技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及污染地下水修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及遭受硝酸氮污染地下水的微生物修復(fù)過(guò)程中溶解氧捕獲、碳源及營(yíng)養(yǎng)供給的復(fù)合型材料及制備方法。

背景技術(shù)

地下水中硝酸氮污染程度呈逐年累積加重態(tài)勢(shì)。引用硝酸氮濃度過(guò)高的水不僅對(duì)孕婦和嬰幼兒有致命危害，而且會(huì)引發(fā)一些癌癥的發(fā)生，甚至?xí)苯訉?dǎo)致以地下水為補(bǔ)給的地表水的“富營(yíng)養(yǎng)化”問(wèn)題。

目前常采用抽出處理的方式處理硝酸氮污染的地下水：通過(guò)抽水井把已污染的地下水抽至地表，然后采用各種污水處理手段將硝酸氮去除。根據(jù)硝酸氮去除機(jī)理的不同可分為蒸餾法、反滲透法、電滲析法、離子交換法、膜分離法等。但上述方法成本高、工藝復(fù)雜，且由于受到反應(yīng)器負(fù)載和處理能力的限制，不適于大面積硝酸氮污染的地下水修復(fù)。

利用微生物的反硝化作用也是硝酸氮污染地下水常用的修復(fù)方法。該方法通過(guò)向硝酸氮污染的含水層中補(bǔ)充微生物新陳代謝過(guò)程中所需的碳源，在厭氧條件下利用土著微生物或外加優(yōu)勢(shì)菌的反硝化作用來(lái)降解硝酸氮。然而，地下水中含有的溶解氧使得地下水環(huán)境很難達(dá)到厭氧條件，且補(bǔ)充的碳源和外加優(yōu)勢(shì)菌在地下水水動(dòng)力場(chǎng)條件下極易流失，造成了微生物降解效率的低下。也有研究者培養(yǎng)分離出耐氧反硝化菌，在好氧條件下也可達(dá)到硝酸氮的降解去除，但是，好氧反硝化條件苛刻以及修復(fù)成本昂貴，使得其在污染地下水的現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)工程中幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有硝酸氮污染地下水的微生物修復(fù)技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種新穎、高效、經(jīng)濟(jì)可行的營(yíng)養(yǎng)復(fù)合型釋碳材料及制備方法。該材料用于硝酸氮污染地下水的修復(fù)過(guò)程時(shí)，不僅可以作為微生物的碳源，還可以提供微生物生長(zhǎng)繁殖所需的各種營(yíng)養(yǎng)元素，同時(shí)，該材料能夠捕獲消耗地下水中的溶解氧，創(chuàng)造有利于微生物反硝化降解硝酸氮的厭氧環(huán)境。

本發(fā)明的營(yíng)養(yǎng)復(fù)合型釋碳材料的組成如下：

釋碳劑????????25％～40％；

捕氧劑????????10％～30％；

KH₂PO₄????????5％～10％；

微量元素??????1％～5％；

粗砂????????10％～18％；

水泥????????10％～15％；

余量為水。

本發(fā)明的營(yíng)養(yǎng)復(fù)合型釋碳材料主要由釋碳劑、捕氧劑、KH₂PO₄、微量元素、粗砂、水泥和水構(gòu)成。其中釋碳劑主要指葡萄糖、檸檬酸鈉、鋸屑、白糖、小麥粉或玉米粉一種或兩種以上混合；捕氧劑主要指次磷酸鈉、亞硫酸鈉或硫酸亞鐵一種或兩種以上混合；微量元素主要指MgSO₄·7H₂O、Fe₂(SO₄)₃、MnSO₄·H₂O和ZnSO₄·H₂O的混合物。營(yíng)養(yǎng)復(fù)合型釋碳材料中各組分的作用如下：釋碳劑為微生物的反硝化降解過(guò)程提供碳源；捕氧劑起到捕獲消耗地下水中溶解氧，創(chuàng)造厭氧環(huán)境的作用；KH₂PO₄和微量元素為微生物的新陳代謝提供所必需的營(yíng)養(yǎng)元素；粗砂用以增加釋碳材料的滲透性；水泥和水則起到將釋碳材料中其它各組分粘結(jié)在一起的作用。

本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的：將釋碳劑、捕氧劑、KH₂PO₄、微量元素、粗砂、水泥按照一定比例混合均勻，加水送入造粒機(jī)造粒，即得營(yíng)養(yǎng)復(fù)合型釋碳材料固體顆粒。通過(guò)挖——填或其它技術(shù)手段，將本發(fā)明的釋碳材料固體顆粒置于遭受硝酸氮污染的地下含水層。當(dāng)污染地下水流經(jīng)該材料時(shí)，營(yíng)養(yǎng)復(fù)合型釋碳材料中的釋碳劑釋放出有機(jī)碳，同時(shí)KH₂PO₄和其它的無(wú)機(jī)鹽組分溶于地下水中。由于本發(fā)明使用了能夠捕獲地下水中溶解氧的捕獲劑，可以消耗地下水中的溶解氧，造成有利于微生物反硝化降解硝酸氮的厭氧環(huán)境。另外，由于將粉末狀的釋碳材料混合物制成固體顆粒，降低了比表面積，減緩了釋碳劑的有機(jī)碳釋放速率，同時(shí)避免了在地下水水動(dòng)力場(chǎng)條件下的流失。當(dāng)?shù)叵滤┻^(guò)本發(fā)明的營(yíng)養(yǎng)復(fù)合型釋碳材料固體顆粒后，其中的溶解氧被捕獲消耗，同時(shí)地下水會(huì)帶著充足的有機(jī)碳以及微生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)元素進(jìn)入下游區(qū)域，最終在微生物的反硝化作用下，使得遭受硝酸氮污染的地下水得到凈化。

本發(fā)明的獨(dú)特之處如下幾點(diǎn)：