一种硝酸盐污染原水的处理方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环境保护及水处理领域，提供一种硝酸盐污染原水的处理方法。
【背景技术】
[0002]农业生产中N肥的低效利用，城市废水和固体废弃物的处理处置不当，导致大量N素进入环境中，并最终多以硝酸盐的形式存在于土壤和各种地表、低下水体中。其中，规模化、集约化的设施农业、畜牧业、渔业生产以及城市垃圾填埋场对土壤和水体环境中硝酸盐累积的影响尤为明显。
[0003]硝酸盐是植物的一种可利用N形式，但是，土壤硝酸盐很容易随着土壤水向下迁移，特别是在半湿润、半干旱的地区，相当一部分土壤硝酸盐并不处于植物根层区域，并最终随着土壤水的运动，进入地下水体。因此，我国很多北方地区的地下水硝酸盐污染严重。
[0004]硝酸盐通过饮食进入人体内，可以改变肠道系统微环境，不利于有益功能菌群的活动；也可能转化为亚硝酸盐并与血红蛋白结合，使其失去输氧能力；或与有机胺类物质结合，生成致癌物质。
[0005]水体硝酸盐污染也不利于水产、畜禽养殖动物的健康生长。水体中累积了高浓度的硝酸盐后，既直接给渔业生产带来不利影响，又导致水体富营养化，引起蓝藻爆发。以集约化的渔业生产为例，因为大量使用鱼饵饲料，养殖水体硝酸盐浓度上升迅速，加快水质退化，降低水产养殖效益，频繁换水增加养殖成本，不处理直接外排会危害环境。这种不利影响，在水资源缺乏的北方地区尤为显著。
[0006]综上，自然和人工水体的硝酸盐污染，已经对人们的生产与生活产生了不利影响。无论是地下饮用水源硝酸盐超标，还是地表水体(比如养殖水体)硝酸盐污染，都需要采取适当方法去除硝酸盐，以消除其不利影响。
[0007]水中硝酸盐的去除方法主要有物理化学法、化学法和生化法。物理化学法主要有蒸馏、电渗析、反渗透、离子交换等。其中，前三者都不具有选择性，除硝的同时也去除了水中其它对人体有益的元素；离子交换法快速，易于自动化控制，但产生高硝高盐废水。其实，所有物理化学方法只是转移和富集硝酸盐，产生的硝酸盐废水需要进行适当的后续处理，方可进入环境。不过，在地表径流较少的缺水地区，再生盐水除硝后还是不能轻易外排，因为外排盐水不容易通过地表径流带走，而是大多最终进入地下，从而促进土壤和地下水盐化。因此，在缺水地区，循环利用离子交换树脂脱硝再生盐水，才能最大限度地降低其对环境的不利影响。
[0008]化学还原除硝法可以用铝、铁等活泼金属单质为还原剂，也可以用氢气、甲酸等为还原剂，在催化剂作用下还原硝酸盐。另外，还可采用光化学、电化学的催化方法用于去除水中硝酸盐。不过，所有这些化学方法，均容易形成亚硝酸盐或铵类副产物，实际应用还受到诸多因素的限制。
[0009]生物脱硝是反硝化细菌将硝酸盐还原为氮气的过程，包括自养和异养反硝化两种类型。其中，自养反硝化以氢气、单质硫等无机物作为电子供体，反硝化速率较慢，但出水质较好。不过，氢气溶解度低、易爆，氢自养反硝化大规模应用有难度；硫自养反硝化会产生硫酸根和酸度，只适合处理硝酸盐超标不严重而且硫酸盐浓度不高的原水。异养反硝化以有机碳源作为电子供体，反硝化速率较快，但碳源添加控制要求高，过量会残留而增加后续处理难度，投加不足容易导致出水中亚硝酸盐累积。
[0010]可以联合发挥离子交换法与化学法或生化法的各自优势，以离子交换法转移富集原水硝酸盐，然后以化学、生化方式彻底去除离子交换树脂再生废水中的高浓度硝酸盐。不过，高硝高盐离子交换废水的生化或化学除硝都有一定难度。因此，选择离子交换法去除水中硝酸盐，必要时需要综合考虑离子交换和再生环节中的实际问题。在离子交换出水品质不受较大影响的情况下，可以考虑改变离子交换模式，包括改变再生剂等，以改善树脂再生水的组成，降低生化或化学除硝的难度，促进树脂再生水的循环利用。
【发明内容】
[0011]本发明目的在于提供一种硝酸盐污染原水的处理方法。
[0012]为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为:
[0013]一种硝酸盐污染原水的处理方法，通过让甲酸根参与阴离子交换树脂再生，在离子交换环节，变硝酸盐污染原水为含甲酸盐的离子交换出水，并生化去除其中的甲酸盐。
[0014]上述含有甲酸盐的离子交换出水通过好氧消化去除其中甲酸盐；或者，离子交换出水与硝酸盐污染原水混合，使混合水中硝酸根与甲酸根的摩尔比为2:7-8，然后反硝化同步去除甲酸盐和硝酸盐。
[0015]其中，甲酸根参与阴离子交换树脂再生环节，再生盐水中甲酸根与总阴离子的摩尔浓度比超过50%。
[0016]控制树脂再生盐水中甲酸根与氯离子的摩尔比>4:1，从而离子交换出水接受甲酸盐去除处理后可循环用于水产养殖。
[0017]控制树脂再生盐水中甲酸根与氯离子的摩尔比>1:1，从而离子交换出水接受甲酸盐去除处理后可用于饮用目的。
[0018]处理硝酸盐污染原水的装置包括，原水池、离子交换树脂柱、甲酸盐生化处理反应器、后处理池、树脂再生进水池、树脂再生第一阶段出水池、硫酸钙沉淀池、树脂再生第二阶段出水池、树脂清洗进水池和树脂清洗出水池。
[0019]本发明所具有的优点是:
[0020]1.本发明通过离子交换手段，将原水硝酸盐的去除转化为甲酸盐的去除，相对于生化去除原水硝酸盐，生化去除甲酸盐的难度和C0D负荷显著降低。
[0021]2.本发明处理方法以甲酸盐为主的高硝高盐树脂再生废水，大范围调控其pH调控非常容易，适合生化和化学方法处理，以实现循环利用。
[0022]3.本发明处理方法是将微生物好氧或反硝化去除甲酸盐后，离子交换出水中没有增加盐度但增加了碳酸氢盐碱度，既适合大规模治理地下水硝酸盐污染，也适合于循环水养殖体系，降低养殖水体pH控制难度，提高水的循环利用率。
【附图说明】
[0023]图1是本发明实施例所用的硝酸盐污染原水的处理方法的装置。
[0024]其中，1.原水池、2.离子交换树脂柱、3.甲酸盐生化处理反应器、4.后处理池、5.树脂再生进水池、6.树脂再生第一阶段出水池、7.硫酸钙沉淀池、8.树脂再生第二阶段出水池、9.树脂清洗进水池、10树脂清洗出水池。
【具体实施方式】
[0025]实施例1
[0026]由图1所示，原水池1出水口、树脂再生第一阶段出水池6进水口、树脂再生第二阶段出水池8进水口和树脂清洗出水池10进水口分别通过带有阀门的管路与离子交换树脂柱2的一端并联式连通；甲酸盐生化处理反应器3进水口、树脂再生进水池5出水口和树脂清洗进水池9出水口分别通过带有阀门的管路与离子交换树脂柱2的另一端并联式连通。
[0027]离子交换树脂处理含硝原水:离子交换柱2高100cm，内填再生好的717型阴离子