生物酶的作用下进行生物降解，生物膜中的反硝化微生物利用可降解聚合物的降解产物作为碳源和电子供体，还原硝酸盐为氮气，从而实现水中硝酸盐的彻底去除；在反硝化脱氮的同时，附着有生物膜的聚合物颗粒可以吸附原水中的农药成分，起到一种富集浓缩的作用，促进微生物对其进行生物降解。本发明在实现反硝化脱氮的基础上，实现了水中残留农药的同时去除。
附图说明
图1为本发明同时去除地下水中硝酸盐与农药的反应器示意图；
图中，1-进水箱、2-横流泵、3-填充床、4-出水箱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
以下实施例均采用如图1所示的反应器，该反应器由进水箱1、横流泵2、填充床3、出水箱4依次连接构成；填充床3内填充PBS颗粒和生物膜，PBS颗粒粒径大小为0.5cm，生物膜为可生物降解聚合物。反应器规格为：30cm×150cm。
实施例1
被处理原水为清华大学昌平校区的地下水，加入NaNO3和2，4-D(2，4-二氯苯氧乙酸)，使其浓度分别为50mg/L和3.1μg/L。按照如下步骤进行脱氮和去除农药处理：
(1)反应器的启动
将PBS颗粒填充于反应器的填充床中，填充高度为反应器高度的四分之三，上流式进水，取污水处理厂曝气池的活性污泥，加入到含有硝酸盐原水的进水箱中，对反硝化微生物进行驯化富集，驯化的温度为30℃，待出水箱中出水的硝酸盐浓度处于稳定状态，驯化结束，调节pH为7.5；
(2)反硝化脱氮同时去除农药
驯化结束后，开始反应器的正常运行，运行的温度为30℃，含有硝酸盐与农药的原水从进水箱通过横流泵进入反应器，通过横流泵调节水的流速，保证2小时的水力停留时间，定期检测出水箱中出水的NO3-N和农药浓度。
处理前后水质如表1所示。
表1实施例1处理前后的水质
实施例2
被处理原水为清华大学昌平校区的地下水，加入NaNO3和2，4-D(2，4-二氯苯氧乙酸)，使其浓度分别为100mg/L和3.1μg/L。按照如下步骤进行脱氮和去除农药处理：
(1)反应器的启动
将PBS颗粒填充于反应器的填充床中，填充高度为反应器高度的四分之三，上流式进水，取污水处理厂曝气池的活性污泥，加入到含有硝酸盐原水的进水箱中，对反硝化微生物进行驯化富集，驯化的温度为15℃，待出水箱中出水的硝酸盐浓度处于稳定状态，驯化结束，调节pH为7.5；
(2)反硝化脱氮同时去除农药
驯化结束后，开始反应器的正常运行，运行的温度为15℃，含有硝酸盐与农药的原水从进水箱通过横流泵进入反应器，通过横流泵调节水的流速，保证3小时的水力停留时间，定期检测出水箱中出水的NO3-N和农药浓度。
处理前后水质如表2所示。
表2实施例2处理前后的水质
实施例3
被处理原水为清华大学昌平校区的地下水，加入NaNO3和2，4-D(2，4-二氯苯氧乙酸)，使其浓度分别为50mg/L和5.3μg/L。按照如下步骤进行脱氮和去除农药处理：
(1)反应器的启动
将PBS颗粒填充于反应器的填充床中，填充高度为反应器高度的四分之三，上流式进水，取污水处理厂曝气池的活性污泥，加入到含有硝酸盐原水的进水箱中，对反硝化微生物进行驯化富集，驯化的温度为40℃，待出水箱中出水的硝酸盐浓度处于稳定状态，驯化结束，调节pH为7.5；
(2)反硝化脱氮同时去除农药
驯化结束后，开始反应器的正常运行，运行的温度为40℃，含有硝酸盐与农药的原水从进水箱通过横流泵进入反应器，通过横流泵调节水的流速，保证1小时的水力停留时间，定期检测出水箱中出水的NO3-N和农药浓度。
处理前后水质如表3所示。
表3实施例3处理前后的水质
实施例4
被处理原水为清华大学昌平校区的地下水，加入NaNO3和和林丹，使其浓度分别为50mg/L和3.2μg/L。按照如下步骤进行脱氮和去除农药处理：
将PBS颗粒填充于反应器的填充床中，填充高度为反应器高度的四分之三，上流式进水，取污水处理厂曝气池的活性污泥，加入到含有硝酸盐原水的进水箱中，对反硝化微生物进行驯化富集，驯化的温度为30℃，待出水箱中出水的硝酸盐浓度处于稳定状态，驯化结束，调节pH为7.5；
(2)反硝化脱氮同时去除农药
驯化结束后，开始反应器的正常运行，运行的温度为30℃，含有硝酸盐与农药的原水从进水箱通过横流泵进入反应器，通过横流泵调节水的流速，保证2小时的水力停留时间，定期检测出水箱中出水的NO3-N和农药浓度。
处理前后水质如表4所示。
表4实施例4处理前后的水质
实施例5
被处理原水为清华大学昌平校区的地下水，加入NaNO3和林丹，使其浓度分别为50mg/L和7.2μg/L。按照如下步骤进行脱氮和去除农药处理：
将PBS颗粒填充于反应器的填充床中，填充高度为反应器高度的四分之三，上流式进水，取污水处理厂曝气池的活性污泥，加入到含有硝酸盐原水的进水箱中，对反硝化微生物进行驯化富集，驯化的温度为30℃，待出水箱中出水的硝酸盐浓度处于稳定状态，驯化结束，调节pH为7.5；
(2)反硝化脱氮同时去除农药
驯化结束后，开始反应器的正常运行，运行的温度为30℃，含有硝酸盐与农药的原水从进水箱通过横流泵进入反应器，通过横流泵调节水的流速，保证2小时的水力停留时间，定期检测出水箱中出水的NO3-N和农药浓度。
处理前后水质如表5所示。
表5实施例5处理前后的水质
实施例6
被处理原水为清华大学昌平校区的地下水，加入NaNO3和林丹，使其浓度分别为100mg/L和7.2μg/L。按照如下步骤进行脱氮和去除农药处理：
将PBS颗粒填充于反应器的填充床中，填充高度为反应器高度的四分之三，上流式进水，取污水处理厂曝气池的活性污泥，加入到含有硝酸盐原水的进水箱中，对反硝化微生物进行驯化富集，驯化的温度为30℃，待出水箱中出水的硝酸盐浓度处于稳定状态，驯化结束，调节pH为7.5；
(2)反硝化脱氮同时去除农药
驯化结束后，开始反应器的正常运行，运行的温度为30℃，含有硝酸盐与农药的原水从进水箱通过横流泵进入反应器，通过横流泵调节水的流速，保证2小时的水力停留时间，定期检测出水箱中出水的NO3-N和农药浓度。
处理前后水质如表6所示。
表6实施例6处理前后的水质
实施例7
被处理原水为清华大学昌平校区的地下水，加入NaNO3和林丹，使其浓度分别为150mg/L和7.2μg/L。按照如下步骤进行脱氮和去除农药处理：
将PBS颗粒填充于反应器的填充床中，填充高度为反应器高度的四分之三，上流式进水，取污水处理厂曝气池的活性污泥，加入到含有硝酸盐原水的进水箱中，对反硝化微生物进行驯化富集，驯化的温度为30℃，待出水箱中出水的硝酸盐浓度处于稳定状态，驯化结束，调节pH为7.5；
(2)反硝化脱氮同时去除农药
驯化结束后，开始反应器的正常运行，运行的温度为30℃，含有硝酸盐与农药的原水从进水箱通过横流泵进入反应器，通过横流泵调节水的流速，保证2小时的水力停留时间，定期检测出水箱中出水的NO3-N和农药浓度。
处理前后水质如表7所示。
表7实施例7处理前后的水质
Claims (2)
1.一种同时去除地下水中硝酸盐与农药的反应器，其特征在于，该反应器由进水箱(1)、横流泵(2)、填充床(3)、出水箱(4)依次连接构成；填充床(3)内填充PBS颗粒和生物膜，PBS颗粒粒径大小为0.2-0.8cm，生物膜为可生物降解聚合物。
2.一种同时去除地下水中硝酸盐与农药的方法，其特征在于，按照如下步骤进行：
(1)反应器的启动
将PBS颗粒填充于反应器的填充床中，填充高度为反应器高度的四分之三，上流式进水，取污水处理厂曝气池的活性污泥，加入到含有硝酸盐原水的进水箱中，对反硝化微生物进行驯化富集，驯化的温度为15-40℃，待出水箱中出水的硝酸盐浓度处于稳定状态，驯化结束；
(2)反硝化脱氮同时去除农药
驯化结束后，开始反应器的正常运行，运行的温度为15-40℃，含有硝酸盐与农药的原水从进水箱通过横流泵进入反应器，通过横流泵调节水的流速，保证1-3小时水力停留时间，定期检测出水箱中出水的NO3-N和农药浓度。
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| CN2011101893363A CN102267760A (zh) | 2011-07-07 | 2011-07-07 | 一种同时去除地下水中硝酸盐与农药的反应器及方法 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107601665A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-01-19 | 沈阳建筑大学 | 一种污水厂尾水总氮的去除装置及方法 |
| CN109354179A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-02-19 | 宁波水思清环境科技有限公司 | 一种反硝化生物膜脱氮生物反应器、其使用方法和应用 |
| CN112897710A (zh) * | 2021-02-25 | 2021-06-04 | 山东科技大学 | 一种基于外来菌群修复地下水高浓度硝酸盐氮的方法 |
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2011
- 2011-07-07 CN CN2011101893363A patent/CN102267760A/zh active Pending
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| CN112897710A (zh) * | 2021-02-25 | 2021-06-04 | 山东科技大学 | 一种基于外来菌群修复地下水高浓度硝酸盐氮的方法 |
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