[發明專利]一種用于地下水硝酸鹽污染修復的碳源載體填料

無效

• 申請號: 201110067553.5
• 申請日: 2011-03-21
• 公開（公告）號: CN102689982A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 李頔;王鶴立;姜廷亮
• 申請（專利權）人: 中國地質大學(北京)
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28;C02F101/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用于地下水硝酸鹽污染修復的碳源載體填料，屬于地下水污染修復技術領域。

背景技術

地球上適于飲用的淡水水源中68％是地下水，約占世界50％的人口以地下水為飲用水源。然而，無論是在工業發達國家還是發展中國家，由于生活污水和工業廢水的排放及滲漏，農村地區大量化肥和農藥的施用，糞便垃圾、固體廢棄物的淋濾下滲，大氣氮氧化合物干濕沉降，以及污水的不合理回灌等，導致地下水中硝酸鹽氮濃度呈上升趨勢，并成為一個重要的環境問題。

自前，地下水硝酸鹽污染的修復方法主要有物理、化學和生物修復技術等。根據作用機理不同，可分為反滲透法、電滲析法、離子交換法、膜分離法、電解法、催化還原法、生物反硝化法等。雖然技術眾多，但這些方法在實際應用中還各有局限：物理化學處理并不能將硝酸鹽轉化為無害物質，存在二次污染，且效率低、選擇性差、投資高、操作費用高，不適宜大面積的地下水硝酸鹽污染修復。

從徹底消除地下水中硝酸鹽污染和降低脫硝成本兩個方面看，生物反硝化方法是目前已投入使用的最經濟、有效的方法，其不足之處是地下水中缺乏厭氧微生物生長所需的有機碳源，且水中含有的溶解氧使地下水環境難以達到厭氧條件；如外加碳源，出水中常含有生物固體和溶解性的有機物。因此，迫切需求一種經濟、高效、可避免二次污染的碳源載體用于地下水生物修復技術。

發明內容：

針對上述問題，本發明公開了一種用于地下水硝酸鹽污染修復的碳源載體填料。該碳源載體填料由生物陶粒表面包覆有機碳源涂層而構成，可在地下水硝酸鹽污染原位或異位生物修復技術中，為微生物長效緩釋碳源和生長所需的微量元素，同時能捕獲水中的溶解氧，提高反硝化效率，避免出水有機物的二次污染。

所述的碳源載體填料涂層主要組分質量配比如下：

本發明主要由生物陶粒、天然碳源材料粉末、動物膠、溶劑、微量元素、除氧劑和pH調節劑組成。其中天然固體碳源粉末可以是葡萄糖、淀粉類、纖維素、木質素類、甲殼素類材料中的一種或幾種；溶劑可以是水或二甲基甲酰胺；微量元素是MgSO₄·7H₂O，Fe₂(SO₄)₃，MnSO₄·H₂O和ZnSO₄·H₂O的混合物；除氧劑可以是異抗壞血酸、異抗壞血酸鈉、次磷酸鈉、亞硫酸鈉或硫酸亞鐵的一種或幾種，提高反硝化效率；pH調節劑可以是鹽酸、氫氧化鈉、乙酸、磷酸氫二鈉等。

本發明的碳源載體填料的涂覆方法是將涂層材料的溶液送入高壓噴射器中，與壓縮空氣混合后以霧狀噴入造粒塔，與塔內生物陶?；旌?，在生物陶粒表面形成包膜，再將涂層表面溶劑蒸干，包膜干固氧化，形成碳源載體填料。

本發明有如下幾個優點：

(1)本發明所述的碳源載體能為反硝化細菌提供緩釋碳源，避免了碳源在水力作用下的流失，解決了反硝化過程碳源缺乏的問題和外加碳源的二次污染問題

(2)由于填料中添加了除氧劑和微量元素，為反硝化細菌提供了厭氧環境和生長所需的微量元素，增加了生物量，提高了反硝化效率。

(3)由于填料以生物陶粒為骨架，具有良好的微生物載體性能，隨著涂層中有機物的消耗，填料表面形成微小孔隙，提高了填料顆粒的比表面積，有利于微生物的附著生長，增加了填料表面的生物量，從而獲得更好的處理效果。

具體實施方式：

為更好地理解本發明，下面結合實施例對本發明進行更一步的說明，但本發明要求保護的范圍不局限于實施例所闡述的范圍。

涂層成分：

大麻纖維粉末：55％；動物皮膠：20％；水：15％；微量元素混合液：3％；異抗壞血酸鈉：3％；除氧劑：2％；pH調節劑：2％。

生產工藝：

將制備好的涂層材料溶液送至溶液槽，再用泵送至高位槽，溶液靠高位差自高位槽流出，分送至各噴射器。0.3～0.5MPa的壓縮空氣從外管道送入噴射器，通過噴嘴噴射，產生抽吸作用，將涂層材料溶液吸入噴射器，氣液餛合后，以噴霧狀噴入造粒塔內，與造粒塔上部落下的生物陶粒接觸，在陶粒表面形成包膜，借助于陶粒本身熱量，將涂層溶液中的水分蒸發掉，包膜干固氧化，完成噴涂工藝。

將所制備的碳源載體填料裝入內徑60mm、高50mm的有機玻璃柱內，形成生物濾柱，柱底部與恒流泵相連，恒流泵以364uL/min的恒定流量向反應柱注入濃度為50mg/L的硝酸鉀溶液，進行反硝化釋碳性能試驗。反應裝置運行三個月期間，硝酸鹽的去除率維持在75～90％之間，亞硝酸鹽濃度低于0.02mg/L，載體結構穩定，出水澄清，pH在7.4～7.8之間。