[发明专利]一种利用缓释固体碳源进行生物脱氮的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，涉及一种利用缓释固体碳源进行受硝酸盐污染水体生物脱氮的方法。

背景技术

目前，全球越来越多的国家地表及地下水体受到严重的硝酸盐污染，而人们的饮用水源多为地下水及地表水，因此这在很大程度上威胁了人们的饮水安全。人体长期摄入过量的硝酸盐会引起高铁血红蛋白症，甚至癌症。美国环境保护协会已经给出标准要求饮用水中硝酸盐浓度应低于10mg/L。目前，去除水体中的硝态氮有很多种方法，例如：离子交换法、反渗透法及生物脱氮法等等。在众多脱氮方法中，生物脱氮因其安全、高效、低成本等优势最受关注。

生物脱氮是在反硝化微生物的作用下将硝酸根逐步还原为氮气的过程（NO₃^-→NO₂^-→NO→N₂O→N₂），该过程是在一系列的酶解反应下进行的（见文献Process Biochemistry,2006,41:1289–1295）。在整个脱氮过程中，硝态氮作为电子受体需要有机碳向其提供电子，但是由于碳源不足，造成反硝化效果不理想。长久以来，为了提高反硝化的效果，人们常添加甲醇、乙酸等液态碳源作为补充碳源。这些液态碳源具有快速释放且易于被微生物利用等优点，但它存在投加量难以控制、投加次数频繁、易造成二次污染等问题。

固体碳源因具有缓慢释放、一次投加后可持续提供碳源、能使反硝化过程持久进行等优点，更适合作为受硝酸盐污染水体反硝化的碳源。固态碳源有很多种，包括，人工合成的大分子材料（见文献Bioresource Technology,2011,102:8835-8838）；天然的纤维素材料如棉花、甘草、树皮（见文献Process Biochemistry,2006,41:1539-1544）等。其中，人工合成的固态碳源其颗粒度较好且释碳量较易控制，可以获得较好的脱氮效果，但其生产成本较高。

木薯作为一种经济作物，其淀粉含量非常高，是工业生产酒精的一种重要原料。木薯酒糟作为木薯制备酒精的废弃物，其产量巨大，主要成分为纤维素、木质素等有机物（见文献Bioresource Technology,2000,74:81-87）。但到目前为止，未见将其用作为生物反硝化脱氮缓释固体碳源的报道。

发明内容

本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种使受硝酸盐污染水体的生物脱氮方法，该方法利用木薯酒糟作为生物反硝化的固体碳源，使受硝酸盐污染水体生物脱氮，同时也为大量的木薯酒糟提供一条资源化利用的途径。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种含硝酸盐污水的生物脱氮方法，包含以下步骤：向受硝酸盐污染的水体中添加木薯酒糟进行脱氮处理。

所述的受硝酸盐污染的水体未处理前其硝酸盐浓度为2～80mg/L。

所述的木薯酒糟的加入量与受硝酸盐污染的水体中硝态氮的质量比为3:1～150:1，优选为15:1～25:1（即优选木薯酒糟的最佳投加量为：15～25g木薯酒糟/g NO₃^-—N）。

所述的脱氮处理的处理时间为6-18天

所述的脱氮处理的处理时间为14天。

所述的脱氮处理的温度为5~30℃，优选为20℃。

本发明是将木薯酒糟用于受硝酸盐污染的天然河道水体中，所有的受硝酸盐污染的水体都可以，包括地下水。

本发明的生物反硝化脱氮是利用反硝化微生物的脱氮反硝化作用，将硝酸盐作为电子受体，将硝酸根逐步还原为氮气去除，NO₃^-→NO₂^-→NO→N₂O→N₂。主要的反硝化微生物是异样型微生物，需要利用外界提供的碳源，而木薯酒糟正是利用其缓释型为其持续缓慢的提供碳源，从而实现脱氮作用，并克服了传统液态碳源频繁投加的缺点。

本发明的有益效果是：本发明操作特别方便，只需根据水体中硝酸盐浓度，加入一定量的木薯酒糟即可。它主要通过木薯酒糟在水中缓慢释放有机碳作为微生物反硝化的碳源，达到生物脱氮的目的。