[發明專利]一種利用緩釋固體碳源進行生物脫氮的方法

有效

• 申請號: 201210257913.2
• 申請日: 2012-07-24
• 公開（公告）號: CN102826649A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 陳銀廣;王懷臣;趙姝;孟凡松
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明屬于環境保護技術領域，涉及一種利用緩釋固體碳源進行受硝酸鹽污染水體生物脫氮的方法。

背景技術

目前，全球越來越多的國家地表及地下水體受到嚴重的硝酸鹽污染，而人們的飲用水源多為地下水及地表水，因此這在很大程度上威脅了人們的飲水安全。人體長期攝入過量的硝酸鹽會引起高鐵血紅蛋白癥，甚至癌癥。美國環境保護協會已經給出標準要求飲用水中硝酸鹽濃度應低于10mg/L。目前，去除水體中的硝態氮有很多種方法，例如：離子交換法、反滲透法及生物脫氮法等等。在眾多脫氮方法中，生物脫氮因其安全、高效、低成本等優勢最受關注。

生物脫氮是在反硝化微生物的作用下將硝酸根逐步還原為氮氣的過程（NO₃^-→NO₂^-→NO→N₂O→N₂），該過程是在一系列的酶解反應下進行的（見文獻Process?Biochemistry,2006,41:1289–1295）。在整個脫氮過程中，硝態氮作為電子受體需要有機碳向其提供電子，但是由于碳源不足，造成反硝化效果不理想。長久以來，為了提高反硝化的效果，人們常添加甲醇、乙酸等液態碳源作為補充碳源。這些液態碳源具有快速釋放且易于被微生物利用等優點，但它存在投加量難以控制、投加次數頻繁、易造成二次污染等問題。

固體碳源因具有緩慢釋放、一次投加后可持續提供碳源、能使反硝化過程持久進行等優點，更適合作為受硝酸鹽污染水體反硝化的碳源。固態碳源有很多種，包括，人工合成的大分子材料（見文獻Bioresource?Technology,2011,102:8835-8838）；天然的纖維素材料如棉花、甘草、樹皮（見文獻Process?Biochemistry,2006,41:1539-1544）等。其中，人工合成的固態碳源其顆粒度較好且釋碳量較易控制，可以獲得較好的脫氮效果，但其生產成本較高。

木薯作為一種經濟作物，其淀粉含量非常高，是工業生產酒精的一種重要原料。木薯酒糟作為木薯制備酒精的廢棄物，其產量巨大，主要成分為纖維素、木質素等有機物（見文獻Bioresource?Technology,2000,74:81-87）。但到目前為止，未見將其用作為生物反硝化脫氮緩釋固體碳源的報道。

發明內容

本發明的目的在于為克服現有技術的缺陷而提供一種使受硝酸鹽污染水體的生物脫氮方法，該方法利用木薯酒糟作為生物反硝化的固體碳源，使受硝酸鹽污染水體生物脫氮，同時也為大量的木薯酒糟提供一條資源化利用的途徑。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種含硝酸鹽污水的生物脫氮方法，包含以下步驟：向受硝酸鹽污染的水體中添加木薯酒糟進行脫氮處理。

所述的受硝酸鹽污染的水體未處理前其硝酸鹽濃度為2～80mg/L。

所述的木薯酒糟的加入量與受硝酸鹽污染的水體中硝態氮的質量比為3:1～150:1，優選為15:1～25:1（即優選木薯酒糟的最佳投加量為：15～25g木薯酒糟/g?NO₃^-—N）。

所述的脫氮處理的處理時間為6-18天

所述的脫氮處理的處理時間為14天。

所述的脫氮處理的溫度為5~30℃，優選為20℃。

本發明是將木薯酒糟用于受硝酸鹽污染的天然河道水體中，所有的受硝酸鹽污染的水體都可以，包括地下水。

本發明的生物反硝化脫氮是利用反硝化微生物的脫氮反硝化作用，將硝酸鹽作為電子受體，將硝酸根逐步還原為氮氣去除，NO₃^-→NO₂^-→NO→N₂O→N₂。主要的反硝化微生物是異樣型微生物，需要利用外界提供的碳源，而木薯酒糟正是利用其緩釋型為其持續緩慢的提供碳源，從而實現脫氮作用，并克服了傳統液態碳源頻繁投加的缺點。

本發明的有益效果是：本發明操作特別方便，只需根據水體中硝酸鹽濃度，加入一定量的木薯酒糟即可。它主要通過木薯酒糟在水中緩慢釋放有機碳作為微生物反硝化的碳源，達到生物脫氮的目的。