专利名称：一种解决亚硝酸盐积累的地下水硝酸盐污染生物修复方法
技术领域：
本发明涉及污染地下水修复技术领域，特别涉及硝酸盐氮污染地下水的微生物修复后亚硝酸盐积累问题的解决方法。
背景技术：
随着现代化工业的快速发展，地下水中硝酸盐污染日趋严重。硝酸盐对人体健康有严重的危害，若饮用了含高浓度硝酸盐氮的地下水后，水中大量的硝酸盐在胃肠道和唾液里被微生物转化为亚硝酸盐，亚硝酸盐能使血液中血红蛋白分子氧化、血红蛋白分子中的ニ价铁变为三价铁，血红蛋白从而丧失了携带氧的能力，使人和动物因缺氧而患高鉄血红蛋白症，严重的可致死亡。另外地下水中的硝酸盐还有使人体致癌的危险。
因此，国内外对地下水中硝酸盐污染的去除展开了大量研究，其去除方法主要有物化(离子交換、电渗析、反滲透等)、生物反硝化、化学反硝化等方法。这些方法各有优缺点，都可不同程度地去除地下水中的硝酸盐。由于生物处理具有高效低耗的特点，而得到了广泛的应用。但是传统生物修复法在去除地下水中硝酸盐污染时，也存在着诸多问题。目前在国内外研究中得到广泛重视的有处理出水二次污染、含水介质易堵塞、N2O气体污染环境等问题。与此同时，针对反硝化过程中亚硝酸盐积累问题的研究目前还相对较少，如何控制其在地下水环境中的产生有待进ー步解決。
发明内容
本发明目的在于克服现有硝酸盐污染地下水的微生物修复技术中亚硝酸盐积累的缺点，提供了ー种新的高效、经济可行的地下水硝酸盐修复技木。该技术由生物反应墙与好氧井两部分组成，受硝酸盐污染的地下水沿水流方向首先进入生物反应墙，在墙内缺氧条件下，通过反硝化作用去除地下水中的硝酸盐，同时经生物反应墙的出水中仍含有少量的亚硝酸盐，再将含有亚硝酸盐的出水进入好氧井区域，在好氧条件下亚硝酸盐通过硝化作用被氧化为硝酸盐，经此处理后出水中含有少量的硝酸盐，其浓度已低于《地下水质量标准》GB/T 14848-1993中的三类标准，不会对地下水造成二次污染。生物反应墙填充有可缓慢释放有机碳源的固相载体介质，并加入体积比为1-3%的捕氧剂，创造一个缺氧环境从而使反硝化过程更加彻底的进行而去除硝酸盐氮，同时一定程度上减少亚硝酸盐的积累。其中可缓慢释放有机碳源的固相载体介质可以是煤、胶粒、核桃壳、有机合成材料、生物陶粒等ー种或几种组成。好氧井由缓慢释放氧气的固体填料填充或者向好氧井内灌注缓慢释放氧气的介质的悬浮液。缓慢释放氧气的固体填料成分为MgO2、CaO2、粗砂和KH2PO4。MgO2约占总重的15% -20%，其作用是释放氧气并适当提高总体介质的释氧周期；Ca02约占总重的10% _15%，其作用是释放氧气并适当降低总体介质的造价；粗砂约占总重的60% -64%,其作用是模拟地下水环境，提高介质的渗透性，其具体粒径可根据工程当地实际地质情况决定，原则是使介质最大程度的接近于当地地质条件；1012 04约占总质量的1% -5%左右，其作用是调节由于释氧材料引起的PH变化，并在一定程度上提供微生物生长因子。缓慢释放氧气的介质的悬浮液成分为MgO2、CaO2、KH2PO4按照所占总重的比例分别为40 % -55 %、30 % -45 %、I % -5 %混合后，与当地未污染地下水按照I : I比例混合搅拌成悬浮液。本发明的有益效果(I)本发明的生物反应墙所填充介质中，除了载体和碳源外，还加入了捕氧剂，使本阶段的反硝化作用进行得更加彻底。(2)本发明的好氧井中填充介质Mg02、CaO2均采用价格低廉的エ业级质量纯度的物质，而砂粒的粒径则根据工程实例中当地的地质环境来决定，以使好氧井最大限度的减少对当地水流动カ等的扰乱。
图I 一种修复地下水中硝酸盐污染的方法系统平面示意2 —种修复地下水中硝酸盐污染的方法系统剖面示意中标号说明1-硝酸盐污染的地下水，2-生物反应墙，3-好氧井
具体实施例方式沿硝酸盐污染的地下水(I)水流垂直方向设置生物反应墙(2)，在墙内填充有可缓慢释放有机碳源的固相载体介质，并加入体积比为1-3%的捕氧剂，使墙内形成缺氧条件，通过反硝化作用去除地下水中的硝酸盐；经生物反应墙(2)修复后的出水中仍含有少量的亚硝酸盐，再采用机械钻井的方式在生物反应墙(2)后地下水水流垂直方向上打井，在井内填充缓慢释放氧气的固体填料或者直接向井内灌注缓慢释放氧气的介质的悬浮液，形成好氧井(3)。在好氧条件下少量的亚硝酸盐通过硝化作用被氧化为硝酸盐，经此处理后出水中所含的少量硝酸盐，其浓度已低于《地下水质量标准》GB/T 14848-1993中的三类标准，不会对地下水造成
二次污染。
权利要求
1.ー种解决亚硝酸盐积累的地下水硝酸盐污染生物修复方法，其特征在于受硝酸盐污染的地下水(I)沿水流方向首先进入生物反应墙(2)，在墙内缺氧条件下，通过反硝化作用去除地下水中的硝酸盐，同时经生物反应墙的出水中仍含有少量的亚硝酸盐，再将含有亚硝酸盐的出水进入好氧井(3)区域，在好氧条件下亚硝酸盐通过硝化作用被氧化为硝酸盐，经此处理后出水中含有少量的硝酸盐，其浓度已低于《地下水质量标准》GB/T14848-1993中的三类标准，不会对地下水造成二次污染。
2.根据权利要求I所述的ー种解决亚硝酸盐积累的地下水硝酸盐污染生物修复方法，其特征在于所述生物反应墙填充有可缓慢释放有机碳源的固相载体介质，并加入体积比为1-3%的捕氧剂；其中可缓慢释放有机碳源的固相载体介质可以是煤、胶粒、核桃壳、有机合成材料、生物陶粒等ー种或几种组成。
3.根据权利要求I所述的ー种解决亚硝酸盐积累的地下水硝酸盐污染生物修复方法，其特征在于所述好氧井由缓慢释放氧气的固体填料填充或者向好氧井内灌注缓慢释放氧气的介质的悬浮液。
4.根据权利要求3所述的缓慢释放氧气的固体填料，其特征在于成分为MgO2XaO2、粗砂和KH2PO4，其各组分所占总重的比例分别为15% -20%、10% -15%,60%-64%,1%-5%左右。
5.根据权利要求3所述的缓慢释放氧气的介质的悬浮液，其特征在于成分为Mg02、CaO2、KH2PO4按照所占总重的比例分别为40 % -55 %、30 % -45 %、I % -5 %混合后，与当地未污染地下水按照I : I比例混合搅拌成悬浮液。
全文摘要
本发明涉及一种修复地下水中硝酸盐污染的方法，其优势在于解决了传统的微生物修复后亚硝酸盐积累问题。该技术由生物反应墙与好氧井两部分组成，生物反应墙由可缓释有机碳源的固相载体介质和捕氧剂组成，好氧井由缓慢释放氧气的固体填料填充或者向好氧井内灌注缓慢释放氧气的介质的悬浮液。好氧井向地下环境中释放氧气，提高环境中的溶解氧，好氧条件下发生硝化反应，积累的亚硝酸盐被重新转化为少量的硝酸盐。该方法有效解决了出水中亚硝酸盐超标的问题，且最终出水所含硝酸盐较少，其浓度已低于《地下水质量标准》GB/T 14848-1993中的Ⅲ类标准，不会对地下水造成二次污染。
文档编号C02F103/06GK102690012SQ20111006755
公开日2012年9月26日 申请日期2011年3月21日 优先权日2011年3月21日
发明者王鹤立, 艾小凡 申请人:中国地质大学(北京)