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油页岩开采利用中页岩油对地下水污染的原位生物修复研究

作 者: 马然
导 师: 王显胜; 王晓东
学 校: 吉林大学
专 业: 环境工程
关键词: 油页岩 地下水 页岩油 生物修复
分类号: X523
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 77次
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内容摘要


近年来,由于能源紧缺,石油、煤炭等价格不断上涨,世界各国都在寻找新型、洁净、经济的替代能源。油页岩作为储量巨大的石油替代资源,具有广阔的应用前景。但油页岩在开采利用过程中产生的页岩油对周围水土环境,尤其是地下水,造成了严重污染,并对人类的身体健康带来危害。故探索一种对页岩油污染的地下水的修复技术十分必要。本论文首先利用实验室筛选出的总石油烃降解菌对页岩油进行降解特性研究,并通过页岩油初始浓度、接种量、pH值、辅助氮源、辅助磷源,优化了降解条件:在低温(10℃)、120r/min条件下,菌群降解地下水中页岩油的最佳pH为7‐8,接种量为5mL(8×10~7个/mL),初始浓度为200mg/L,辅助氮源为氯化铵(0.01%),辅助磷源为磷酸二氢铵(0.01%)。在此最佳条件下,反应4天后页岩油质量浓度为33.94mg/L,降解菌群对页岩油及COD的去除率分别为83.03%及67.58%。通过对降解过程的动力学研究分析可知,页岩油初始浓度为20mg/L时的降解符合一级动力学方程,50‐300mg/L时的降解符合零级动力学方程。利用优化的最佳降解条件,采集页岩油污染的地下水,选用活性炭作为填充介质及微生物的载体,采用渗滤槽进行室内模拟生物反应墙原位修复研究。模拟实验进水页岩油浓度为15±0.5mg/L时,运行90天,初期阶段测得出水的页岩油浓度先逐渐升高,在第37天时达到最高值(0.17mg/L),而后又逐渐降低,模拟槽运行到后期页岩油出水浓度趋于稳定状态,模拟系统对油页岩开采利用中受污染的地下水中的页岩油去除率达99.6%,具有良好的修复效果。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-11
第一章 绪论  11-23
  1.1 油页岩概述  11-13
  1.2 油页岩开采利用中有机污染物对环境的污染及危害现状  13-17
    1.2.1 油页岩开采利用中有机污染物对环境的污染现状  13-16
    1.2.2 油页岩开采利用中有机污染物对环境的危害  16-17
  1.3 有机污染物对地下水污染的治理与修复  17-21
    1.3.1 异位修复技术(Ex-Situ)  18
    1.3.2 原位修复技术(In-Situ)  18-21
      1.3.2.1 渗透性反应墙修复技术  19-20
      1.3.2.2 地下水曝气技术  20
      1.3.2.3 生物修复技术  20-21
  1.4 研究的内容目的意义及技术路线  21-23
    1.4.1 研究的内容及目的意义  21-22
    1.4.2 研究技术路线  22-23
第二章 地下水中页岩油生物降解的特性研究  23-35
  2.1 实验部分  23-26
    2.1.1 主要实验材料与设备  23-24
      2.1.1.1 主要实验试剂  23
      2.1.1.2 主要实验设备  23-24
      2.1.1.3 实验菌种  24
      2.1.1.4 培养基及培养条件  24
    2.1.2 测试方法  24-25
    2.1.3 实验方法  25-26
      2.1.3.1 降解菌的驯化培养  25
      2.1.3.2 降解时间对降解效果的影响  25
      2.1.3.3 地下水中页岩油初始浓度对降解效果的影响  25
      2.1.3.4 接种量对降解效果的影响  25
      2.1.3.5 pH 值对降解效果的影响  25-26
      2.1.3.6 辅助氮源对降解效果的影响  26
      2.1.3.7 辅助磷源对降解效果的影响  26
      2.1.3.8 最佳降解条件对降解效果的影响  26
      2.1.3.9 降解菌对页岩油降解动力学  26
  2.2 结果与讨论  26-34
    2.2.1 降解时间对降解效果的影响  26-27
    2.2.2 地下水中页岩油初始浓度对降解效果的影响  27-28
    2.2.3 接种量对降解效果的影响  28-29
    2.2.4 pH 值对降解效果的影响  29-30
    2.2.5 辅助氮源对降解效果的影响  30-31
    2.2.6 辅助磷源对降解效果的影响  31-32
    2.2.7 最佳降解条件对降解效果的影响  32-33
    2.2.8 降解菌对页岩油的降解动力学  33-34
  2.3 本章小结  34-35
第三章 地下水中页岩油的室内模拟生物修复效果研究  35-47
  3.1 实验部分  35-40
    3.1.1 主要实验材料与设备  35
    3.1.2 实验装置  35-37
      3.1.2.1 模拟槽填装的反应墙介质  35-36
      3.1.2.2 模拟槽系统  36-37
    3.1.3 测试方法  37-38
      3.1.3.1 渗透系数测定  37
      3.1.3.2 介质孔隙率的测定  37-38
      3.1.3.3 页岩油的测定  38
    3.1.4 实验方法  38-40
      3.1.4.1 功能菌的固定化  38
      3.1.4.2 模拟槽填装  38-39
      3.1.4.3 模拟槽的运行  39-40
  3.2 结果与讨论  40-45
    3.2.1 页岩油在模拟槽中的分布  40-42
    3.2.2 模拟槽系统运行过程中 DO 值的变化  42-43
    3.2.3 模拟槽系统对地下水中页岩油的修复效果  43-45
  3.3 本章小结  45-47
第四章 结论与建议  47-49
  4.1 结论  47
  4.2 建议  47-49
参考文献  49-54
攻读硕士期间发表的学术成果  54-55
致谢  55

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境污染及其防治 > 水体污染及其防治 > 地下水
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