CN102976484A - 利用稻秆与包埋反硝化菌去除地下水中硝酸盐的方法 - Google Patents

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李军
张欣
陈东宁
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Abstract

本发明公开了一种生物去除硝酸盐污染地下水的方法。该方法基于传统生物反硝化原理，以稻秆为固相碳源，利用包埋反硝化菌生物去除地下水中硝酸盐。稻秆中的纤维素首先水解释碳，包埋反硝化菌利用释放的碳源为电子供体脱氮。反硝化脱氮过程包括两部分：小部分是由稻秆表面生长的生物膜中的反硝化菌完成，大部分反硝化作用由包埋反硝化菌颗粒承担。本发明实现了废弃物的资源化，同时包埋反硝化菌对温度等环境因素有较强的适应性，使得将固体碳源和包埋菌结合的方法应用于地下水硝酸盐的去除具有较大的应用潜力。

Description

利用稻秆与包埋反硝化菌去除地下水中硝酸盐的方法
技术领域 
本发明涉及一种修复地下水硝酸盐污染的方法。更确切的说是一种利用稻秆与包埋反硝化菌去除地下水中硝酸盐的方法。利用稻秆与包埋反硝化菌为反应介质强化固相反硝化作用，进而去除地下水中硝酸盐。
背景技术 
过量农业氮肥的施用，工业含氮废水和城市生活污水的不合理处置以及畜禽排泄物和化粪池的不当处理，已经造成世界范围内的地下水(尤其是浅层地下水)中硝酸盐的最普遍污染，且其污染程度还在不断增加，我国情况也大致如此。水中硝酸盐氮的污染会给人类以及其它生物带来巨大的危害，因此，去除地下水中的硝酸盐氮的研究也逐渐成为国内外的研究热点。相比物理化学方法存在的安全隐患，生物法成为去除水中硝酸盐氮的最经济且有效的方法，但是针对目前研究应用最广泛的异养反硝化法，在地下水环境中的实际应用过程中发现还存在一些问题，由于土壤的过滤作用,一般地下水中有机碳源和脱氮菌均较少,生物脱氮作用较微弱，需补充足够的溶解有机碳促使反硝化菌的生长。传统的方法是向地下水体中投加甲醇、乙醇和乙酸钠等液态有机碳源，但是由于通过注入井投加营养物质和氧有时会被过度生长的微生物所堵塞，并有二次污染的可能，对于渗透性较差的含水层实施起来有较大困难，所以，近些年来国内外对固态有机碳源用于去除地下水硝酸盐的生物反硝化碳源的研究越来越多。但地下水中菌种少，且地下水水温偏低影响反硝化菌活性的问题仍有待解决。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种修复地下水中硝酸盐污染的方法，该方法实现了稻秆的资源化利用，同时大幅提高了地下水中硝酸盐反硝化效率，是一种高效低成本的处理方法。
本发明采用如下技术方案：
一种利用稻秆与包埋反硝化菌去除地下水中硝酸盐的方法，以稻秆与包埋反硝化菌颗粒为介质对硝酸盐污染地下水进行处理，稻秆为反硝化碳源，通过混充包埋反硝化菌强化生物反硝化作用，增强地下水低温下反硝化效能。稻秆粉碎后，与包埋反硝化菌颗粒混掺均匀，再在反应器顶部填装沸石，起吸附、过滤和防止填充床上浮作用，两者填充高度比值为5:1。包埋反硝化菌颗粒以聚乙烯醇（PVA）为包埋载体；稻秆依次经过粉碎（粉碎粒度为1～2mm）、90℃～120℃加热等预处理后，包埋反硝化菌颗粒在进水pH=7.0、温度12±1℃条件下通过逐渐缩短水力停留时间进行反硝化驯化，稻秆再与包埋反硝化菌颗粒混合。添加包埋菌的量使水中反硝化菌浓度维持在104～106个/ml，添加稻秆的量使水中的碳与硝酸盐氮的摩尔比维持在1～3。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明利用稻秆作为反硝化碳源，实现了生物质能源的综合利用。
2、以稻秆和包埋反硝化菌颗粒为介质的反硝化过程基本不受进水pH的影响。在进水NO3--N浓度为65mg/L，温度15℃时，出水NO3--N浓度10天内降为0.5mg/L以下，去除率高达99%，基本没有NO2--N积累，且出水pH呈中性，达到了低温下良好的脱氮性能。
具体实施方式
以稻秆与包埋反硝化菌颗粒为介质对硝酸盐污染地下水进行处理，稻秆为反硝化碳源，通过混充包埋反硝化菌强化生物反硝化作用，增强地下水低温下反硝化效能。稻秆粉碎后，与包埋反硝化菌颗粒混掺均匀，再在反应器顶部填装沸石，起吸附、过滤和防止填充床上浮作用，两者填充高度比值为5:1。包埋反硝化菌颗粒以聚乙烯醇（PVA）为包埋载体；稻秆依次经过粉碎（粉碎粒度为1～2mm）、90℃～120℃加热等预处理后，包埋反硝化菌颗粒在进水pH=7.0、温度12±1℃条件下通过逐渐缩短水力停留时间进行反硝化驯化，稻秆再与包埋反硝化菌颗粒混合。
按照技术方案要求装填反应器，保证添加包埋菌的量能使水中反硝化菌浓度维持在104～106个/ml，添加稻秆的量能使水中的碳与硝酸盐氮的摩尔比维持在1～3。

Claims (4)

1.一种利用稻秆与包埋反硝化菌去除地下水中硝酸盐的方法，其特征在于：以稻秆与包埋反硝化菌颗粒为介质对硝酸盐污染地下水进行处理，其中稻秆为反硝化碳源，通过混充包埋反硝化菌强化生物反硝化作用，增强地下水低温下反硝化效能。
2.根据权利要求1所述一种利用稻秆与包埋反硝化菌去除地下水中硝酸盐的方法，其特征在于：稻秆粉碎后，与包埋反硝化菌颗粒混掺均匀，再在反应器顶部填装沸石，起吸附、过滤和防止填充床上浮作用，两者填充高度比值为5:1。
3.根据权利要求1所述一种利用稻秆与包埋反硝化菌去除地下水中硝酸盐的方法，其特征在于：包埋反硝化菌颗粒以聚乙烯醇PVA为包埋载体；稻秆依次经过粉碎，粉碎粒度为1～2mm、90℃～120℃加热等预处理后，包埋反硝化菌颗粒在进水pH=7.0、温度12±1℃条件下通过逐渐缩短水力停留时间进行反硝化驯化，稻秆再与包埋反硝化菌颗粒混合。
4.根据权利要求1所述一种利用稻秆与包埋反硝化菌去除地下水中硝酸盐的方法，其特征在于：添加包埋菌的量使水中反硝化菌浓度维持在104～106个/ml，添加稻秆的量使水中的碳与硝酸盐氮的摩尔比维持在1～3。
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