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砷(As)是地壳中第20号最丰富的元素,其浓度约为1.5 mg·L-1(占整个地壳的0.00001%)。其中,土壤中的砷浓度为1-10 mg·L-1,而海水中的砷含量仅为1.6μg·L-1。近年来,饮用高砷地下水所引发的地方性砷中毒现象逐渐引起人们的广泛关注。关于除砷方法以及常用去除手段所存在的二次污染问题已受到相关学者的关注。有研究表明,在众多除砷方法中利用氯化铁絮凝沉淀法除砷不仅成本低廉、易于操作,并且可以取得良好的除砷效果,已被广泛应用于饮用水除砷工艺中。然而,现阶段对运行参数的调节、清洗系统的建立及固体残渣的处理尚无系统研究,这严重影响了地下水As安全有效的去除和水处理系统的完善。另一方面,常见除砷方法——石灰沉淀法除砷后产生的大量废渣在堆放过程中由微生物所带来的二次污染问题也成为很多学者研究的焦点,且在一些机理研究方面尚存争议。本文在前人理论研究的基础上主要完成了两方面工作。第一,通过静态吸附实验、现场絮凝-直接过滤实验、扩展X射线精细结构光谱(EXAFS)及电荷分布多位络合模型(CD-MUSIC)研究了氯化铁(FeCl3)絮凝-直接过滤工艺对地下水中砷(As)的去除过程及机理。结果表明,采集的地下水中As的形态为五价(As(V)),浓度为40μg·L-1。现场柱实验直接过滤工艺中FeCl3投加量为1.5mg·L-1,92 h内可提供安全饮用水64 984 L,滤出液中As(V)浓度均低于10μg·L-1,满足饮用水要求。固体废物毒性浸出实验(TCLP)表明泥饼中As释放量为3.4μg·L-1,远低于美国环保局(EPA)限定值(5 mg·L-1),可安全存放于自然环境中。EXAFS和CD-MUSIC模型表明FeCl3絮凝去除地下水中As(V)存在两种机制:在pH=3~9.5范围内,As(V)主要以双齿双核吸附在氢氧化铁上而被去除;pH>9.5时,As(V)主要以沉淀的形式被去除。第二,利用静态和动态土柱试验初步研究了好氧砷还原菌Bacillus sp.SXB在砷迁移转化过程中的作用。结果表明,在静态试验中,菌株SXB可以有效还原吸附在针铁矿上的五价砷;在动态土柱试验中,由于原土中砷是以三价砷形式存在,因此不论是空白对照还是菌株SXB加入处理,出水中砷均为三价砷;当孔隙体积大于100时,铁的溶出开始增加。菌株SXB的加入,轻微地促进了土壤中砷的释放,而对铁的释放并没有明显影响。