[发明专利]一种生物晶种制备方法、应用及其同步去除地下水中钙和氟的方法

说明书

本发明公开了一种生物晶种制备方法、应用及其同步去除地下水中钙和氟的方法。本发明整体技术构思提供了一种利用以细菌为核心的生物晶种在吸附作用与诱导沉淀作用下同步去除地下水氟和钙污染物的方法。解决了微生物诱导碳酸钙沉淀应用中外源有机物的问题，避免了出水中微生物的安全风险。发明通过细菌诱导了生物晶种的形成，该晶种在成核的初始阶段被取出制作生物晶种，本发明可以实现地下水钙和氟的同步去除，大大降低了基建和运行费用。

技术领域

本发明属于地下水处理技术领域，具体涉及一种利用生物晶种去除地下水中钙和氟污染物的方法。

背景技术

日益严重的地下水污染问题引起了全世界很多国家的关注，在中国部分地区的地下水存在F^-、Ca²⁺污染的问题，使饮用水在水质方面受到了影响，从而导致社会经济发展受限，危害人们身体健康。特别是在北方地区，已属于高氟水重灾区。

过多的氟化物摄入会导致牙釉质的改变，导致染色和点蚀。氟化物会集中在骨骼中，从而刺激骨骼细胞的生长，改变各种组织的结构并最终削弱骨骼。更严重的是，饮用含高浓度氟化物的水，会对大脑和神经细胞产生影响，导致其他不良的健康影响，包括肾脏、生殖和消化系统等非骨骼组织的损害。另外地下水氟污染还会使动、植物中毒,影响农牧业生产。对于工业和家庭来说，水体中硬度过大会导致设备，管道，储罐等的结垢问题。城市公民在饮用自来水时，由于高硬度的存在，会导致原本符合饮用要求的水在煮沸后会出现大量白垢，存在感官上的不适等诸多危害。

目前地下水中氟化物的去除技术主要有：电渗析、反渗透、纳滤、吸附，生物吸附，Nalgonda技术，离子交换。上述的这些去除工艺具有不需要介质，较高的吸收能力，容易获得相应化学产品等优点。但与这些工艺相关的主要缺点是运行成本高，水脱盐等废物的大量产生，过多的水力和电力的消耗，以及产生的废物处理等问题。当氟离子污染物浓度非常低时，这些物理化学方法反而是无效的或昂贵的。地下水中常用的硬度去除技术主要有：基于溶度积原理的药剂软化法和基于离子交换原理的离子交换软化法。此外，随着膜分离技术的不断发展成熟，反渗透技术也已经成为地下水软化的主要措施之一。上述技术具有方法简单、效果明显、去除率高、出水水质好等优点，但是同样存在运行成本高、运行条件要求苛刻的问题。本发明采用生物晶种诱导沉淀，与使用石灰和钙盐的化学沉淀相比，诱导结晶具有明显的优势。生物晶种材料可以促进结晶，然后与附着的晶体一起沉淀，这可以显著缩短反应时间。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种利用以细菌为核心的生物晶种在吸附作用与诱导沉淀作用下同步去除地下水氟和钙污染物的方法。解决了微生物诱导碳酸钙沉淀应用中外源有机物的问题，避免了出水中微生物的安全风险。

为了实现上述技术任务，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种生物晶种的制备方法，该方法包括如下步骤：

步骤一、污泥的富集培养：从地下水中获取泥水混合物，向泥水混合物中添加营养液Ⅰ，并将添加营养液Ⅰ的泥水混合物进行恒温好氧条件下进行富集培养，收集富集污泥；

步骤二、生物菌剂的制备：向收集的富集污泥中加入营养液Ⅰ，进行恒温培养，收集生物菌剂沉淀物；

步骤三、生物晶种的制备：步骤二得到的生物菌剂与营养液Ⅱ按照质量比1：7-20进行混合，在恒温好氧条件下进行培养，沉淀、分离、洗涤、干燥、过筛，得到生物晶种；

所述的营养液Ⅰ的配方为：

C₄H₄Na₂O₄·6H₂O：0.8-1.2g/L，NaNO₃：0.08-0.12g/L，NaHCO₃：0.8-1.2g/L，CaCl₂：0.4-0.6g/L，和微量元素0.0075～0.0125g/L；