包覆型纳米Fe~0-反硝化细菌联合去除地下水中硝酸盐技术研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:armstronger7026
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再生水灌溉、畜禽养殖以及垃圾填埋等生产生活方式严重威胁地下水环境,使地下水中硝酸盐的污染日益突出。虽然单独采用化学还原法或生物反硝化法修复地下水硝酸盐污染,在适宜的环境条件下均能取得一定的效果,但仍存在一些不足之处。国内外研究学者就将化学还原法和生物反硝化法联合起来用于去除地下水硝酸盐,取得了很好的效果。但多数研究者对生物-化学联合去除地下水硝酸盐的研究较少或未完整考虑地下水环境因素(如:溶解氧、低温、黑暗)的影响。基于此,本研究首先采用氩气除氧、低温冷却水循环、锡纸包覆反应器充分模拟地下水溶解氧、低温、黑暗的环境,通过室内实验比较了油酸包覆型纳米Fe0、反硝化细菌体系以及油酸包覆型纳米Fe0-反硝化细菌联合体系的脱硝效果。并通过批实验和模拟柱实验对包覆型纳米Fe0-反硝化细菌联合脱硝体系作了进一步的研究,得到以下结论:(1)在模拟地下水温度(15℃)、溶解氧(0.50mg·L-1)和黑暗的环境下,比较油酸包覆型纳米铁、反硝化细菌以及油酸包覆型纳米铁-反硝化细菌三种材料对N03-N降解效果及产物,发现油酸包覆型纳米铁-反硝化细菌组合方法对地下水N03-N的去除效率能达到96%以上,NH4-N转化率为16%左右,主要产物为气态氮。(2)从N03-N去除效果以及产物分析推测,油酸包覆型纳米铁与反硝化细菌在脱氮过程中是协同作用:在整个反应过程中,包覆型纳米铁与硝酸盐反应产生的OH-为反硝化细菌的生长繁殖提供适宜的pH环境:而在生物反硝化阶段,包覆型纳米铁与水反应产生的H2为自养反硝化细菌提供电子供体,保证了生物反硝化作用的进行:同时,生物反硝化作用过程中会产生有机酸,促进包覆型纳米铁的化学还原反应。(3)模拟地下水温度(15℃)和实验室室温(25℃)比较研究得出,25℃比15℃地下水N03-N去除率高18.6%,NH4-N生成率高13.7%;光照影响N02-N转化,反应过程中光照条件比黑暗条件N02-N转化率少12.3%;复合材料受初始pH的影响较小,反应体系自身对pH有一定调节作用。(4)模拟柱实验研究发现硝酸盐在油酸包覆型纳米铁-反硝化细菌混合填装的柱子中的去除效果较好。相比于分层填装,6d混合填装的N03-N去除率高14.3%,NO2-N转化率低12.9%,NH4-N生成率低27.1%;HRT(水力停留时间)越长,N03-N有足够的时间与油酸包覆型纳米铁-反硝化细菌接触反应,去除效果越好,6d HRT为4.72h的硝酸盐去除率比HRT为0.79h的高31.4%。
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