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渗透性反应墙处理硝酸盐废水实验研究

作　者: 李建璧
导　师: 韩志勇
学　校: 兰州理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 渗透性反应墙（PRB）地下水硝酸盐玉米秸秆还原铁粉
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

近年来，地下水中硝酸盐污染日益严重，对地下水中硝酸盐污染的去除已成为当务之急。本文分析了地下水中硝酸盐污染现状及危害，对已有的硝酸盐处理方法如物理法、化学法、生物法进行了比较，得出渗透性反应墙技术对硝酸盐氮的处理是有发展前景的地下水原位修复技术。本文阐述了液体碳源和固体有机碳源的优缺点，对比了腐朽木、玉米和刨花作为碳源时有机物COD的释放量，综合比较后选择了玉米秸秆作为活性碳源，因为玉米秸秆在水中能持续稳定的降解为小分子有机物，完全可以给水中厌氧微生物（反硝化细菌）提供碳源。静态实验结果表明：玉米秸秆在水中浸泡过程中，腐解后有机物(用高锰酸盐指数COD_Mn表示)的浓度保持6-8mg/L，这个浓度完全能满足反硝化细菌所需的营养碳源；有机物的浓度不高，不会对地下水产生二次污染；玉米秸秆腐解过程中三氮的产量均很低，不会对硝酸盐氮的去除产生大影响；PH值在5-9时，反应过程中副产物NH₄⁺的累积量最小，同时这个PH值范围正好吻合天然地下水中的PH值范围（PH值为6-9），实验得出模拟的PRB运行条件，完全可以应用于实际地下水中。针对还原铁粉对硝酸盐氮还原产物中NH₄⁺产量过高的问题，本实验选取了利用玉米秸秆和还原铁粉作为渗透性反应墙的活性填充材料，对地下水中硝酸盐的污染物进行模拟处理，有效解决了副产物NH₄⁺浓度过高的问题。其过程主要是，玉米秸秆腐解产生的水溶性有机物给反硝化细菌提供碳源，另外污染物硝酸盐可以作为反硝化细菌的氮源，碳源和氮源的充足给异养反硝化细菌发生反硝化创造了的条件，从而使更多的NO₃^-、转化为NO、N₂O和N₂，减少了出水中的NH₄⁺浓度。在动态实验中，模拟实际地下水，控制进水流速。实验结果表明：用玉米秸秆和还原铁粉作为活性填充材料的渗透性反应墙技术，能高效去除地下水中硝酸盐污染物，待实验稳定后，连续出水中NO₃^-的浓度﹤2.0mg/L，完全达到地下水质量标准（GB/T14848-93）的要求（Ⅰ类水NO--3的浓度﹤2.0mg/L），对NO3的去除率能达到99%以上；实验出水中副产物NH₄⁺的浓度能降低到6mg/L左右，占去除NO₃^-浓度的10%左右。通过实验发现改变流速对出水中硝酸盐氮的去除影响不大。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-10
第一章绪论  10-20
  1.1 课题研究意义  10-11
  1.2 地下水中硝酸盐污染的来源、危害、与修复技术研究现状  11-18
    1.2.1 硝酸盐污染来源  11-12
    1.2.2 硝酸盐污染危害  12-13
    1.2.3 硝酸盐污染修复技术研究现状  13-15
      1.2.3.1 物理法  13-14
      1.2.3.2 化学法  14
      1.2.3.3 生物法  14-15
    1.2.4 国外研究现状  15-17
    1.2.5 国内研究现状  17-18
  1.3 选题依据  18-20
第二章渗透性反应墙（PRB）技术简介  20-26
  2.1 PRB 的出现  20-22
    2.1.1 PRB 的结构设计  21
    2.1.2 PRB 反应介质的选择  21-22
  2.2 PRB 处理硝酸盐污染废水的研究现状  22
  2.3 PRB 处理硝酸盐氮过程中的反应  22-23
  2.4 本实验工作  23-26
    2.4.1 本实验的研究内容  24
    2.4.2 本实验研究的技术路线  24-25
    2.4.3 本实验研究的特点  25-26
第三章渗透性反应墙 PRB 的静态实验研究  26-32
  3.1 营养碳源的选取  26-27
  3.2 实验材料  27-28
  3.3 实验研究  28-29
    3.3.1 玉米秸秆腐解研究  28
    3.3.2 反应介质配比批量实验研究  28-29
    3.3.3 PH 值的影响  29
  3.4 实验结果  29-32
    3.4.1 玉米秸秆腐解  29-30
    3.4.2 反应介质配比批量实验  30-31
    3.4.3 PH 值的影响  31-32
第四章渗透性反应墙 PRB 的动态实验研究  32-38
  4.1 实验装置  32-33
  4.2 反应柱填充  33
  4.3 填充厚度对实验的影响  33
  4.4 流速的影响  33-34
  4.5 动态实验研究  34-36
  4.6 实验分析  36-38
结论与展望  38-40
参考文献  40-45
致谢  45-46
附录 A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文  46

渗透性反应墙处理硝酸盐废水实验研究

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