地下水硝酸鹽生物處理技術(shù)探究

耿慶保（安徽金禾實(shí)業(yè)股份有限公司，安徽滁州 239200）

地下水硝酸鹽生物處理技術(shù)探究

耿慶保
（安徽金禾實(shí)業(yè)股份有限公司，安徽滁州 239200）

地下水作為水資源的重要組成部分，有著水量穩(wěn)定、水質(zhì)好的優(yōu)點(diǎn)。正因如此，地下水一直是農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)和城市供水重要的來(lái)源之一。首先探討了地下水硝酸鹽污染的原因和危害性，并對(duì)地下水硝酸鹽生物處理技術(shù)進(jìn)行總結(jié)分析，為地下水硝酸鹽生物處理技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展提供資料參考。

地下水；硝酸鹽；生物處理；技術(shù)探究

地下水包括含水層中保水帶所含的水、土壤和巖石的飽和水、地殼物質(zhì)空隙中儲(chǔ)存的水三部分，不僅富含多種營(yíng)養(yǎng)成分，還有著極為龐大的儲(chǔ)量。但隨著城市化的推進(jìn)、工業(yè)化發(fā)展和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，地下水正面臨著嚴(yán)重的污染問(wèn)題。地下水污染不僅影響生態(tài)和自然環(huán)境，還對(duì)人的生活、生產(chǎn)帶來(lái)安全威脅。硝酸鹽污染作為地下水污染的主要類型，如何做好地下水硝酸鹽的處理更成為社會(huì)各界關(guān)注的問(wèn)題。

1 地下水硝酸鹽污染的原因

1.1 農(nóng)業(yè)氮肥、有機(jī)肥的施用

農(nóng)業(yè)是國(guó)民基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，我國(guó)作為世界第一人口大國(guó)，社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)有著直接的依存性。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，為了提高糧食產(chǎn)量，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不斷加大肥料使用量?；屎陀袡C(jī)肥作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最常用的肥料，由于其中含有大量氮元素，使用過(guò)量造成土壤氮元素蓄積，就會(huì)在降水溶解下滲透入地下水系，導(dǎo)致地下水硝酸鹽濃度超標(biāo)，發(fā)生地下水硝酸鹽污染。

1.2 污水灌溉

隨著城市化的不斷發(fā)展，自然水系受污染程度逐漸加深。自然水系是進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉的重要水源，受到污染的河流、湖泊一旦用于灌溉，必然會(huì)造成土壤中有機(jī)物含量升高。這雖然有助于提高土壤肥力，但與此同時(shí)也會(huì)增加土壤中氮元素的含量。如果污水灌溉過(guò)度，大量的污水直接滲透入地下水，還會(huì)直接導(dǎo)致地下水氮氧化物超標(biāo)，從而導(dǎo)致地下水中硝酸鹽含量上升。

1.3 固體廢棄物淋濾下滲

我國(guó)城市化和工業(yè)化發(fā)展，使得城市郊區(qū)出現(xiàn)大量的生活垃圾和工業(yè)垃圾。這些固體廢棄物未經(jīng)處理就隨地掩埋或放置在土地上，不僅會(huì)造成土地資源的浪費(fèi)，在降雨的淋溶滲透作用下，其中所含的污染物還會(huì)滲入地下含水層，對(duì)地下水造成污染。而在固體廢棄物淋濾下滲污染中，由于工業(yè)垃圾和生活垃圾都含有大量的氮，因而垃圾填埋和堆放場(chǎng)的地下水硝酸鹽含量超標(biāo)嚴(yán)重。

1.4 生活污水和含氮工業(yè)廢水的滲漏

近年來(lái)，人們對(duì)污水處理重視度不斷提高。但在很多欠發(fā)達(dá)地區(qū)，仍然存在著生活污水和含氮工業(yè)廢水違規(guī)排放的現(xiàn)象。這些含有大量氮元素的廢水直接滲入地下水，不僅會(huì)影響自然和生態(tài)環(huán)境，還會(huì)造成地下水和自然水系受到硝酸鹽污染的威脅。

2 地下水硝酸鹽生物處理技術(shù)研究

2.1 自養(yǎng)反硝化技術(shù)在地下水硝酸鹽處理中的應(yīng)用

反硝化是自然界氮循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，反硝化能夠在反硝化菌的參與下，將二氧化碳、碳酸根、碳酸氫根等無(wú)機(jī)碳作為能源物質(zhì)，去除地下水中的硝酸鹽。自然反硝化作用有著生物產(chǎn)量低、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，在地下水硝酸鹽處理中應(yīng)用廣泛?，F(xiàn)如今地下水硝酸鹽處理中自養(yǎng)反硝化的運(yùn)用主要包括硫自養(yǎng)反硝化和氫自養(yǎng)反硝化兩種。硫自養(yǎng)反硝化是在厭氧條件下，光能營(yíng)養(yǎng)型硫氫化細(xì)菌作為電子受體，硫或其化合物作為電子供體，將硝酸鹽還原為氫氣的過(guò)程。硫自養(yǎng)反硝化能夠有效去除地下水中的硝酸鹽，并且不需要進(jìn)行地下水的預(yù)處理。但該過(guò)程需要解決自養(yǎng)反硝化過(guò)程中產(chǎn)酸的問(wèn)題，以保證反應(yīng)過(guò)程中pH始終保持中性。氫自養(yǎng)反硝化是指利用氫氣作為電子供體，硝酸鹽作為電子受體將硝酸鹽還原為N2的過(guò)程。氫自養(yǎng)反硝化同樣不會(huì)造成二次污染，但由于氫氣的水溶性較差，因而其反硝化性達(dá)不到工業(yè)要求。膜技術(shù)的發(fā)展則為氫自養(yǎng)反硝化技術(shù)的運(yùn)用打下了基礎(chǔ)，如何實(shí)現(xiàn)以透氣膜為擴(kuò)散裝置，提高氫自養(yǎng)反硝化效率，則成為擺在氫自養(yǎng)反硝化工業(yè)化應(yīng)用面前的可行途徑。

2.2 異氧反硝化

異氧反硝化是指反硝化菌在外加有機(jī)碳作為細(xì)胞合成碳源和電子供體的條件下，將硝酸鹽還原為氮?dú)獾倪^(guò)程。異氧反硝化效率不僅受碳供給量影響，還與溶氧濃度、pH、反應(yīng)溫度等有直接關(guān)系，因而異氧反硝化相比于自養(yǎng)反硝化，對(duì)反應(yīng)條件要求更加苛刻。正因如此，在工業(yè)地下水硝酸鹽處理中，異氧反硝化應(yīng)用并不常見(jiàn)。但由于固相碳在自然界中廣泛存在，固相碳又能夠應(yīng)用于異氧反硝化，因而異氧反硝化從原料廣度和原料成本上考量，仍然具有極高的研究?jī)r(jià)值。學(xué)術(shù)界有專家以麥稈、稻草、鋸末、樹(shù)皮、等農(nóng)業(yè)廢棄物為碳源，獲得了較好的實(shí)驗(yàn)成果。但由于異氧反硝化生物處理技術(shù)仍然處于研究中，仍然面臨很多技術(shù)難關(guān)與問(wèn)題，因而其距離地下水硝酸鹽生物處理的工業(yè)化應(yīng)用仍然需要時(shí)間。

綜上所述，地下水是人類最寶貴的淡水資源，對(duì)其進(jìn)行污染防治，是擺在每個(gè)人面前的難題。生物處理技術(shù)在地下水硝酸鹽處理中的應(yīng)用，以其低能耗、低污染、低成本等受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。但受技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)、設(shè)備、處理效率等因素影響，其推廣和應(yīng)用仍然存在一定困難和問(wèn)題。但相信隨著技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，地下水硝酸鹽生物處理技術(shù)將會(huì)得到進(jìn)一步的發(fā)展，改變地下水硝酸鹽處理的工業(yè)現(xiàn)狀，為社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

[1] 張建美，郝會(huì)玲.地下水硝酸鹽生物處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)（自科版），2014，11（1）：24-27.

[2] 李瑞.地下水硝酸鹽污染原位生物修復(fù)模擬裝置研發(fā)及其性能研究[D].中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京），2015.

Study on Nitrate Biological Treatment Technology of Groundwater

Geng Qing-bao

As an important part of water resources，groundwater has the advantages of stable water quantity and good water quality. As a result of this，groundwater has been an important source of agricultural blame，industrial and urban water supply.This paper first discusses the groundwater nitrate pollution reasons and harmfulness，and the biological treatment technology of salt groundwater nitrate were analyzed，to provide references for the development and application of biological treatment technology of groundwater nitrate salt.

groundwater；nitrate；biological treatment；technology research

X523

B

1003-6490（2016）12-0038-01

2016-12-12

耿慶保（1962—），男，安徽滁州人，工程師，主要研究方向?yàn)榛瘜W(xué)教育。