[发明专利]一种自驱动底泥有机质和地下水硝酸盐同时去除的方法及其应用

说明书

本发明提供了一种自驱动底泥有机质和地下水硝酸盐同时去除的方法及其应用，所述同时去除的方法包括以下步骤：(1)采集地下水样品，对土著菌富集培养，得到富集培养菌液；(2)配制模拟地下水培养基，将富集培养菌液进行驯化培养，得到驯化完成后的菌液；(3)将普通电极置于驯化完成后的菌液中培养，得到生物膜电极；(4)在地表水气交界面放置普通电极C1，底泥中埋入普通电极A1，在地下水中垂直水面的污染羽区域放入普通电极A2和生物膜电极C2，之后将普通电极C1与普通电极A2连接，普通电极A1与生物膜电极C2连接，得到地表水‑底泥‑地下水三室系统。本发明提供的方法能够同时对地下水中硝酸盐和底泥有机质进行去除，去除效果好。

技术领域

本发明属于污染处理领域，具体涉及一种自驱动底泥有机质和地下水硝酸盐同时去除的方法及其应用，尤其涉及一种去除效果好的自驱动底泥有机质和地下水硝酸盐同时去除的方法及其应用。

背景技术

近年来，水污染导致的水资源短缺问题日益引起人们的关注。但水体治理久治难愈，地表水、沉积物和地下水迫切需要通过系统整体的协同治理，摆脱以往“头疼医头，脚疼医脚”的方式。将三部分作为一个整体系统来看待，通过地表水和底泥构建沉积物微生物燃料电池，连接地下水部分，形成一个回路系统。

黑臭底泥中含有的大量化学能未能被充分资源化利用。以前的研究表明，高有机质含量的底泥对于具有胞外电子传递功能的微生物来说是一种可利用电子来源。沉积物微生物燃料电池(SMFC)是一种利用有机物从化学能转化为电能的方法，它为微生物胞外电子传递提供了一条独特的通道，并通过微生物电化学建立了一个自驱动的电源。沉积物微生物燃料电池的主要优点是不会产生有毒废物，活性炭等材料的加入可以提高SMFC的发电量和储能能力；不同碳源，营养素和外源性微生物已添加到SMFC中，以提高其功率输出。但这些方法是通过“外来的源或催化剂”，应用不当会产生效果会带来二次污染，违背了原位修复的初衷。

CN102674646B公开了一种地表水体污染底泥的原位修复方法，通过将硝酸盐溶液注入底泥利用硝酸盐去除底泥中的有机污染物并抑制底泥中磷的释放；再将活性覆盖材料投加到底泥-水界面上形成一层活性覆盖层系统，利用所形成的活性覆盖层系统控制底泥中释放出来的氨氮，并阻止孔隙水中硝酸盐向上覆水的迁移以防止上覆水的硝酸盐污染。通过上述技术方案本发明可实现对湖泊、河流等地表水体污染底泥的原位修复和底泥中氮磷和有机污染物的释放控制。但其由于引入了硝酸盐，造成了底泥的污染。

CN111470719A公开了一种地下水硝酸盐高效去除装置，具体涉及地下水硝酸盐去除领域，包括去硝酸盐滤池，所述去硝酸盐滤池的一侧设置一级曝气净化池，所述一级曝气净化池的一侧设置有二级过滤净化池。该发明通过设置去硝酸盐滤池、一级曝气净化池与二级过滤净化池，在使用时，需要将地下水从进水管通入去硝酸盐滤池，去硝酸盐滤池采用反硝化生物滤池，滤料为轻质多孔球形陶粒，添加蔗糖为碳源，表面富集大量功能微生物，用以去除水中硝酸盐氮，接着通入一级曝气净化池去除水中残余有机物，然后进入二级过滤净化池去除水中悬浮物，最后采用紫外线消毒设备，简单可靠，可有效灭活水中微生物，采用此流程对地下水进行处理，确保出水水质达标。

由于目前的水体治理中将各个部分分别处理，造成治理效果不佳的问题。因此，如何提供一种将沉积物和地下水作为整体系统协同治理的方法，成为了亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种自驱动底泥有机质和地下水硝酸盐同时去除的方法及其应用，尤其提供一种去除效果好的自驱动底泥有机质和地下水硝酸盐同时去除的方法及其应用。本发明提供的方法能够同时对地下水中硝酸盐和底泥有机质进行去除，去除效果好。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种自驱动底泥有机质和地下水硝酸盐同时去除的方法，所述同时去除的方法包括以下步骤：

(1)从地下水硝酸盐氮污染区采集地下水样品，并对所述地下水样品中的土著菌富集培养，得到富集培养菌液；