[发明专利]一种实现硝酸盐污染地下水资源化的方法和工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种实现硝酸盐污染地下水资源化的方法和工艺，属于资源环境领域。

背景技术

近年来由于化肥施用和污水灌溉，导致我国地下水硝酸盐污染日趋严重。目前，我国大约有3500万人在饮用含高硝酸盐氮的水。硝酸盐在人体内经过消化系统后被转化成亚硝态氮，后者可与血红蛋白结合形成高铁血红蛋白，使血液失去输氧能力，导致患者呼吸困难甚至死亡；亚硝酸盐在人体内还能合成强致癌物质亚硝胺，可诱发消化系统疾病。世卫和欧盟规定饮用水中硝酸盐氮的最高允许浓度为11.3mg/L，推荐允许水平值为5.6mg/L；美国饮用水中硝酸盐氮的含量不允许超过10mg/L；我国GB/T 14848-93地下水水质标准中III类饮用水标准规定硝酸盐氮含量不超过20mg/L。

目前，硝酸盐去除技术大体分为物理化学、化学、生物技术等。物理化学法主要有蒸馏、电渗析、反渗透、离子交换法等，由于存在处理费用比较高、前处理要求高、容易产生二次污染等问题，在应用上受到一定的限制；化学法是利用一定的还原剂还原水中的硝酸盐从而去除硝酸盐，目前研究较多的还原剂有金属Fe⁰、二价铁Fe²⁺等，由于反应条件的控制比较严格、副产物易造成二次污染等，使得化学法在应用中也受到一定的限制；利用反硝化菌将硝酸盐降解为氮气的生物过程，一般经历由NO₃^-→NO₂^-→NO→N₂O→N₂的过程，生物法的应用范围有限、条件较难控制且存在二次污染。

上述的各种处理技术均是将水中的硝酸盐作为一种污染物来处理，而实际上硝酸盐是植物生长所必须的氮肥重要来源之一。因此，若能通过适当的方法将水中的硝酸盐浓缩为可用的液态氮肥，则不但能够实现地下水的净化，而且也能够实现硝酸盐的资源化。

发明内容

本发明的目的是将电渗析技术、离子交换技术、离子交换树脂电再生技术应用于地下水中硝酸盐的去除，通过多台电渗析器和填充床电渗析器的组合，实现地下水的净化和硝酸盐的资源化。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：由3台电渗析器和1台填充床电渗析器组成地下水硝酸盐的处理系统。含硝酸盐的地下水首先进入1号电渗析器，处理后的浓水进入2号电渗析器，淡水进入3号电渗析器；浓水经2号电渗析器处理后，浓室出水中的硝酸盐浓度达到可作液态氮肥的浓度，排入硝酸盐浓水储水池，淡室出水返回1号电渗析器；淡水经3号电渗析器处理后，浓室出水返回1号电渗析器，淡室出水进入填充床电渗析器；填充床电渗析器中的离子交换膜和离子交换树脂首先在无外加电压情况下吸附水中剩余的硝酸盐，净化后的出水排入淡室储水池；填充床电渗析器中的离子交换膜和离子交换树脂吸附饱和后，外加电压实现点再生，再生的浓水返同2号电渗析器。

本发明的优点在于：地下水中的硝酸盐经电渗析器的多步浓缩后，可以作为植物的液态氮肥使用，而地下水经过电渗析和离子交换吸附处理后，水质可达饮用水标准。本发明实现了硝酸盐污染地下水的资源化，无二次污染。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图。

图中：(1)进水，(2)1号电渗析器，(3)2号电渗析器，(4)3号电渗析器，(5)硝酸盐浓水储水池，(6)填充床电渗析器，(7)淡水储水池。

具体实施方式

下面结合图1对本发明进一步说明。

含硝酸盐的地下水(1)首先进入1号电渗析器(2)，处理后的浓水进入2号电渗析器(3)，淡水进入3号电渗析器(4)；浓水经2号电渗析器(3)处理后，浓室出水中的硝酸盐浓度达到可作液态氮肥的浓度，排入硝酸盐浓水储水池(5)，淡室出水返同1号电渗析器(2)；淡水经3号电渗析器(4)处理后，浓室出水返同1号电渗析器(2)，淡室出水进入填充床电渗析器(6)；填充床电渗析器(6)中的离子交换膜和离子交换树脂首先在无外加电压情况下吸附水中剩余的硝酸盐，净化后的出水排入淡室储水池(7)；填充床电渗析器中的离子交换膜和离子交换树脂吸附饱和后，外加电压实现点再生，再生的浓水返回2号电渗析器(3)。