一種同時去除地下水中硝酸鹽與農藥的新方法
2023-07-04 10:19:06 2
專利名稱：一種同時去除地下水中硝酸鹽與農藥的新方法
技術領域：
本發明屬於環保技術領域，具體涉及一種同時去除地下水中硝酸鹽與農藥殘 留的新方法。
背景技術：
地球上可供人類使用的淡水中，68%是地下水。全世界約有50%以上的人口 以地下水為飲用水源。我國有300多個城市開採地下水作為城市供水水源，尤其 是北方乾旱、半乾旱地區的許多城市和鄉村，地下水是唯一的水源。然而，地下 水的汙染日趨加重，其中一個突出的問題是由於農業上大量使用化肥和農藥，使 地下水受到了硝酸鹽和農藥的雙重汙染。
我國最新頒布施行的《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2006)將硝酸鹽氮的 上限值由原來的20 mg/L調整為10 mg/L，同時毒理指標中有機化合物由5項增 至53項，其中就包括了滅草松、百菌清、溴氰菊酯、樂果、林丹、馬拉硫磷、 對硫磷、甲基對硫磷、五氯酚、莠去津、呋喃丹、毒死蜱、敵敵畏、草甘膦等農 藥指標。目前我國對汙染地下水的農藥品種、性質和範圍的檢測與調查工作剛剛 起步，相應的汙染控制和防治對策還沒有建立。
目前水中硝酸鹽氮的去除方法有物理化學法和生物反硝化法兩大類。從徹底 消除硝酸鹽汙染和降低脫氮成本兩個方面看，生物反硝化方法是目前最實用的方 法。根據反硝化所需碳源不同，生物反硝化分為異養反硝化和自養反硝化。自養 反硝化由於自養菌生長繁殖較慢，脫氮速率低，所需的反應器容積比較大，成本 較高。異養反硝化需要有機物作為碳源，為反硝化作用的提供電子供體。傳統的 異養反硝化通常投加甲醇、乙醇、乙酸等可溶性碳源。雖然傳統的異養反硝化工藝在投資和運行費用方面優於自養反硝化，但仍然存在外加液體碳源容易過量， 進而影響出水水質的風險。
我國目前城市給水處理的常規工藝流程為混凝一沉澱一過濾一消毒。試驗研
究和生產實踐表明，常規處理工藝對有機物的去除率僅為20%~30%。因此，為
去除地下水中的農藥殘留，需要開發新工藝。目前研究較多的方法主要有活性
炭吸附、高級氧化、納濾膜及生物降解等。單純生物降解的效率會受到地下水中
營養物濃度低的限制，而其他的物理化學方法成本偏高。
發明內容
本發明的目的是提供一種同時去除地下水中的硝酸鹽和農藥殘留的新型工
藝。其原理如下
可生物降解聚合物既可以作為微生物生物膜的載體，同時又可以在微生物酶 的作用下進行生物降解，生物膜中的反硝化微生物利用可降解聚合物的降解產物 作為碳源和電子供體，還原硝酸鹽為氮氣，從而實現水中硝酸鹽的徹底去除。
在反硝化脫氮的同時，附著有生物膜的聚合物顆粒可以吸附原水中的農藥成 分，起到一種富集濃縮的作用，促進微生物對其進行生物降解。
為了達到上述目的，本發明採用技術方案的實施包括以下步驟
1、 反應器的啟動。反應器為填充床模式(見附圖l) (30cmx 150cm)，將 PBS顆粒(南京蘇石公司生產，主要成分為澱粉，粒徑0.5cm)填充於反應器中， 填充高度為反應器高度的四分之三，上流式進水。取汙水處理廠曝氣池的活性汙 泥，加入到含有硝酸鹽原水的水箱中，對反硝化微生物進行馴化富集。待反硝化 效果穩定後，馴化結束。
2、 反硝化脫氮同時去除農藥。馴化結束後，開始反應器的正常運行。馴化 和運行的溫度為15-40°C。含有硝酸鹽與農藥的原水從水箱通過計量泵進入反應器，通過計量泵調節水的流速(15L/h)，保證一定的水力停留時間(2h)。定期 檢測出水的N03-N和農藥濃度。
本發明的優點是，在實現反硝化脫氮的基礎上，實現了水中硝酸鹽和殘留農 藥的同時去除。
圖1為本發明的廢水處理工藝流程示意圖。
具體實施例方式
如圖所示，本發明中進水箱(1)通過軟管(2)與蠕動泵(3)連接，並通 過蠕動泵(3)調節進水流速。蠕動泵的出水從反應器(4)底部進入，通過填料 PBS顆粒(5)從反應器(4)的上部流出，進入出水箱(6)。在進水通過填料的 過程中，經填料表面生物膜中微生物的吸附及降解作用，可實現進水中硝酸鹽與 農藥的同時去除。
以下所述實施例詳細說明了本發明。
實施例1
反應器規格為30cmxl50cm。被處理原水為清華大學昌平校區的地下水， 加入NaN03和2,4-D (2,4-二氯苯氧乙酸)，使其濃度分別為50mg/L和3.1 u g/L。在 下述條件下進行脫氮處理
水力停留時間2小時
溫度30°C
pH: 7.5
處理前後水質如表1所示。表1實施例1處理前後的水質
N03-N(mg/L)2,4-D(y g/L)2,4-D去除率(％) N03-N去除率(％)
處理前 503.1
處理後 90
實施例2
反應器規格為30 cm x 150 cm。被處理原水為清華大學昌平校區的地下水，
加入NaN03和林丹，使其濃度分別為50mg/L和7.2yg/L。在下述條件下進行脫氮 處理
水力停留時間2小時 溫度30°C pH: 7.5
處理前後水質如表2所示。
表2實施例2處理前後的水質
N03-N(mg/L)林丹(ug/L)林丹去除率(％)NOrN去除率 (%)
處理前507.2
處理後< 598>卯
權利要求
1. 一種同時去除地下水中硝酸鹽與農藥的方法，在反硝化脫氮的基礎上，實現了水中硝酸鹽和殘留農藥的同時去除，其特徵在於，將PBS顆粒填充於反應器中，上流式進水；取活性汙泥加入到含有硝酸鹽原水的水箱中，對反硝化微生物進行馴化富集；待反硝化效果穩定後，馴化結束，開始反應器的正常運行；含有硝酸鹽與農藥的原水從水箱通過計量泵進入反應器，利用計量泵調節水的流速，定期檢測出水的NO3-N和農藥濃度。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述的PBS顆粒是南京蘇石 公司生產，主要成分為澱粉，粒徑0.5cm。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述PBS顆粒填充高度為反 應器高度的四分之三。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述反應器規格為30 cm x 150cm0
5. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述活性汙泥來源於汙水處 理廠曝氣池。
6. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述馴化和運行的溫度為15-40。C。
7. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述水的流速為15L/h，水 力停留時間為2h。
全文摘要
本發明公開了屬於環境技術領域一種同時去除地下水中硝酸鹽與農藥的方法。該方法的步驟包括首先將填料PBS顆粒填充於反應器中，上流式進水；其次取活性汙泥加入到含有硝酸鹽原水的水箱中，對反硝化微生物進行馴化富集；待反硝化效果穩定後馴化結束，開始反應器的正常運行，含有硝酸鹽與農藥的原水從水箱通過計量泵進入反應器；最後利用計量泵調節水的流速，定期檢測出水的NO3-N和農藥濃度。本發明的優點是，在實現反硝化脫氮的基礎上，實現了水中硝酸鹽和殘留農藥的同時去除。
文檔編號C02F3/28GK101428890SQ20081023962
公開日2009年5月13日 申請日期2008年12月12日 優先權日2008年12月12日
發明者王建龍, 王旭明, 俊 胡 申請人:清華大學