[发明专利]一种地下水零价铁-改性生物炭复合填料柱混养反硝化脱氮方法及可渗透反应墙

说明书

本发明公开了一种地下水零价铁‑改性生物炭复合填料柱混养反硝化脱氮方法及可渗透反应墙。本发明的脱氮方法包括：含NOsubgt;3/subgt;‑‑N地下水通过穿孔墙进入填埋有若干组装有零价铁‑改性生物炭的复合填料柱的反应区中，同时在复合填料柱中投加碳源，利用所投加的碳源和Fesupgt;0/supgt;作为电子供体协同形成混养反硝化将地下水中大部分NOsubgt;3/subgt;‑‑N还原成Nsubgt;2/subgt;；同时改性生物炭既可吸附捕集地下水中一部分NOsubgt;3/subgt;‑‑N，又可与铁刨花形成微电解体系促进零价铁腐蚀并促进反硝化过程中电子的介导，提高反硝化脱氮效率；最终处理后的地下水经穿孔墙排出。本发明可提高地下水脱氮效率，并降低可渗透反应墙投资。

技术领域

本发明涉及一种地下水零价铁-改性生物炭复合填料柱混养反硝化脱氮方法及可渗透反应墙，属于地下水修复技术领域。

背景技术

由于工业及生活排污及农业生产中氮肥过量使用，使我国许多地区地下水呈现NO₃^--N污染问题。地下水是饮水水源之一，饮用NO₃^--N超标的地下水会引发高铁血红蛋白症等疾病，对人体健康构成较大威胁。

依靠有机碳源的异养反硝化是含NO₃^--N地下水较为传统的脱氮方法。但地下水中有机物含量低导致反硝化碳源不足，全部依赖外加碳源的异养反硝化脱氮成本较高。以还原性无机物为电子供体完全或部分替代外加有机碳源的自养或混养反硝化脱氮，可解决外加碳源量较大的问题。零价铁作为自养反硝化电子供体，具有价格低廉、材料来源充足的优势。然而，以零价铁驱动的自养反硝化过程中铁型自养反硝化菌生长较慢、反应速率偏低，且零价铁易于出现钝化及板结现象。此外，传统可渗透反应墙(PRB)的构建需要大范围开挖反应池及填充功能填料，且填料失效后需进行大范围更换，运行管理难度大、费用较高。

为提升Fe⁰自养反硝化速率，可投加部分碳源形成自养与异养共存的混养反硝化。同时，辅以改性生物炭形成铁炭微电解体系，促进零价铁腐蚀以解决钝化及板结的问题，并可强化反硝化电子介导；改性生物炭改性后还可对NO₃^--N发挥吸附去除作用。然而，传统可渗透反应墙(PRB)的构建需要大范围开挖反应池及填充功能填料，且填料失效后需进行大范围更换，运行管理难度大、费用较高。将零价铁-改性生物炭复合填料制备成柱状反应器，将多个柱状反应器植入地下水修复区，可克服传统PRB技术的不足，并实现较高的脱氮效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：以零价铁驱动的自养反硝化过程中铁型自养反硝化菌生长较慢、反应速率偏低且零价铁易于出现钝化及板结现象以及传统可渗透反应墙(PRB)的构建需要大范围开挖反应池及填充功能填料，且填料失效后需进行大范围更换，运行管理难度大、费用较高等问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种地下水零价铁-改性生物炭复合填料柱混养反硝化脱氮方法，包括以下步骤：

步骤1)：含NO₃^--N地下水通过穿孔墙进入填埋有若干组装有零价铁-改性生物炭的复合填料柱的反应区中，同时在复合填料柱中投加碳源，异养反硝化菌利用所投加的碳源作为电子供体进行异养反硝化脱氮，自养反硝化菌利用Fe⁰作为电子供体进行自养反硝化脱氮，二者协同形成混养反硝化将地下水中大部分NO₃^--N还原成N₂；同时复合填料柱中的改性生物炭既可吸附捕集地下水中一部分NO₃^--N，又可与铁刨花形成微电解体系促进零价铁腐蚀并促进反硝化过程中电子的介导，提高反硝化脱氮效率；

步骤2)：经过步骤1)处理后的地下水经穿孔墙排出。