采用零价铁-缓释碳修复氯代烃污染地下水的中试研究

针对受氯代烃污染的地下含水层,采用零价铁-缓释碳技术进行修复中试研究。中试期间,向地下9～18 m受氯代烃污染的含水层(体积900 m3)注入7 200 kg零价铁-缓释碳药剂。对地下水中污染物进行定期监测,结果显示:零价铁-缓释碳技术可以高效地将地下含水层中的氯代烃污染物脱氯降解。其中1,2-二氯乙烷的去除率达99.90%以上,1,1-二氯乙烷的去除率达86.00%以上,氯仿的去除率达98.00%以上。在零价铁-缓释碳还原体系存在的条件下,1,2-二氯乙烷、1,1-二氯乙烷和氯仿三种污染物的半衰期分别为46,115,70 d。研究证明:零价铁-缓释碳技术可以高效地修复被氯代烃污染的地下含水层,并且修复期较短,对氯代烃类污染场地地下水的修复有重要的实用价值。     

微米铁复合生物碳源对地下水中1,2-二氯乙烷的高效去除

1,2-二氯乙烷(1,2-DCA)是一类地下水中常见的难降解饱和氯代烃,为探究厌氧条件下零价铁(ZVI)协同生物作用对其降解规律,采集北京市某氯代烃污染场地地下水及含水层土壤,利用微宇宙实验体系,通过添加由微米级零价铁(mZVI)、生物碳源及营养组成的复合药剂,考察不同条件下1,2-DCA的去除效果,并对地下水理化参数的变化进行长期监测.结果表明:复合药剂添加量为3%时,恒温、避光、匀速振荡的反应条件下,15 d内地下水中的1,2-DCA即可降至低于检出限.中性pH及SO_4~(2-)的存在更有利于1,2-DCA的脱氯降解. 30 d后仅检测到体系中明显的乙烯产生,推测双脱氯消除为1,2-DCA在该体系内的主要降解途径.此外,复合药剂加入后,地下水可长时间维持较低的氧化还原电位(-100～-300 m V)、溶解氧(0. 5 mg·L~(-1))以及适宜的pH值(6. 5～7. 5),利于厌氧微生物活性的维持及脱氯反应的进行.     

微米铁复合生物碳源对地下水中1,2-二氯乙烷的高效去除

1,2-二氯乙烷(1,2-DCA)是一类地下水中常见的难降解饱和氯代烃,为探究厌氧条件下零价铁(ZVI)协同生物作用对其降解规律,采集北京市某氯代烃污染场地地下水及含水层土壤,利用微宇宙实验体系,通过添加由微米级零价铁(mZVI)、生物碳源及营养组成的复合药剂,考察不同条件下1,2-DCA的去除效果,并对地下水理化参数的变化进行长期监测。结果表明:复合药剂添加量为3%时,恒温、避光、匀速震荡的反应条件下,15d内地下水中的1,2-DCA即可降至低于检出限。中性pH及SO42-的存在更有利于1,2-DCA的脱氯降解。30d后仅检测到体系中明显的乙烯产生,推测双脱氯消除为1,2-DCA在该体系内的主要降解途径。此外,复合药剂加入后,地下水可长时间维持较低的氧化还原电位(-100~-300mV)、溶解氧(0.5mg·L-1)以及适宜的pH值(6.5~7.5),利于厌氧微生物活性的维持及脱氯反应的进行。     

某石油污染含水层降解能力地球化学评估

含水层降解能力是石油类污染场地监控自然衰减需获取的重要参数.通过测定某石油污染场地地下水电子供体（苯系物、化学耗氧量）和电子受体/产物（DO、NO₃^-、Mn²⁺、Fe²⁺、SO₄^2-和HCO₃^-）等地球化学指标,分析了电子供受体分布规律,确定了电子受体背景值,采用传统地球化学评估法,计算了所有单井降解能力;在此基础上,引入累积概率曲线法,更科学的评估了场地含水层降解能力,结合地下水更新能力,估算了污染物降解速率;同时,划分了含水层降解能力强弱区.结果显示：该场地单井降解能力为36.49~70.05mg/L,其累积概率拟合曲线符合F（x）=0.008e^0.07x指数模型,以此评估含水层降解能力为57.83mg/L.以径流量132m³/d估算地下水更新能力,估算污染物降解速率为2790kg/a;强降解能力区位于下游源区,面积约为5100m²,占场地总面积的5.3%;地下水中硫酸盐、硝酸盐消耗严重,强化硫酸盐还原和反硝化作用可能是该场地管理修复的一个有效方法.     

1,2-二氯乙烷自然衰减过程中模拟饱和含水层的氧化还原条件变化

为研究自然条件下饱和含水层中1,2-DCA(1,2-二氯乙烷)的自然衰减过程及该过程中含水层氧化还原环境的变化特征,利用室内连续水流土柱模拟饱和含水层,研究生物降解作用对1,2-DCA自然衰减的贡献以及饱和含水层环境条件的动态变化规律. 初始ρ(1,2-DCA)为50 mg/L,模拟地下水流速为450 μL/min,模拟试验连续进行30 d,分别监测ρ(1,2-DCA)和水环境指标. 结果表明,1,2-DCA自然衰减的一级速率常数为0.068 9 d-1,其中生物降解作用的贡献率为6.34%. 1,2-DCA自然衰减过程中,NO₃-首先充当生物降解的电子受体,随后Fe3+、SO₄2-依次发生反应,土柱内部不同高度出现了氧化还原分带,分别是硫酸盐还原带、铁盐还原带、硝酸盐还原带.      

阴极电催化还原降解水中三氯乙烯实验研究

三氯乙烯是地下饮用水中的主要有机污染物之一,广泛应用于金属加工、电子和干洗等行业,由于其土壤吸附性弱、水溶性低,所以很容易在地下水中积累,严重影响人体健康。文章利用独立设计的电化学双室反应装置,进行了阴极电催化还原法降解水中三氯乙烯的实验,并选择了检测降解产物较好的DB-VRX色谱柱,探讨了不同电极电势、电子供体及用量对三氯乙烯降解效果的影响,获得了水相体系中降解三氯乙烯的最佳实验条件。当采用DB-VRX色谱柱,固定阴极电势-0.45V(vs.NHE),电子供体为甲酸0.4 g/L,三氯乙烯初始浓度约为10 mg/L时,经过44 h反应,三氯乙烯的降解率达到了58.2%,并生成二氯甲烷、三氯甲烷等产物。通过GC-MSD对降解产物进行分析,提出了阴极电催化还原降解水中三氯乙烯的机理。     

典型农药污染场地地下水中氯代脂肪烃自然衰减研究

氯代脂肪烃（CAH）污染地下水在我国化工行业场地中十分普遍,严重影响场地再开发利用和周边居住人群的健康安全.监测自然衰减（MNA）修复技术是污染场地地下水修复技术中最具有效性和高成本效益的方法之一,而目前我国应用MNA技术修复污染场地还处于试点阶段,没有完整实施MNA技术的工程应用实例.以某农药场地地下水中CAH为研究对象,从CAH污染物的浓度变化、天然生物降解现状评价和衰减速率3个方面开展为期4年的CAH自然衰减修复实践研究.研究结果表明,监测井MW2-1为核心污染区,主要污染物为1,2-二氯乙烷（1,2-DCA）、氯乙烯（VCE）、氯仿、顺-1,2-二氯乙烯、1,1-二氯乙烷和氯乙烷,浓度呈波动式下降趋势,且下降趋势明显.除了MW2-1的VCE和1,2-DCA、MW2-5的VCE以及MW2-2的1,2-DCA的浓度高于风险控制值,其他点位污染物浓度均低于相应风险控制值.基于典型地球化学参数开展的微生物降解评估结果表明,该地块大部分区域微生物降解能力不足,而在污染物浓度比较高的监测点位,微生物具有显著的降解能力.地下水中CAH衰减速率范围为0.0001～0.0040 d^-1...     

利用生物渗透性反应墙修复地下水Cr(VI)污染的数值模拟

为降低地下水中的Cr (VI)污染,选择生物反应过程中常见的电子供体(糖蜜)和连二亚硫酸盐分别作为渗透性反应墙(PRB)的反应材料和生物杀灭剂,以期能促进生化反应还原Cr (VI)的同时还能阻止生物堵塞效应.采用PFLOTRAN软件模拟以糖蜜为反应材料和连二亚硫酸盐为生物杀灭剂的PRB修复非均质含水层中重金属污染的生物化学反应过程.结果表明,该PRB技术能有效降低Cr (VI)浓度至0.1mg/L以下;提高生物杀灭剂的注入浓度,注入速率以及降低糖蜜初始浓度可避免生物堵塞效应,达到修复Cr (VI)污染与提高PRB使用寿命的双重目标.研究成果可为类似场地地下水重金属污染修复的最优设计方案提供决策依据.     

氢基质自养微生物还原降解水中溴酸盐的可行性

BrO₃-（溴酸盐）作为饮用水中存在的2B级潜在致癌物已引起社会公众的广泛关注.微生物还原降解是一种净化水中BrO₃-的有效途径.基于序批式试验,研究了厌氧条件下微生物利用氢气作为电子供体还原降解水中BrO₃-的可行性及关键影响因素.结果表明,氢自养微生物能利用氢气为电子供体、BrO₃-为电子受体,将BrO₃-完全还原成一种稳定的无毒的终产物Br-.在120 h的反应期内,ρ（BrO₃-）从初始时的1.02 mg/L降至0.56 mg/L（去除率为44.5%）,最高去除速率达0.26 mg/（L·d）,出水ρ（Br-）相应地升至0.29 mg/L.对照处理中,ρ（BrO₃-）和ρ（Br-）均没有明显的降低和升高趋势.影响因素试验表明,NO₃--N和SO₄2-作为常规氧化性污染物（电子受体）,反硝化和SO₄2-还原对BrO₃-还原耗氢产生了竞争,致使BrO₃-生物还原过程受到电子供体的竞争性抑制.反硝化对BrO₃-还原效率的影响程度比SO₄2-还原更加强烈.初始ρ（BrO₃-）对氢自养微生物还原降解BrO₃-效率有较大影响.氢自养微生物还原降解BrO₃-最适宜的pH范围处于7.0~7.5之间.研究显示,利用氢气作为电子供体的氢自养微生物将BrO₃-还原成无毒的Br-是一种较为可行的生物处理技术或手段.      

复合有机污染物在含水层介质表面的吸附性能

为明确氯代烃芳香烃类复合污染物在含水层介质上的吸附特性,选取甲苯、苯、1,2-二氯丙烷,1,2,3-三氯丙烷（TCP）作为典型污染物开展吸附试验,结果表明吸附过程符合Henry线性模型,分配系数K_p值分别为0.38,0.41,0.73,1.00kg/L,污染物在细砂上的吸附强度顺序为甲苯>苯> 1,2-二氯丙烷> TCP;竞争吸附试验结果表明,苯可以明显促进甲苯在细砂介质上的吸附,而甲苯抑制了苯的吸附;1,2-二氯丙烷抑制TCP在细砂介质上的吸附,而TCP对1,2-二氯丙烷的吸附影响并不明显.TCP在含水层介质上的吸附量随甲苯浓度增加而增大;当甲苯初始浓度<2mg/L时,TCP对于甲苯在含水层介质上的吸附起促进作用,当甲苯的初始浓度³2mg/L时,TCP对于其在含水层介质上的吸附起抑制作用.     

不同有机物对厌氧氨氧化耦合反硝化的影响

通过连续试验和血清瓶批式试验研究了不同种类有机物对厌氧氨氧化耦合异养反硝化脱氮性能的影响.结果表明,从TN去除率来看,对耦合反应器的影响:苯甲酸钠<邻苯二酚<间苯二酚<丙酸钠<乙酸钠;苯甲酸钠、邻苯二酚、间苯二酚、丙酸钠和乙酸钠对厌氧氨氧化菌的影响很小.苯酚反硝化菌能利用苯甲酸钠、邻苯二酚、间苯二酚、丙酸钠和乙酸钠作为电子供体进行反硝化.不同有机物对苯酚反硝化菌的影响不同,进而影响苯酚反硝化菌与厌氧氨氧化菌之间的协同和竞争关系.苯甲酸是苯酚降解过程中可能的中间产物.     

不同电子供体下三氯苯酚的还原脱氯机制研究

研究了葡萄糖、乳酸钠、丙酮酸钠、乙酸钠这4种电子供体条件下,2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-trichlorophenol,2,4,6-TCP)的降解效果及其还原脱氯途径.结果表明,与葡萄糖的作用相比,乳酸钠、丙酮酸钠、乙酸钠均可有效提高2,4,6-TCP的脱氯效果,其中乳酸钠能作为一类缓释氢物质持续供给2,4,6-TCP还原脱氯所需电子.外加电子供体可提高微生物体内基质代谢脱氢酶活性,反应240 h后,4种电子供体体系中脱氢酶活性增长依次为21.49%、25.78%、136.85%和139.3%.2,4,6-TCP还原脱氯的主要产物包括2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,2,4-DCP)、4-氯苯酚(4-chlorophenol,4-CP)和苯酚,其中乙酸钠作为电子供体时,4-CP为其主要降解产物,转化率达到22%以上.     

电子供体对地下水中高氯酸盐生物去除的影响研究

通过静态实验,考察了电子供体类型及用量对厌氧条件下微生物去除地下水中高氯酸盐的影响.结果表明,电子供体醋酸盐和H₂的加入,可以明显提高ClO₄^-的去除率,驯化后的微生物去除ClO₄^-的速率比未加入电子供体时提高约1.4~3倍.Monod动态模型能很好地拟合两种电子供体环境下ClO₄^-的微生物去除过程,分别以醋酸盐和H₂作为电子供体时,基质半饱和常数K_s为12.6 mg·L^-1和2.2 mg·L^-1,最大比基质消耗速率V_m为0.45 d^-1和0.08 d^-1.动力学参数表明,本实验条件下,异养型混合菌去除ClO₄^-的效果明显优于自养型混合菌;在少数受高浓度ClO₄^-污染的地下水环境中,为了提高ClO₄^-的去除速率只有通过增加菌体浓度或提高微生物酶的活性来实现.随着电子供体醋酸盐用量增加,ClO₄^-的(比)消耗速率逐渐增大.当初始CH₃COO^-与ClO₄^-的比例为3.80 mg(COD)/mg(ClO₄^-)时,比消耗速率v最大(0.27 d^-1).     

异化Mn(IV)还原耦合降解卡马西平及双氯芬酸

本文以卡马西平（CBZ）和双氯芬酸（DCF）2种代表性有机药物作为目标污染物,嘉陵江沉积物中提取的微生物作为菌源,利用锰矿物为填料的厌氧生物滤柱探究了异化锰还原过程对CBZ和DCF的处理效果.同时研究了外加有机碳源（乙酸钠）和MnO₂对异化锰还原去除CBZ和DCF过程的影响.结果表明,在无外加乙酸钠和MnO₂时,厌氧生物滤柱对10μg/L的CBZ和DCF能分别实现25.23%和32.44%的去除.其中异化锰还原贡献的去除率分别为2.81%和14.87%,而外加0.5g/L乙酸钠和25g MnO₂均能提高异化锰还原过程中对CBZ的处理效果（分别提高6.35%和4.63%）,但对DCF的去除无显著影响.本试验可为难降解有机药物的降解提供新的思路.     

磷酸铁污泥的生物还原释磷及其影响因素研究

以污水处理厂化学除磷工艺产生的磷酸铁(FePO4)污泥为研究对象,在厌氧条件下,考察了铁还原细菌(IRB)还原FePO4释放磷的可行性,并探讨了不同碳源、C/Fe摩尔比、添加蒽醌-2,6-二磺酸盐(AQDS)对IRB利用FePO4还原释磷的影响.研究结果表明,通过驯化可从普通活性污泥富集IRB,且利用IRB可对难溶性沉淀FePO4进行生物还原.IRB能够利用葡萄糖、乙酸钠及丙酸钠作为唯一电子供体,使FePO4发生异化还原,产生Fe(Ⅱ)并释放磷酸盐,且泥水混合液中Fe(Ⅱ)累积量与上清液中磷累积量变化趋势一致.在等摩尔碳量前提下,葡萄糖为碳源时释磷率可达51.6%,比乙酸钠和丙酸钠分别高13.8%和20.3%;以葡萄糖为碳源,C/Fe摩尔比为5:1时释磷率最大;添加电子穿梭体AQDS可使FePO4污泥释磷率提高12.6%.     

共基质模式下铁盐脱氮反应器的运行性能及微生物学特征

铁盐作为自养反硝化电子供体时,被氧化产生的高价铁易于沉淀,使得反硝化微生物表面产生"铁壳",其抑制微生物的活性,甚至导致微生物死亡.为解决自养铁盐脱氮反应器因"铁壳"包被而导致的反应器效能下降问题,本文采用共基质模式培养铁盐脱氮反应器,即在反应器进水中适量添加少量乙酸钠,作为有机电子供体,以期实现铁盐脱氮反应器的高效、稳定运行.结果表明,添加适量有机物可使得铁盐脱氮反应器高效稳定运行,效能(以N计)达0. 51 kg·(m3·d)-1,稳定运行约30d.共基质模式下,反应器运行期间始终可以检测到异养菌.结合污泥的TEM检测结果,发现在铁盐脱氮反应器稳定运行期间,异养菌是铁盐脱氮主力军,其独特的铁盐代谢方式可有效避免铁壳形成.本项研究有效解决了铁盐脱氮过程中微生物"铁壳"包被难题,将助力于自养脱氮技术的研发及应用.     

不同基质作为电子供体时四氯乙烯的降解研究

将取回的厌氧污泥进行培养、驯化,并用驯化好的厌氧污泥进行PCE的厌氧生物降解研究。实验选用甲醇、乳酸盐和醋酸盐作为电子供体,对PCE的降解进行研究。实验结果表明:PCE通过还原脱氯实现其降解,在本实验条件下PCE的降解均符合一级反应动力学。通过对反应速率常数(k)的比较发现,乳酸盐是最有效的电子供体。     

场地地下水1,2-二氯乙烷污染的修复实验与数值模拟研究

为筛选适宜的地下水中1,2-DCA(1,2-二氯乙烷)污染的修复方法,本文开展原位修复包括化学氧化清除技术、监测自然衰减技术及其集成技术的有效性研究.首先通过室内实验,研究高铁酸钾和过氧化氢这两种不同氧化剂对1,2-DCA化学清除的效率以及清除过程中对地下水化学环境的影响.结果表明,高铁酸钾和过氧化氢均能有效的进行化学...     

不同共基质条件下上流式厌氧污泥床反应器中硝基酚的降解研究

用实验室规模的2个UASB反应器,分别研究了以葡萄糖和乙酸钠为共基质条件下3-硝基酚(3-NP)和2,6-二硝基酚（2,6-DNP）的降解效果.结果表明,对3-NP的降解,用葡萄糖作共基质的效果明显好于以乙酸钠为共基质;而对2,6-DNP的降解,乙酸钠作共基质效果更好.在含3-NP废水厌氧降解实验中,保持进水COD浓度为2 500 mg/Ｌ左右,HRT为26 h,以葡萄糖为共基质时,进水3-NP浓度可提高到254.6 mg/Ｌ,3-NP的去除率保持在99.0%以上;以乙酸钠为共基质时,保持HRT为30 h,3-NP浓度可提高到71.6 mg/Ｌ,3-NP去除率在90.0%以上.在含2,6-DNP废水厌氧降解实验中,保持进水COD浓度在2 500 mg/Ｌ左右,HRT为35 h,以葡萄糖为共基质时,2,6-DNP浓度可提高到170.0 mg/Ｌ,2,6-DNP的去除率保持在98.0%以上;以乙酸钠为共基质时,保持HRT为30 h,2,6-DNP最大浓度可提高到189.5 mg/Ｌ,2,6-DNP的去除率在99.2%以上.