專利名稱：一種去除水體中硝態(tài)氮的簡(jiǎn)易方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種去除水體中硝態(tài)氮的簡(jiǎn)易方法，是屬于水環(huán)境治理方面的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有很多湖泊，水庫(kù)及近岸海洋存在著以硝酸鹽氮(本發(fā)明中所說(shuō)的硝態(tài)氮)超標(biāo)的環(huán)境問(wèn)題，導(dǎo)致湖泊，水庫(kù)及近岸海洋生態(tài)失衡，藻類暴發(fā)，水華現(xiàn)象頻現(xiàn)，嚴(yán)重影響了生態(tài)系統(tǒng)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，目前還沒(méi)有可行的解決辦法。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)湖泊及近岸海洋富營(yíng)養(yǎng)化的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種有效并且成本很低和生態(tài)環(huán)保地去除水體中硝態(tài)氮的簡(jiǎn)易方法。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是
一種去除水體中硝態(tài)氮的簡(jiǎn)易方法，向水體中投入含有有機(jī)碳源的固態(tài)或塑性狀態(tài)物料，形成局部的水體缺氧環(huán)境，硝態(tài)氮在缺氧環(huán)境中，在有機(jī)碳源和反硝化菌的共同作用下，變成氮?dú)庖莩鏊辛魅氪髿鈱?，從而去除水中的硝態(tài)氮。進(jìn)一步，將有機(jī)碳源的固態(tài)或塑性狀態(tài)物料連成單體，將單體投入擬治理的水體中，并且占領(lǐng)一定的水域面積，形成局部水體缺氧環(huán)境，使之較好地定位在一定區(qū)域的水體里緩慢降解。進(jìn)一步，在一定水域面積中，根據(jù)水域布局、水流狀況投入一定數(shù)量的單體，滿足不同水域的需要。進(jìn)一步，在投放入水體前可進(jìn)行反硝化菌的附著處理，以便更好、更快速有效地取出水中的硝態(tài)氮。其中，所述有機(jī)碳源的固態(tài)或塑性狀態(tài)物料包括有廢棄農(nóng)作物或者其它成份相近物料。例如利用本土產(chǎn)生的廢棄農(nóng)作物(如玉米樹(shù)干、稻草及廢樹(shù)枝、野草等)或其他成分相近的物料(如廢木材，污水廠的污泥等)，加工成含有有機(jī)碳源的固態(tài)或塑性狀態(tài)。進(jìn)一步，在初始投入時(shí)，根據(jù)所需要處理的水量和水質(zhì)，通過(guò)計(jì)算確定有機(jī)碳源的固態(tài)或塑性狀態(tài)物料的大概投入量。進(jìn)一步，在投放后，定期檢測(cè)水質(zhì)及有機(jī)碳源的固態(tài)或塑性狀態(tài)物料的消耗量，建立起實(shí)際硝態(tài)氮去除量與有機(jī)碳源的固態(tài)或塑性狀態(tài)物料消耗量之間的關(guān)系，增加或者減少有機(jī)碳源的固態(tài)或塑性狀態(tài)物料的投放量。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明是按照循環(huán)經(jīng)濟(jì)及生態(tài)修復(fù)的理念，利用本土生產(chǎn)的廢棄農(nóng)作物(如玉米樹(shù)干、稻草及廢樹(shù)枝、野草等等)或其他成分相近的低價(jià)物料(如廢木材和污水廠的污泥等)加工成含有有機(jī)碳源的固態(tài)或塑性狀態(tài)物料，投放到水體中，并采取措施把這些含有有機(jī)碳源的固態(tài)或塑性狀態(tài)物料連成整體，相應(yīng)占領(lǐng)一定范圍的水域，形成局部的缺氧條件。因此，本發(fā)明可以低成本地去除水體中的硝態(tài)氮，從而有效解決湖泊， 水庫(kù)及近岸海洋的富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的原理示意圖。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1，本發(fā)明的一種去除水體中硝態(tài)氮的簡(jiǎn)易方法，在水體中投放入含有有機(jī)碳源的固態(tài)或塑性狀態(tài)物料1。進(jìn)一步，采取措施，把含有有機(jī)碳源的固態(tài)或塑性狀態(tài)物料1用網(wǎng)袋、箱子或繩子等東西連結(jié)成體積和重量適宜的“單體”，并且在局部水域中投入一定數(shù)量的“單體”，形成整體并占領(lǐng)一定范圍的水體，營(yíng)造局部水體缺氧的環(huán)境。這些“單體”可以浮出水面，亦可以沉在水下。進(jìn)一步，含有有機(jī)碳源的固態(tài)或塑性狀態(tài)物料1，在投放入水體前，可進(jìn)行反硝化菌的附著處理，以便發(fā)揮更好的效果。當(dāng)這些含有有機(jī)碳源的固態(tài)或塑性狀態(tài)物料1投放入水體中，并且作簡(jiǎn)單的固定措施后，含有有機(jī)碳源的固態(tài)或塑性狀態(tài)物料1緩慢開(kāi)始降解，消耗物料1所占領(lǐng)水體里的溶解氧，形成局部的缺氧條件。當(dāng)湖泊、水庫(kù)、近岸海洋或河流中含硝態(tài)氮的水體，在風(fēng)浪或其他原因的作用下流入由物料1占領(lǐng)的水體范圍內(nèi)。這樣水體中的硝態(tài)氮在缺氧環(huán)境中， 在反硝化菌及有機(jī)碳源的共同作用下，變成氮?dú)庖莩鏊辛魅氪髿鈱?，從而去除水中的硝態(tài)氮。而物料1隨著時(shí)間的推移也完全降解，使湖泊、近岸海洋及河流水質(zhì)好轉(zhuǎn)。例一有一個(gè)湖水量為106m3，硝態(tài)氮含量為5mg/L的水體，而湖水的達(dá)標(biāo)水質(zhì)要求是硝態(tài)氮含量為1. 5mg/L，則要求去除的硝態(tài)氮總是為3. 5g/ m3X 106=3. 5 X 106g=3500kg。按照反硝化的理論計(jì)算，2. 47mg的甲醇可以反硝化Img的硝態(tài)氮，現(xiàn)3500kg的硝態(tài)氮需要甲醇8645kg。擬用發(fā)酵處理過(guò)的玉米樹(shù)干為含有有機(jī)碳源的固態(tài)物料1，再假設(shè)玉米樹(shù)干經(jīng)預(yù)發(fā)酵后，物料1的成分是含碳18%，氫2%，氮1. 0%等，則Ikg物料1含碳180g， 氫20g，氮10g。按甲醇的分子式CH3OH計(jì)Ikg的甲醇含碳437. 5g，含氫125g。那么Ikg的物料1含碳、氫當(dāng)量約相當(dāng)于0. 35kg的甲醇，但考慮到反應(yīng)效率，在工程實(shí)際應(yīng)用中擬采用 Ikg物料1相當(dāng)于0. 25、. 3kg的甲醇當(dāng)量。在扣除了物料1本身存在IOkg的氮元素消耗甲醇當(dāng)量25g，則Ikg發(fā)酵后的玉米樹(shù)干相當(dāng)于0. 225、. 275kg的甲醇當(dāng)量。則計(jì)算出此工程每年消耗物料1的數(shù)量約8645/ (0. 225 0. 275) 38422^31436kgo因此，本工程擬在湖中布置10個(gè)投放區(qū)，每個(gè)投放區(qū)擬投放物料約3500kg。在投放后定期檢測(cè)湖水水質(zhì)及物料 1的消耗量，建立起實(shí)際硝態(tài)氮去除量與物料1消耗量之間的關(guān)系，增加或減少物料1的投放量。而對(duì)于采用新鮮稻草及新鮮野草作為物料1，由于其降解速度較玉米樹(shù)干、廢樹(shù)枝及廢干料等材料快，基本不需要進(jìn)行發(fā)酵處理就能作為物料1投放到水體中。而對(duì)于廢樹(shù)枝及廢木材等，宜進(jìn)行粉碎研磨后再發(fā)酵處理，再壓成粒狀作為物料1投放入水中。但不管是新鮮稻草、新鮮野草，經(jīng)發(fā)酵處理后的廢樹(shù)枝、廢木料等，都要進(jìn)行碳、氫、氮等成分測(cè)試， 找出其碳、氫、氮的含量，并折算成甲醇的當(dāng)量，并按照硝態(tài)氮的去除量確定其作為物料1 的投加量。
例二、擬處理水量及水質(zhì)與例一相同，以新鮮稻草作為物料1，經(jīng)成分測(cè)試，每kg 的新鮮稻草含碳120g，含氫30 g，含氮15 g，而每kg的甲醇碳437. 5 g，含氫125 g。則Ikg的新鮮稻草含碳、氫量約相當(dāng)于0. 25kg的甲醇含碳?xì)淞?，但考慮到反應(yīng)效率，本工程采用Ikg 的稻草相當(dāng)于0.2kg的甲醇反硝化效能。在扣除物料1本身15 g的氮所消耗的15X 2. 47=37 g甲醇后，Ikg的稻草能用于湖水反硝化的甲醇當(dāng)量只有0. 20 - 0. 037=0. 163kg。同樣要處理IO6Hi3的湖水，水體中的硝態(tài)氮同樣由5mg/L降至1. 5mg/L，則同樣需要甲醇8645kg，折算成以新鮮稻草為物料1的重量是8645/0. 163=53036kgo考慮到稻草的降解速度較快，反應(yīng)時(shí)間較短，為了增加物料1與湖水接觸反應(yīng)的機(jī)會(huì)，新鮮稻草在投放入水體前，宜進(jìn)行反硝化菌預(yù)先附著處理，并且投入點(diǎn)要適度增加至20個(gè)投放點(diǎn)，每個(gè)投放點(diǎn)投放新鮮稻草作為物料1約^552kg。這些稻草可用繩捆在一起，再錨定在一定的水域范圍內(nèi)，防止隨水流漂走。而對(duì)于太湖那樣的大型湖泊，治理所耗費(fèi)的物料1數(shù)量較大，采用單一材質(zhì)的物料不可能滿足需求。那么可以采用多種材質(zhì)的物料1，如玉米樹(shù)干、稻草、野草、廢樹(shù)枝、廢木材等一同使用。在水質(zhì)較差的水域，盡可能使用由新鮮稻草和新鮮野草等作為物料1，以便在較短的時(shí)間內(nèi)使這部分水域的水質(zhì)好轉(zhuǎn)。對(duì)于水質(zhì)相對(duì)較好的水域，可采用經(jīng)發(fā)酵預(yù)處理后的玉米樹(shù)干、廢樹(shù)枝、廢木材等材料作為物料1，使這部分水域的水質(zhì)慢慢好轉(zhuǎn)。該發(fā)明能夠巧用有機(jī)碳源，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)及生態(tài)修復(fù)水體的原則。副作用很小，成本低，易于實(shí)施，可以在短時(shí)間內(nèi)解決水體富營(yíng)養(yǎng)化這個(gè)大問(wèn)題。
權(quán)利要求
1.一種去除水體中硝態(tài)氮的簡(jiǎn)易方法，其特征在于向水體中投入含有有機(jī)碳源的固態(tài)或塑性狀態(tài)物料，形成局部的水體缺氧環(huán)境，硝態(tài)氮在缺氧環(huán)境中，在有機(jī)碳源和反硝化菌的共同作用下，變成氮?dú)庖莩鏊辛魅氪髿鈱?，從而去除水中的硝態(tài)氮。
2.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述的一種去除水體中硝態(tài)氮的簡(jiǎn)易方法，其特征在于將有機(jī)碳源的固態(tài)或塑性狀態(tài)物料連成單體，將單體投入擬治理的水體中，并且占領(lǐng)一定的水域面積，形成局部水體缺氧環(huán)境。
3.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)2所述一種去除水體中硝態(tài)氮的簡(jiǎn)易方法，其特征在于在一定水域面積中，根據(jù)水域布局、水流狀況投入一定數(shù)量的單體。
4.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述一種去除水體中硝態(tài)氮的簡(jiǎn)易方法，其特征在于所述有機(jī)碳源的固態(tài)或塑性狀態(tài)物料在投放入水體前，必要時(shí)可進(jìn)行反硝化菌附著處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述一種去除水體中硝態(tài)氮的簡(jiǎn)易方法，其特征在于所述有機(jī)碳源的固態(tài)或塑性狀態(tài)物料包括有廢棄農(nóng)作物或者其它成份相近物料。
6.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1所述一種去除水體中硝態(tài)氮的簡(jiǎn)易方法，其特征在于在初始投入時(shí)，根據(jù)所需要處理的水量和水質(zhì)，通過(guò)計(jì)算確定有機(jī)碳源的固態(tài)或塑性狀態(tài)物料的大概投入量。
7.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)1或者6所述一種去除水體中硝態(tài)氮的簡(jiǎn)易方法，其特征在于在投放后，定期檢測(cè)水質(zhì)及有機(jī)碳源的固態(tài)或塑性狀態(tài)物料的消耗量，建立起實(shí)際硝態(tài)氮去除量與有機(jī)碳源的固態(tài)或塑性狀態(tài)物料消耗量之間的關(guān)系，增加或者減少有機(jī)碳源的固態(tài)或塑性狀態(tài)物料的投放量。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種去除水體中硝態(tài)氮的簡(jiǎn)易方法，向水體中投入含有有機(jī)碳源的固態(tài)或塑性狀態(tài)物料，形成局部的水體缺氧環(huán)境，硝態(tài)氮在缺氧環(huán)境中，在有機(jī)碳源和反硝化菌的共同作用下，變成氮?dú)庖莩鏊辛魅氪髿鈱樱瑥亩コ械南鯌B(tài)氮。此發(fā)明特別適用于富營(yíng)養(yǎng)化湖泊、水庫(kù)的治理、海洋生態(tài)修復(fù)及硝酸鹽含量高的河流水質(zhì)治理。
文檔編號(hào)C02F3/28GK102225807SQ201110095319
公開(kāi)日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2011年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月16日
發(fā)明者甄建偉 申請(qǐng)人:甄建偉