[实用新型]一种利用底泥对地表水体脱氮的装置

说明书

一种利用底泥对地表水体脱氮的装置，包括脱氮反应容器、密封盖和气体收集器，所述脱氮反应器为平底反应器，且脱氮反应器的上端部减缩形成开口；所述密封盖可拆卸地盖装在所述脱氮反应器的上端开口处，并且所述密封盖上插接气体连通管和用于取样的取样管；所述气体收集器的进出气口通过所述气体连通管与所述脱氮反应器的内腔相连通，所述取样管的端部配装用于控制取样管通断的控制阀。本实用新型的有益效果是：1)河流、湖泊和池塘的底泥作为反硝化菌的接种物，易获得、来自于自然环境，为环境友好型物质；2)反硝化碳源为可食用的红糖，易获得、无害；3)脱氮能力好，对河流、湖泊等地表水体，硝酸盐去除率达到100％，亚硝酸盐的去除率也达到100％。

技术领域

本实用新型涉及一种地表水体脱氮装置，尤其是一种利用底泥对地表水体脱氮的装置。

背景技术

随着社会经济的快速发展和城市化进程的加快，使得大量的氮进入水体，导致水体的氮污染加剧，造成水体富营养化，其中硝酸盐(NO₃^-)逐渐成为水体中氮的主要存在形式。同时水中硝酸盐在微生物作用下可还原为亚硝酸盐，给人类带来潜在的健康威胁。可见控制水体中硝态氮的含量迫在眉睫。

河流湖泊生态系统中底泥含有大量的有机物、氮、磷等营养物质及与其相关的种类繁多的微生物。氮在底泥-水界面发生着剧烈的生物地球化学作用，其中，反硝化作用是将硝酸盐转化为氮气的永久性去除氮途径，对水体氮的去除具有重要意义。但是底泥-水界面的脱氮能力对整条河流或整个湖泊的氮污染控制而言还远远不够。

现有地表水体脱氮应用最广的设施为人工湿地，但是人工湿地结构复杂，可根据植物、基质和流态的不同构建不同类型的人工湿地；人工湿地占地面积大，管理和维护复杂，一般都是在露天状态下运行，地区气候气象条件和湿地的管护水平等会影响人工湿地的净化效果及其稳定性。本装置结构简单，占地面积小，运行稳定性高，管理维护简单，投资成本低。

张月平通过烧杯和水柱装置开展试验，烧杯试验中研宄了不同基质(底泥、底泥－砾石复合、底泥－沸石复合)及底泥-水体混合对上覆水体脱氮的影响，发现12天后，硝酸盐(以氮N计)的去除效率高达0.3-0.6mg N/(L·d)，但是硝酸盐和亚硝酸盐不能被完全去除。在此基础上添加有机碳源甲醇，发现脱氮速率提高，30小时内硝酸盐平均去除速率约为0.84mg N/(L·d)；乙醇为碳源脱氮速率加快，硝酸盐(以氮N计)的去除效率最高高达14.0mg N/(L·d)，但是两者硝酸盐不能被完全去除，并伴有亚硝酸盐的积累，而且甲醇乙醇为工业原料，如果在地表水中残留，威海环境。水柱装置(装置复杂)实验底泥组中比较了底泥表面种植沉水植物伊乐藻、添加腐解水葫芦的脱氮效果，发现硝酸盐的平均去除速率是0.08-0.14mg N/(L·d)，硝酸盐和亚硝酸盐不能被完全去除。硝酸盐和亚硝酸是世界卫生组织国际癌症研究机构公布2A类致癌物，因此对人体健康存在威胁。

Karanasios等用生物滤池(砾石和塑料管为填料)以白糖为碳源，接种了一种从希腊阿格里尼奥市污水处理厂污泥中驯化的混合异养细菌，去除饮用水中的硝酸盐，在C/N为6.25-13.5时，硝酸盐(以氮N计)的去除效率高达3.21-6.64kg N/(m³·d)，硝酸盐没有被完全去除。此方法接种物培养复杂，且来自污水处理厂，对河流湖泊涞水属于外来物。也有一定的硝酸盐残留。

因此，设计一种高效、环境友好的利用水体底泥富含的反硝化菌群并强化水体反硝化作用的脱氮装置很有必要。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种碳源易得、反硝化速率高、对环境友好、操作简单的利用底泥对地表水体进行的脱氮方法及构建的脱氮装置。