農(nóng)村家庭利用米酒自我去除地下水中硝酸鹽的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及技術(shù)領(lǐng)域?yàn)榈叵滤茖W(xué)與工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種農(nóng)村家庭利用米酒自我去除地下飲用水中硝酸鹽的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硝酸鹽已經(jīng)成為我國農(nóng)村地區(qū)家庭自備地下水水源中主要的污染物。由于農(nóng)業(yè)化肥過量施用、農(nóng)村固體垃圾、化糞池和生活污水的不合理處置，農(nóng)村地下水遭受硝酸鹽污染十分普遍。地下飲用水中硝酸鹽濃度的提高會對人類健康產(chǎn)生危害，能引起高鐵血紅蛋白癥，導(dǎo)致兒童患白血病的幾率增加、成人胃癌發(fā)病率增加。迄今，研宄成果中提出的去除硝酸鹽方法很多，主要包括原位生物脫氮法和反應(yīng)器生物脫氮法以及一些物化方法，其中生物反硝化技術(shù)因其高效、易于管理與操作、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)而廣受關(guān)注。然而，原位修復(fù)地下水具有技術(shù)難度大、成本高、效果不確定等問題。為此，本發(fā)明開發(fā)新的視角:讓農(nóng)村家庭對已經(jīng)抽提的硝酸鹽污染地下水在短期內(nèi)凈化達(dá)標(biāo)，方便安全飲用。這是一個(gè)解決現(xiàn)實(shí)問題的好方法。
[0003]利用反硝化技術(shù)去除地下水中硝酸鹽，需要補(bǔ)充可利用的碳源。乙醇被證明是一種可利用的高效液體碳源，具有容易操作、低成本和來源廣泛特點(diǎn)。從含乙醇成分講，農(nóng)村作坊或家庭自釀的米酒(也稱“土酒”)也是可以利用的碳源。由于米酒的來源方便、成本價(jià)廉與使用簡單，加上米酒又是日常飲用品，因此更為農(nóng)村家庭接受。更重要的是，通過我們幾年來的實(shí)驗(yàn)研宄，按家庭每天必需飲用水量100L計(jì)(不含非飲用水，如洗衣用水)，米酒(酒精度30° )的使用量約15mL，大約“I盅酒”的量，不僅使用量少，而且容易計(jì)量。因此，該項(xiàng)發(fā)明對當(dāng)前促進(jìn)“美麗鄉(xiāng)村、安全飲水”建設(shè)，具有重要潛在意義和實(shí)用價(jià)值。
[0004]需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明是針對農(nóng)村家庭已經(jīng)從地下抽出的、儲存在地面的飲用水源進(jìn)行處理，是一種異位處理方法，不是針對地下埋藏水體的原位處理。類似于常見的農(nóng)村家庭往水缸中投加明礬促進(jìn)沉淀的凈水方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種用來源廣泛、成本低廉、容易被接受的米酒作為碳源，利用反硝化機(jī)理，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村家庭自我去除抽提地下水中硝酸鹽、便于安全飲用的方法。
[0006]具體步驟為:
一、建立一個(gè)硝酸鹽去除裝置，包括凈化倉、飲水倉、導(dǎo)管和水泵；其中，凈化倉位于飲水倉上方。
[0007](I)凈化倉內(nèi)部裝有抽提的地下水，其頂部設(shè)有與水泵連接的進(jìn)水口和米酒投注口(兼透氣孔)；中下部一側(cè)設(shè)有與飲水倉相連的導(dǎo)管和可控流速閥門；底部一側(cè)設(shè)有防漏砂的沖洗排水口。
[0008](2)飲水倉主要儲存去除硝酸鹽后的可飲用水，其頂部與凈化倉通過導(dǎo)管相連，并設(shè)有漂白液投注口(兼透氣孔)；底部一側(cè)設(shè)有用戶取用水口。
[0009](3)水泵是用來從水井中抽提地下水的設(shè)施，抽出的水通過導(dǎo)管與凈化倉相連。
[0010]裝置規(guī)模以需求水量來定，凈化倉和飲水倉用不銹鋼或聚乙烯(LLDPE)材質(zhì)；對于農(nóng)村集中供水，裝置規(guī)模可以更大，可以利用磚混材質(zhì)構(gòu)筑。
[0011]二、利用自然沉積的粗細(xì)砂作為土著微生物的載體，安放在凈化倉的底部。砂的粒徑為0.35-2mm，能直接采用潔凈的建筑粗細(xì)砂，盡量勻稱，用量占凈化倉體積的1/5-1/4 ；本方法利用砂料和地下水中的土著微生物參與凈化，不需要另外培育微生物。
[0012]三、通過水泵抽提地下水，直接蓄滿凈化倉。
[0013]四、米酒添加:每天一次性在凈化倉上方添加；米酒添加量以體積計(jì)量，對具體用戶地區(qū)可以結(jié)合實(shí)際用水量和硝酸鹽濃度給出使用指導(dǎo)，日用水量100L、硝酸鹽氮(N03-N)濃度30mg/L，米酒添加量為10_15mL。
[0014]五、初次使用該裝置時(shí)，需要暫時(shí)關(guān)閉凈化倉和飲水倉之間的可控流速閥門2-3天，之后可持續(xù)打開閥門，使得凈化倉中的水自流進(jìn)入飲水倉，正常流速控制在低速水平即50_70mL/mino
[0015]六、漂白液添加:對飲水倉中的儲水實(shí)施漂白液殺菌，通過飲水倉上方的投注口添加，日用水量100L，漂白液添加量為5-1OmL。
[0016]七、飲用水取用:飲用水通過飲水倉底部用戶取用水口取用；飲用水需要燒開后飲用，不宜直接飲用。
[0017]八、使用維護(hù):為保證設(shè)施正常運(yùn)行，避免超負(fù)荷或無效運(yùn)行，用戶應(yīng)控制水用途，不作非飲水用途，高效用水、節(jié)約用水；凈化倉和飲水倉需要封閉，但設(shè)有通氣孔；在裝置底部設(shè)置有清洗口，必要時(shí)可以通過大流量放水沖洗凈化倉和飲水倉。
[0018]本發(fā)明裝置易于安裝，操作簡單，材料來源廣泛，成本低廉，穩(wěn)定性能好，利用農(nóng)村自釀米酒為碳源，通過生物反硝化作用去除水中硝酸鹽，不易引起二次污染；既適用于農(nóng)村家庭，擴(kuò)大規(guī)模后也適用于農(nóng)村集體供水；為農(nóng)村家庭去除水中硝酸鹽提供了一種簡單可行的辦法。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的硝酸鹽去除裝置示意圖。
[0020]圖中標(biāo)記:1_凈化倉；2_飲水倉；3_米酒投注口(兼透氣孔);4_砂層；5_抽提的地下水；6_可控流速閥門；7_沖洗排水口 ；8_第一導(dǎo)管；9_用戶取用水口 ；10_飲用水；11_漂白液投注口(兼透氣孔);12_地下含水層；13_水井；14_水泵；15_第二導(dǎo)管；16_第三導(dǎo)管。
【具體實(shí)施方式】
[0021]實(shí)施例:
某農(nóng)村家庭日常飲用地下水含硝酸鹽氮(N03-N)濃度30mg/L，超過國家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2006)制定的地下飲用水源硝酸鹽氮(N03-N)的標(biāo)準(zhǔn)濃度20mg/L、地表飲用水源硝酸鹽氮(N03-N)的標(biāo)準(zhǔn)濃度10mg/L。家庭日飲用水用量10L (不含其它日常用水，如洗衣，沖廁，拖地)。借助本發(fā)明技術(shù)，通過以下運(yùn)行步驟實(shí)現(xiàn)硝酸鹽氮(N03-N)濃度降到2mg/L以下(結(jié)合圖1)。
[0022]一、建立一個(gè)硝酸鹽去除裝置，包括凈化倉1、飲水倉2、第一導(dǎo)管8、第二導(dǎo)管15、第三導(dǎo)管16和水泵14，其中凈化倉I體積200L，飲水倉2體積150L ;凈化倉(I)位于飲水倉(2)上方；凈化倉I頂部有米酒投注口(兼透氣孔)3，內(nèi)部裝有抽提的地下水5 ;下部為砂層4，底部的一側(cè)有沖洗排水口 7 ;凈化倉I通過第一導(dǎo)管8與飲水倉2相連，凈化倉I中下部的一側(cè)有可控流速閥門6 ;飲水倉2頂部為漂白液投注口(兼透氣孔)11，內(nèi)部裝有飲用水10，底部的一側(cè)有用戶取用水口 9 ;地下含水層12中的水井13通過第三導(dǎo)管16及水泵14相連，水泵14通過第二導(dǎo)管15與凈化倉I相連；凈化倉(I)和飲水倉(2)用不銹鋼材質(zhì)。
[0023]二、凈化倉I蓄水:首先，關(guān)閉凈化倉I和飲水倉2之間的可控流速閥門6，通過水泵14抽取硝酸鹽污染的地下水，并充滿凈化倉1，抽提的地下水5體積為150L (部分體積被砂層充填)。
[0024]三、添加米酒:通過凈化倉I米酒投注口(兼透氣孔)3 —次性向凈化倉I投加米酒體積22.5mL (酒精度30°，乙醇含量為0.24g/mL)。
[0025]四、初期醞釀:凈化倉I靜水放置2-3天，作為生物作用醞釀期。
[0026]五、低速自流:醞釀期過后，開啟凈化倉I與飲水倉2之間的可控流速閥門6，以低流速檔(60mL/min)自流凈化水至飲水倉2儲蓄，保持一天24小時(shí)自流；凈化倉I與第一導(dǎo)管8的連接處設(shè)置在砂層4上方15cm，避免流沙流入飲水倉2。
[0027]六、飲水漂白:凈水倉I自流I天，往飲水倉2進(jìn)水90L ;待飲水倉2蓄水過半，往飲水倉2中加入10 mL漂白液消毒；飲水倉2出水中硝酸鹽氮(N03-N)濃度小于2mg/L，低于飲用水標(biāo)準(zhǔn)濃度，且沒有亞硝酸鹽和氨氮超標(biāo)，pH值為7.5。
[0028]七、飲用水10通過飲水倉2底部用戶取用水口 9取用。注意不宜生飲，同時(shí)應(yīng)注意節(jié)約用水。
[0029]八、凈化倉I續(xù)水:每天傍晚，向凈化倉I注滿抽提的地下水5，并一次性添加米酒15mL0
[0030]利用該發(fā)明，農(nóng)村家庭可以自己動手、簡單經(jīng)濟(jì)地去除地下水源中的硝酸鹽；提供可飲用水80-100L;以家庭每天需要15mL米酒來計(jì)，500mL米酒能使用I個(gè)月，成本在3_4
J L.ο
[0031]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種農(nóng)村家庭利用米酒自我去除地下水中硝酸鹽的方法，其特征在于其具體步驟: 一、建立一個(gè)硝酸鹽去除裝置，包括凈化倉(1)、飲水倉(2)、第一導(dǎo)管(8)、第二導(dǎo)管(15)、第三導(dǎo)管(16)和水泵(14);其中，凈化倉(I)位于飲水倉(2)上方； (一)凈化倉(I)內(nèi)部裝有抽提的地下水(5)，其頂部設(shè)有與水泵(14)連接的進(jìn)水口和米酒投注口(3);中下部一側(cè)設(shè)有與飲水倉(2)相連的第一導(dǎo)管(8)和可控流速閥門(6);底部一側(cè)設(shè)有防漏砂的沖洗排水口(7)； (二)飲水倉(2)儲存去除硝酸鹽后的飲用水(10)，其頂部與凈化倉(I)通過第一導(dǎo)管(8)相連，并設(shè)有漂白液投注口(11);底部一側(cè)設(shè)有用戶取用水口(9)； (三)水泵(14)用于從水井(13)中抽提地下水，通過第三導(dǎo)管(16)與水井(13)相連，通過第二導(dǎo)管(15)與凈化倉(I)相連； 二、利用自然沉積的粗細(xì)砂作為土著微生物的載體，安放在凈化倉的底部形成砂層(4);砂的粒徑為0.35-2mm，用量占凈化倉(I)體積的1/5-1/4 ;利用砂料和地下水中的土著微生物參與凈化，不需要另外培育微生物； 三、通過水泵(14)抽提地下水，直接蓄滿凈化倉(I); 四、米酒添加:每天一次性在凈化倉(I)頂部米酒投注口(3)添加米酒；日用水量100L、硝酸鹽氮濃度30mg/L，米酒添加量為10-15mL ； 五、初次使用該裝置時(shí)，需要暫時(shí)關(guān)閉凈化倉(I)和飲水倉(2)之間的可控流速閥門(6 )2-3天，之后持續(xù)打開閥門(6 )，使得凈化倉(I)中的水自流進(jìn)入飲水倉(2 )，正常流速控制在 50-70mL/min ； 六、漂白液添加:對飲水倉(2)中的儲水實(shí)施漂白液殺菌，通過飲水倉(2)上方的漂白液投注口(11)添加；日用水量100L，漂白液添加量為5-1OmL ； 七、飲用水(10)取用:飲用水(10)通過飲水倉(2)底部用戶取用水口(9)取用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種農(nóng)村家庭利用米酒自我去除地下水中硝酸鹽的方法。以農(nóng)村自釀米酒為碳源，利用生物反硝化去除硝酸鹽，處理裝置主要由凈化倉和飲水倉組成，裝置封閉，可室內(nèi)安裝。家庭日處理水可達(dá)100L,可滿足家庭日常飲用需求（不含洗衣、洗澡等非飲用水），日消耗米酒約15mL，一個(gè)月成本低于5元錢。本發(fā)明是一種針對已經(jīng)抽提地下水的室內(nèi)處理方法，處理效果好，容易操作，容易管理，不會造成二次污染，且成本低廉，也能用于農(nóng)村集中供水水源，規(guī)模按需求擴(kuò)大。
【IPC分類】C02F9-14
【公開號】CN104860488
【申請?zhí)枴緾N201510311360
【發(fā)明人】陳余道, 蔣亞萍, 劉志騰, 童奇玲, 孫自森, 蔣靈芝
【申請人】桂林理工大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年6月9日