[发明专利]一种同时去除地下水中硝酸盐与农药的新方法

说明书

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种同时去除地下水中硝酸盐与农药残留的新方法。

背景技术

地球上可供人类使用的淡水中，68％是地下水。全世界约有50％以上的人口以地下水为饮用水源。我国有300多个城市开采地下水作为城市供水水源，尤其是北方干旱、半干旱地区的许多城市和乡村，地下水是唯一的水源。然而，地下水的污染日趋加重，其中一个突出的问题是由于农业上大量使用化肥和农药，使地下水受到了硝酸盐和农药的双重污染。

我国最新颁布施行的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)将硝酸盐氮的上限值由原来的20mg/L调整为10mg/L，同时毒理指标中有机化合物由5项增至53项，其中就包括了灭草松、百菌清、溴氰菊酯、乐果、林丹、马拉硫磷、对硫磷、甲基对硫磷、五氯酚、莠去津、呋喃丹、毒死蜱、敌敌畏、草甘膦等农药指标。目前我国对污染地下水的农药品种、性质和范围的检测与调查工作刚刚起步，相应的污染控制和防治对策还没有建立。

目前水中硝酸盐氮的去除方法有物理化学法和生物反硝化法两大类。从彻底消除硝酸盐污染和降低脱氮成本两个方面看，生物反硝化方法是目前最实用的方法。根据反硝化所需碳源不同，生物反硝化分为异养反硝化和自养反硝化。自养反硝化由于自养菌生长繁殖较慢，脱氮速率低，所需的反应器容积比较大，成本较高。异养反硝化需要有机物作为碳源，为反硝化作用的提供电子供体。传统的异养反硝化通常投加甲醇、乙醇、乙酸等可溶性碳源。虽然传统的异养反硝化工艺在投资和运行费用方面优于自养反硝化，但仍然存在外加液体碳源容易过量，进而影响出水水质的风险。

我国目前城市给水处理的常规工艺流程为混凝—沉淀—过滤—消毒。试验研究和生产实践表明，常规处理工艺对有机物的去除率仅为20％～30％。因此，为去除地下水中的农药残留，需要开发新工艺。目前研究较多的方法主要有：活性炭吸附、高级氧化、纳滤膜及生物降解等。单纯生物降解的效率会受到地下水中营养物浓度低的限制，而其他的物理化学方法成本偏高。

发明内容

本发明的目的是提供一种同时去除地下水中的硝酸盐和农药残留的新型工艺。其原理如下：

可生物降解聚合物既可以作为微生物生物膜的载体，同时又可以在微生物酶的作用下进行生物降解，生物膜中的反硝化微生物利用可降解聚合物的降解产物作为碳源和电子供体，还原硝酸盐为氮气，从而实现水中硝酸盐的彻底去除。

在反硝化脱氮的同时，附着有生物膜的聚合物颗粒可以吸附原水中的农药成分，起到一种富集浓缩的作用，促进微生物对其进行生物降解。

为了达到上述目的，本发明采用技术方案的实施包括以下步骤：

1、反应器的启动。反应器为填充床模式(见附图1)(30cm×150cm)，将PBS颗粒(南京苏石公司生产，主要成分为淀粉，粒径0.5cm)填充于反应器中，填充高度为反应器高度的四分之三，上流式进水。取污水处理厂曝气池的活性污泥，加入到含有硝酸盐原水的水箱中，对反硝化微生物进行驯化富集。待反硝化效果稳定后，驯化结束。

2、反硝化脱氮同时去除农药。驯化结束后，开始反应器的正常运行。驯化和运行的温度为15-40℃。含有硝酸盐与农药的原水从水箱通过计量泵进入反应器，通过计量泵调节水的流速(15L/h)，保证一定的水力停留时间(2h)。定期检测出水的NO3-N和农药浓度。

本发明的优点是，在实现反硝化脱氮的基础上，实现了水中硝酸盐和残留农药的同时去除。

附图说明

图1为本发明的废水处理工艺流程示意图。

具体实施方式

如图所示，本发明中进水箱(1)通过软管(2)与蠕动泵(3)连接，并通过蠕动泵(3)调节进水流速。蠕动泵的出水从反应器(4)底部进入，通过填料PBS颗粒(5)从反应器(4)的上部流出，进入出水箱(6)。在进水通过填料的过程中，经填料表面生物膜中微生物的吸附及降解作用，可实现进水中硝酸盐与农药的同时去除。

以下所述实施例详细说明了本发明。

实施例1

反应器规格为：30cm×150cm。被处理原水为清华大学昌平校区的地下水，加入NaNO₃和2，4-D(2，4-二氯苯氧乙酸)，使其浓度分别为50mg/L和3.1μg/L。在下述条件下进行脱氮处理：

水力停留时间：2小时

温度：30℃

pH：7.5

处理前后水质如表1所示。

表1 实施例1处理前后的水质

实施例2