一種硝酸鹽污染原水的處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境保護及水處理領(lǐng)域，提供一種硝酸鹽污染原水的處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中N肥的低效利用，城市廢水和固體廢棄物的處理處置不當，導致大量N素進入環(huán)境中，并最終多以硝酸鹽的形式存在于土壤和各種地表、低下水體中。其中，規(guī)?；?、集約化的設(shè)施農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)生產(chǎn)以及城市垃圾填埋場對土壤和水體環(huán)境中硝酸鹽累積的影響尤為明顯。
[0003]硝酸鹽是植物的一種可利用N形式，但是，土壤硝酸鹽很容易隨著土壤水向下遷移，特別是在半濕潤、半干旱的地區(qū)，相當一部分土壤硝酸鹽并不處于植物根層區(qū)域，并最終隨著土壤水的運動，進入地下水體。因此，我國很多北方地區(qū)的地下水硝酸鹽污染嚴重。
[0004]硝酸鹽通過飲食進入人體內(nèi)，可以改變腸道系統(tǒng)微環(huán)境，不利于有益功能菌群的活動；也可能轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽并與血紅蛋白結(jié)合，使其失去輸氧能力；或與有機胺類物質(zhì)結(jié)合，生成致癌物質(zhì)。
[0005]水體硝酸鹽污染也不利于水產(chǎn)、畜禽養(yǎng)殖動物的健康生長。水體中累積了高濃度的硝酸鹽后，既直接給漁業(yè)生產(chǎn)帶來不利影響，又導致水體富營養(yǎng)化，引起藍藻爆發(fā)。以集約化的漁業(yè)生產(chǎn)為例，因為大量使用魚餌飼料，養(yǎng)殖水體硝酸鹽濃度上升迅速，加快水質(zhì)退化，降低水產(chǎn)養(yǎng)殖效益，頻繁換水增加養(yǎng)殖成本，不處理直接外排會危害環(huán)境。這種不利影響，在水資源缺乏的北方地區(qū)尤為顯著。
[0006]綜上，自然和人工水體的硝酸鹽污染，已經(jīng)對人們的生產(chǎn)與生活產(chǎn)生了不利影響。無論是地下飲用水源硝酸鹽超標，還是地表水體(比如養(yǎng)殖水體)硝酸鹽污染，都需要采取適當方法去除硝酸鹽，以消除其不利影響。
[0007]水中硝酸鹽的去除方法主要有物理化學法、化學法和生化法。物理化學法主要有蒸餾、電滲析、反滲透、離子交換等。其中，前三者都不具有選擇性，除硝的同時也去除了水中其它對人體有益的元素；離子交換法快速，易于自動化控制，但產(chǎn)生高硝高鹽廢水。其實，所有物理化學方法只是轉(zhuǎn)移和富集硝酸鹽，產(chǎn)生的硝酸鹽廢水需要進行適當?shù)暮罄m(xù)處理，方可進入環(huán)境。不過，在地表徑流較少的缺水地區(qū)，再生鹽水除硝后還是不能輕易外排，因為外排鹽水不容易通過地表徑流帶走，而是大多最終進入地下，從而促進土壤和地下水鹽化。因此，在缺水地區(qū)，循環(huán)利用離子交換樹脂脫硝再生鹽水，才能最大限度地降低其對環(huán)境的不利影響。
[0008]化學還原除硝法可以用鋁、鐵等活潑金屬單質(zhì)為還原劑，也可以用氫氣、甲酸等為還原劑，在催化劑作用下還原硝酸鹽。另外，還可采用光化學、電化學的催化方法用于去除水中硝酸鹽。不過，所有這些化學方法，均容易形成亞硝酸鹽或銨類副產(chǎn)物，實際應(yīng)用還受到諸多因素的限制。
[0009]生物脫硝是反硝化細菌將硝酸鹽還原為氮氣的過程，包括自養(yǎng)和異養(yǎng)反硝化兩種類型。其中，自養(yǎng)反硝化以氫氣、單質(zhì)硫等無機物作為電子供體，反硝化速率較慢，但出水質(zhì)較好。不過，氫氣溶解度低、易爆，氫自養(yǎng)反硝化大規(guī)模應(yīng)用有難度；硫自養(yǎng)反硝化會產(chǎn)生硫酸根和酸度，只適合處理硝酸鹽超標不嚴重而且硫酸鹽濃度不高的原水。異養(yǎng)反硝化以有機碳源作為電子供體，反硝化速率較快，但碳源添加控制要求高，過量會殘留而增加后續(xù)處理難度，投加不足容易導致出水中亞硝酸鹽累積。
[0010]可以聯(lián)合發(fā)揮離子交換法與化學法或生化法的各自優(yōu)勢，以離子交換法轉(zhuǎn)移富集原水硝酸鹽，然后以化學、生化方式徹底去除離子交換樹脂再生廢水中的高濃度硝酸鹽。不過，高硝高鹽離子交換廢水的生化或化學除硝都有一定難度。因此，選擇離子交換法去除水中硝酸鹽，必要時需要綜合考慮離子交換和再生環(huán)節(jié)中的實際問題。在離子交換出水品質(zhì)不受較大影響的情況下，可以考慮改變離子交換模式，包括改變再生劑等，以改善樹脂再生水的組成，降低生化或化學除硝的難度，促進樹脂再生水的循環(huán)利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明目的在于提供一種硝酸鹽污染原水的處理方法。
[0012]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
[0013]一種硝酸鹽污染原水的處理方法，通過讓甲酸根參與陰離子交換樹脂再生，在離子交換環(huán)節(jié)，變硝酸鹽污染原水為含甲酸鹽的離子交換出水，并生化去除其中的甲酸鹽。
[0014]上述含有甲酸鹽的離子交換出水通過好氧消化去除其中甲酸鹽；或者，離子交換出水與硝酸鹽污染原水混合，使混合水中硝酸根與甲酸根的摩爾比為2:7-8，然后反硝化同步去除甲酸鹽和硝酸鹽。
[0015]其中，甲酸根參與陰離子交換樹脂再生環(huán)節(jié)，再生鹽水中甲酸根與總陰離子的摩爾濃度比超過50%。
[0016]控制樹脂再生鹽水中甲酸根與氯離子的摩爾比>4:1，從而離子交換出水接受甲酸鹽去除處理后可循環(huán)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖。
[0017]控制樹脂再生鹽水中甲酸根與氯離子的摩爾比>1:1，從而離子交換出水接受甲酸鹽去除處理后可用于飲用目的。
[0018]處理硝酸鹽污染原水的裝置包括，原水池、離子交換樹脂柱、甲酸鹽生化處理反應(yīng)器、后處理池、樹脂再生進水池、樹脂再生第一階段出水池、硫酸鈣沉淀池、樹脂再生第二階段出水池、樹脂清洗進水池和樹脂清洗出水池。
[0019]本發(fā)明所具有的優(yōu)點是:
[0020]1.本發(fā)明通過離子交換手段，將原水硝酸鹽的去除轉(zhuǎn)化為甲酸鹽的去除，相對于生化去除原水硝酸鹽，生化去除甲酸鹽的難度和C0D負荷顯著降低。
[0021]2.本發(fā)明處理方法以甲酸鹽為主的高硝高鹽樹脂再生廢水，大范圍調(diào)控其pH調(diào)控非常容易，適合生化和化學方法處理，以實現(xiàn)循環(huán)利用。
[0022]3.本發(fā)明處理方法是將微生物好氧或反硝化去除甲酸鹽后，離子交換出水中沒有增加鹽度但增加了碳酸氫鹽堿度，既適合大規(guī)模治理地下水硝酸鹽污染，也適合于循環(huán)水養(yǎng)殖體系，降低養(yǎng)殖水體pH控制難度，提高水的循環(huán)利用率。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明實施例所用的硝酸鹽污染原水的處理方法的裝置。
[0024]其中，1.原水池、2.離子交換樹脂柱、3.甲酸鹽生化處理反應(yīng)器、4.后處理池、5.樹脂再生進水池、6.樹脂再生第一階段出水池、7.硫酸鈣沉淀池、8.樹脂再生第二階段出水池、9.樹脂清洗進水池、10樹脂清洗出水池。
【具體實施方式】
[0025]實施例1
[0026]由圖1所示，原水池1出水口、樹脂再生第一階段出水池6進水口、樹脂再生第二階段出水池8進水口和樹脂清洗出水池10進水口分別通過帶有閥門的管路與離子交換樹脂柱2的一端并聯(lián)式連通；甲酸鹽生化處理反應(yīng)器3進水口、樹脂再生進水池5出水口和樹脂清洗進水池9出水口分別通過帶有閥門的管路與離子交換樹脂柱2的另一端并聯(lián)式連通。
[0027]離子交換樹脂處理含硝原水:離子交換柱2高100cm，內(nèi)填再生好的717型陰離子