[发明专利]脱除地表水硝酸盐的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱除地表水硝酸盐的方法，通过将生物滤池与生态砾石床工艺相结合，实现对地表水体中硝酸盐的脱除，提高地表水环境质量，降低地表水体中藻类水华发生的机率。属于环境工程微污染水处理技术领域。

背景技术

我国绝大部分城市都有规模大小不等的地表景观水体。许多这样的水体已经成为一个城市的历史文化标志而融为城市文化中不可分割的一部分。如西湖作为杭州市的历史文化标识已成为我国城市景观湖泊的典范。然而，由于社会经济快速发展等原因，我国绝大多数城市景观湖泊都面临着水环境污染与湖泊富营养化的严峻形势。从武汉东湖、南京玄武湖、惠州西湖、扬州瘦西湖、南昌八一湖、绍兴鉴湖，到长春南湖、贵州红枫湖等一系列城市湖泊，都正在计划或正在实施湖泊水污染治理和富营养化控制工程。治理的措施包括底泥疏浚、引水冲污和生态恢复等内容。而引水作为保证湖泊等地表水体水质和景观效果的一项重要举措，在越来越多的城市景观湖泊治理过程中得到了应用。但是引水水源往往也处于不同程度的污染状态，普遍存在氮含量偏高的问题，这是我国湖泊治理引水方案中存在的一个共性问题，亟待开展针对性的科学研究。

引水水源等地表水体由于容易受到农业面源的污染，往往其中硝酸盐的含量较高，引水进入景观湖泊后，高含量的硝酸盐也容易导致水体富营养化和藻类水华的发生。如杭州西湖每天都从钱塘江调水40万m³用于保持景观水质，但是，由于钱塘江受到周边农业面源的污染，水体中硝酸盐含量较高，引水进入西湖水体后，使得西湖春季水绵大量繁殖，严重影响水质和湖泊景观。

针对硝酸盐含量高的问题，传统做法是采用生物反硝化技术脱除硝酸盐，这也是污水处理中常用的技术方法。然而，地表水水质与污水水质差别很大，有机物含量很低，根本不具备生物反硝化脱氮的基本条件。目前，在氮污染地表原水预处理工艺中，多采用曝气生物滤池或生物接触氧化工艺通过硝化过程将氨氮转化成为硝态氮，但是处理水中总氮的含量并没有得到有效地降低。对于地表湖泊水体而言，只有将引水中的总氮含量降低，才能减少湖内水体藻类大量繁殖的机率；硝酸盐的存在依然会导致水体中藻华现象的发生。因此，急需研究开发一种高效低耗的脱除地表原水硝酸盐的技术。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种脱除地表水硝酸盐的方法，实现对地表水体中硝酸盐的脱除，降低地表水体中藻类水华发生的机率。

为实现这一目的，本发明将生物滤池与生态砾石床有机结合。在生物滤池中，采用轻质陶粒作为过滤介质，用于附着生长反硝化微生物。在生物滤池的进水中投加商用甲醇溶液，补充反硝化所需的碳源，在反硝化反应完成后，生物滤池的出水进入生态砾石床，在砾石床中填充砾石、沸石等天然过滤介质，通过生物作用将生物滤池出水中残余的有机物生物降解，同时通过天然沸石的物理吸附作用将进水中含有的少量氨氮吸附，净化水流入湖泊地表水体中。通过生物滤池与生态砾石床这两种工艺的组合，达到降低进水中总氮的目标。

本发明的方法具体为：

1、在生物滤池的进水管上安装静态混合器，地表原水通过原水泵和进水管输送到静态混合器，与通过甲醇溶液输送管输送到静态混合器的甲醇溶液进行混合，然后进入生物滤池。甲醇溶液与原水的体积比为4∶1000～20∶1000。

2、在生物滤池底部设置砾石承托层，上部设置轻质陶粒过滤层，生物滤池中的水流采用上向流形式，原水依次流经砾石承托层和轻质陶粒过滤层完成反硝化过程后，由出水管道流出生物滤池，进入后续两级结构的生态砾石床；水流在生物滤池中的停留时间为10～15分钟。

3、从生物滤池排出的水通过砾石床进水管引入生态砾石床的进水井，通过布水墙以推流的方式均匀进入砾石床第一级砾石段，将水中残余有机物氧化分解后，再流经第二级天然沸石段完成对进水中氨氮的吸附；水流在第一级砾石段和第二级天然沸石段停留时间均为1～1.2小时。

4、从第二级天然沸石段流出的水到达砾石床出水井，并经砾石床出水井设置的砾石床出水管排入湖泊地表水体中。

本发明中，所述的甲醇溶液为常规商用甲醇溶液(质量浓度大于95％)，甲醇溶液的投加量根据原水中的硝酸盐含量确定。在微污染地表水体中，硝酸盐含量一般在1-5mg/L范围之间，在本发明给定的甲醇溶液与待处理原水的体积比为4∶1000～20∶1000的范围内，可以取得预期的效果。

本发明中，所述生态砾石床可以采用地下式结构，上部覆盖20～25mm厚度的通气性土壤，土壤表面种植生态草坪，与周围生态景观协调一致。