[發明專利]脫除地表水硝酸鹽的方法

有效

• 申請號: 200910199003.1
• 申請日: 2009-11-19
• 公開（公告）號: CN101698529A
• 公開（公告）日: 2010-04-28
• 發明（設計）人: 何圣兵;陳雪初;張敏;戴鼎立;楊峰峰;李亞紅
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C02F1/58
• 分類號: C02F1/58;C02F9/14;C02F101/16
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 毛翠瑩

技術領域

本發明涉及一種脫除地表水硝酸鹽的方法，通過將生物濾池與生態礫石床工藝相結合，實現對地表水體中硝酸鹽的脫除，提高地表水環境質量，降低地表水體中藻類水華發生的機率。屬于環境工程微污染水處理技術領域。

背景技術

我國絕大部分城市都有規模大小不等的地表景觀水體。許多這樣的水體已經成為一個城市的歷史文化標志而融為城市文化中不可分割的一部分。如西湖作為杭州市的歷史文化標識已成為我國城市景觀湖泊的典范。然而，由于社會經濟快速發展等原因，我國絕大多數城市景觀湖泊都面臨著水環境污染與湖泊富營養化的嚴峻形勢。從武漢東湖、南京玄武湖、惠州西湖、揚州瘦西湖、南昌八一湖、紹興鑒湖，到長春南湖、貴州紅楓湖等一系列城市湖泊，都正在計劃或正在實施湖泊水污染治理和富營養化控制工程。治理的措施包括底泥疏浚、引水沖污和生態恢復等內容。而引水作為保證湖泊等地表水體水質和景觀效果的一項重要舉措，在越來越多的城市景觀湖泊治理過程中得到了應用。但是引水水源往往也處于不同程度的污染狀態，普遍存在氮含量偏高的問題，這是我國湖泊治理引水方案中存在的一個共性問題，亟待開展針對性的科學研究。

引水水源等地表水體由于容易受到農業面源的污染，往往其中硝酸鹽的含量較高，引水進入景觀湖泊后，高含量的硝酸鹽也容易導致水體富營養化和藻類水華的發生。如杭州西湖每天都從錢塘江調水40萬m³用于保持景觀水質，但是，由于錢塘江受到周邊農業面源的污染，水體中硝酸鹽含量較高，引水進入西湖水體后，使得西湖春季水綿大量繁殖，嚴重影響水質和湖泊景觀。

針對硝酸鹽含量高的問題，傳統做法是采用生物反硝化技術脫除硝酸鹽，這也是污水處理中常用的技術方法。然而，地表水水質與污水水質差別很大，有機物含量很低，根本不具備生物反硝化脫氮的基本條件。目前，在氮污染地表原水預處理工藝中，多采用曝氣生物濾池或生物接觸氧化工藝通過硝化過程將氨氮轉化成為硝態氮，但是處理水中總氮的含量并沒有得到有效地降低。對于地表湖泊水體而言，只有將引水中的總氮含量降低，才能減少湖內水體藻類大量繁殖的機率；硝酸鹽的存在依然會導致水體中藻華現象的發生。因此，急需研究開發一種高效低耗的脫除地表原水硝酸鹽的技術。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種脫除地表水硝酸鹽的方法，實現對地表水體中硝酸鹽的脫除，降低地表水體中藻類水華發生的機率。

為實現這一目的，本發明將生物濾池與生態礫石床有機結合。在生物濾池中，采用輕質陶粒作為過濾介質，用于附著生長反硝化微生物。在生物濾池的進水中投加商用甲醇溶液，補充反硝化所需的碳源，在反硝化反應完成后，生物濾池的出水進入生態礫石床，在礫石床中填充礫石、沸石等天然過濾介質，通過生物作用將生物濾池出水中殘余的有機物生物降解，同時通過天然沸石的物理吸附作用將進水中含有的少量氨氮吸附，凈化水流入湖泊地表水體中。通過生物濾池與生態礫石床這兩種工藝的組合，達到降低進水中總氮的目標。

本發明的方法具體為：

1、在生物濾池的進水管上安裝靜態混合器，地表原水通過原水泵和進水管輸送到靜態混合器，與通過甲醇溶液輸送管輸送到靜態混合器的甲醇溶液進行混合，然后進入生物濾池。甲醇溶液與原水的體積比為4∶1000～20∶1000。

2、在生物濾池底部設置礫石承托層，上部設置輕質陶粒過濾層，生物濾池中的水流采用上向流形式，原水依次流經礫石承托層和輕質陶粒過濾層完成反硝化過程后，由出水管道流出生物濾池，進入后續兩級結構的生態礫石床；水流在生物濾池中的停留時間為10～15分鐘。

3、從生物濾池排出的水通過礫石床進水管引入生態礫石床的進水井，通過布水墻以推流的方式均勻進入礫石床第一級礫石段，將水中殘余有機物氧化分解后，再流經第二級天然沸石段完成對進水中氨氮的吸附；水流在第一級礫石段和第二級天然沸石段停留時間均為1～1.2小時。

4、從第二級天然沸石段流出的水到達礫石床出水井，并經礫石床出水井設置的礫石床出水管排入湖泊地表水體中。

本發明中，所述的甲醇溶液為常規商用甲醇溶液(質量濃度大于95％)，甲醇溶液的投加量根據原水中的硝酸鹽含量確定。在微污染地表水體中，硝酸鹽含量一般在1-5mg/L范圍之間，在本發明給定的甲醇溶液與待處理原水的體積比為4∶1000～20∶1000的范圍內，可以取得預期的效果。

本發明中，所述生態礫石床可以采用地下式結構，上部覆蓋20～25mm厚度的通氣性土壤，土壤表面種植生態草坪，與周圍生態景觀協調一致。