农村家庭利用米酒自我去除地下水中硝酸盐的方法

摘要

本发明公开了一种农村家庭利用米酒自我去除地下水中硝酸盐的方法。以农村自酿米酒为碳源，利用生物反硝化去除硝酸盐，处理装置主要由净化仓和饮水仓组成，装置封闭，可室内安装。家庭日处理水可达100L,可满足家庭日常饮用需求（不含洗衣、洗澡等非饮用水），日消耗米酒约15mL，一个月成本低于5元钱。本发明是一种针对已经抽提地下水的室内处理方法，处理效果好，容易操作，容易管理，不会造成二次污染，且成本低廉，也能用于农村集中供水水源，规模按需求扩大。

说明书

技术领域

本发明涉及技术领域为地下水科学与工程技术领域，特别是一种农村家庭利用米酒自我去除地下饮用水中硝酸盐的方法。

背景技术

硝酸盐已经成为我国农村地区家庭自备地下水水源中主要的污染物。由于农业化肥过量施用、农村固体垃圾、化粪池和生活污水的不合理处置，农村地下水遭受硝酸盐污染十分普遍。地下饮用水中硝酸盐浓度的提高会对人类健康产生危害，能引起高铁血红蛋白症，导致儿童患白血病的几率增加、成人胃癌发病率增加。迄今，研究成果中提出的去除硝酸盐方法很多，主要包括原位生物脱氮法和反应器生物脱氮法以及一些物化方法，其中生物反硝化技术因其高效、易于管理与操作、费用低等优点而广受关注。然而，原位修复地下水具有技术难度大、成本高、效果不确定等问题。为此，本发明开发新的视角：让农村家庭对已经抽提的硝酸盐污染地下水在短期内净化达标，方便安全饮用。这是一个解决现实问题的好方法。

利用反硝化技术去除地下水中硝酸盐，需要补充可利用的碳源。乙醇被证明是一种可利用的高效液体碳源，具有容易操作、低成本和来源广泛特点。从含乙醇成分讲，农村作坊或家庭自酿的米酒（也称“土酒”）也是可以利用的碳源。由于米酒的来源方便、成本价廉与使用简单，加上米酒又是日常饮用品，因此更为农村家庭接受。更重要的是，通过我们几年来的实验研究，按家庭每天必需饮用水量100L计（不含非饮用水，如洗衣用水），米酒（酒精度30°）的使用量约15mL，大约“1盅酒”的量，不仅使用量少，而且容易计量。因此，该项发明对当前促进“美丽乡村、安全饮水”建设，具有重要潜在意义和实用价值。

需要强调的是，本发明是针对农村家庭已经从地下抽出的、储存在地面的饮用水源进行处理，是一种异位处理方法，不是针对地下埋藏水体的原位处理。类似于常见的农村家庭往水缸中投加明矾促进沉淀的净水方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种用来源广泛、成本低廉、容易被接受的米酒作为碳源，利用反硝化机理，实现农村家庭自我去除抽提地下水中硝酸盐、便于安全饮用的方法。

具体步骤为：

一、建立一个硝酸盐去除装置，包括净化仓、饮水仓、导管和水泵；其中，净化仓位于饮水仓上方。

（1）净化仓内部装有抽提的地下水，其顶部设有与水泵连接的进水口和米酒投注口（兼透气孔）；中下部一侧设有与饮水仓相连的导管和可控流速阀门；底部一侧设有防漏砂的冲洗排水口。

（2）饮水仓主要储存去除硝酸盐后的可饮用水，其顶部与净化仓通过导管相连，并设有漂白液投注口（兼透气孔）；底部一侧设有用户取用水口。

（3）水泵是用来从水井中抽提地下水的设施，抽出的水通过导管与净化仓相连。

装置规模以需求水量来定，净化仓和饮水仓用不锈钢或聚乙烯（LLDPE）材质；对于农村集中供水，装置规模可以更大，可以利用砖混材质构筑。

二、利用自然沉积的粗细砂作为土著微生物的载体，安放在净化仓的底部。砂的粒径为0.35-2mm，能直接采用洁净的建筑粗细砂，尽量匀称，用量占净化仓体积的1/5-1/4；本方法利用砂料和地下水中的土著微生物参与净化，不需要另外培育微生物。

三、通过水泵抽提地下水，直接蓄满净化仓。

四、米酒添加：每天一次性在净化仓上方添加；米酒添加量以体积计量，对具体用户地区可以结合实际用水量和硝酸盐浓度给出使用指导，日用水量100L、硝酸盐氮（NO3-N）浓度30mg/L，米酒添加量为10-15mL。

五、初次使用该装置时，需要暂时关闭净化仓和饮水仓之间的可控流速阀门2-3天，之后可持续打开阀门，使得净化仓中的水自流进入饮水仓，正常流速控制在低速水平即50-70mL/min。

六、漂白液添加：对饮水仓中的储水实施漂白液杀菌，通过饮水仓上方的投注口添加，日用水量100L，漂白液添加量为5-10mL。

七、饮用水取用：饮用水通过饮水仓底部用户取用水口取用；饮用水需要烧开后饮用，不宜直接饮用。

八、使用维护：为保证设施正常运行，避免超负荷或无效运行，用户应控制水用途，不作非饮水用途，高效用水、节约用水；净化仓和饮水仓需要封闭，但设有通气孔；在装置底部设置有清洗口，必要时可以通过大流量放水冲洗净化仓和饮水仓。

本发明装置易于安装，操作简单，材料来源广泛，成本低廉，稳定性能好，利用农村自酿米酒为碳源，通过生物反硝化作用去除水中硝酸盐，不易引起二次污染；既适用于农村家庭，扩大规模后也适用于农村集体供水；为农村家庭去除水中硝酸盐提供了一种简单可行的办法。

附图说明

图1为本发明实施例的硝酸盐去除装置示意图。

图中标记：1-净化仓；2-饮水仓；3-米酒投注口（兼透气孔）；4-砂层；5-抽提的地下水；6-可控流速阀门；7-冲洗排水口；8-第一导管；9-用户取用水口；10-饮用水；11-漂白液投注口（兼透气孔）；12-地下含水层；13-水井；14-水泵；15-第二导管；16-第三导管。

具体实施方式

实施例:

某农村家庭日常饮用地下水含硝酸盐氮（NO3-N）浓度30mg/L，超过国家《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）制定的地下饮用水源硝酸盐氮（NO3-N）的标准浓度20mg/L、地表饮用水源硝酸盐氮（NO3-N）的标准浓度10mg/L。家庭日饮用水用量100L(不含其它日常用水，如洗衣，冲厕，拖地)。借助本发明技术，通过以下运行步骤实现硝酸盐氮（NO3-N）浓度降到2mg/L以下（结合图1）。

一、建立一个硝酸盐去除装置，包括净化仓1、饮水仓2、第一导管8、第二导管15、第三导管16和水泵14，其中净化仓1体积200L,饮水仓2体积150L；净化仓（1）位于饮水仓（2）上方；净化仓1顶部有米酒投注口（兼透气孔）3，内部装有抽提的地下水5；下部为砂层4，底部的一侧有冲洗排水口7；净化仓1通过第一导管8与饮水仓2相连，净化仓1中下部的一侧有可控流速阀门6；饮水仓2顶部为漂白液投注口（兼透气孔）11，内部装有饮用水10，底部的一侧有用户取用水口9；地下含水层12中的水井13通过第三导管16及水泵14相连，水泵14通过第二导管15与净化仓1相连；净化仓（1）和饮水仓（2）用不锈钢材质。

二、净化仓1蓄水：首先，关闭净化仓1和饮水仓2之间的可控流速阀门6，通过水泵14抽取硝酸盐污染的地下水，并充满净化仓1, 抽提的地下水5体积为150L(部分体积被砂层充填)。

三、添加米酒：通过净化仓1米酒投注口（兼透气孔）3一次性向净化仓1投加米酒体积22.5mL（酒精度30°，乙醇含量为0.24g/mL）。

四、初期酝酿：净化仓1静水放置2-3天，作为生物作用酝酿期。

五、低速自流：酝酿期过后，开启净化仓1与饮水仓2之间的可控流速阀门6，以低流速档（60mL/min）自流净化水至饮水仓2储蓄，保持一天24小时自流；净化仓1与第一导管8的连接处设置在砂层4上方15cm，避免流沙流入饮水仓2。

六、饮水漂白：净水仓1自流1天，往饮水仓2进水90L；待饮水仓2蓄水过半，往饮水仓2中加入10 mL漂白液消毒；饮水仓2出水中硝酸盐氮（NO3-N）浓度小于2mg/L，低于饮用水标准浓度，且没有亚硝酸盐和氨氮超标，pH值为7.5。

七、饮用水10通过饮水仓2底部用户取用水口9 取用。注意不宜生饮，同时应注意节约用水。

八、净化仓1续水：每天傍晚，向净化仓1注满抽提的地下水5，并一次性添加米酒15mL。

利用该发明，农村家庭可以自己动手、简单经济地去除地下水源中的硝酸盐;提供可饮用水80-100L;以家庭每天需要15mL米酒来计，500mL米酒能使用1个月，成本在3-4元。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。