运用批实验研究溶解氧对米酒去除硝酸盐的影响

为了判别不同溶解氧条件下脱氮效果和碳的需求量,在水温为25~30℃条件下,设置了缺氧、微氧和有氧3种输入条件,以及C/N分别为2.0、1.5两种碳源投放量开展实验。研究表明:溶解氧的存在对反硝化作用的启动有延迟作用,但影响较小。溶解氧对于反硝化过程并没有产生明显的抑制作用,但在溶解氧较低的情况下,反硝化速率更为理想。缺氧条件下,C/N的适宜值应低于1.5;微氧条件下的C/N适宜值在1.5~2.0;而在有氧条件下C/N=2.0时可高效去除硝酸盐。该研究可为农村地区家庭自行去除饮用水中硝酸盐的实际应用提供参考。     

2种生物反硝化法去除地下水中硝酸盐的研究

采用砂柱装置,在实验室研究了自养微生物和异养微生物2种生物反硝化方法对地下水中硝酸盐的去除效果。自养反硝化反应在以硫作为电子供体的硫/石灰石/细沙反应柱中进行,异养反硝化反应在石灰石/细沙反应柱中进行,进水增加乙醇作为外加碳源。实验结果用以比较2种反硝化方法在硝酸盐去除率、微生物反应动力学和反应产物三者的异同。结果表明,自养反硝化反应中NO3--N去除率达95.4%,异养反硝化反应去除率可达99.3%;分别与Monod微生物0级、1/2级和1级反应动力学方程进行拟合,2种反硝化反应均符合1/2级微生物反应动力学,适合用1/2级微生物反应方程描述;在反应结束阶段,自养反硝化主要反应产物SO42-出水浓度低于250mg/L,异养反硝化副产物CH3OO-易成为二次污染源,异养反硝化的反硝化速率明显高于自养反硝化反应。     

过硫酸盐去除石灰土介质中汽油BTEX的效果及乙醇的影响

为了认识岩溶区石灰土含水介质中化学氧化联合生物降解去除燃油苯系物的效果,以汽油中的苯、甲苯、乙苯和二甲苯（BTEX）作为 污染物,通过批实验研究过硫酸盐（PS）联合硝酸盐去除汽油BTEX的效果,并认识不同浓度乙醇（EtOH）存在时带来的影响及化学氧化与反硝化联合修复的可能性.结果表明,在35 d内各组的BTEX去除率均达到91.00%以上,PS化学氧化能有效地去除BTEX.在不含EtOH及含EtOH 初始浓度为500和5000 mg·L^-1的情况下,BTEX浓度在第65 d时分别为未检出、0.226 mg·L^-1、0.243 mg·L^-1,去除率分别为99.98%、99.00%、98.70%,其中,苯的去除率分别为99.98%、97.01%、93.32%.随着EtOH浓度的增加,苯的去除受到抑制,EtOH对BTEX的化学氧化具有阻碍 作用.石灰土介质中高铁含量对PS具有活化能力,高含量有机质能促进PS分解,并导致pH值回升,出现反硝化作用和硫酸盐还原作用,有利于生物降解作用的恢复.     

岩溶管道中苯和甲苯自然衰减与反硝化增强修复实验研究

利用碳酸盐岩管道模型调查了不同流量条件下苯和甲苯的自然衰减行为,以及通过添加高浓度硝酸盐了解苯和甲苯的增强生物修复效果。结果表明:1岩溶管道中苯和甲苯存在明显的自然衰减,有氧降解是其重要的路径;2管道流量越大,对苯和甲苯浓度的衰减越不利;3添加硝酸盐难以促进反硝化去除苯和甲苯。影响自然衰减和增强修复效果的主要因素除了管道流量外,更主要的可能是由于管道内固体表面积小而不利用于微生物生长与发育。     

岩溶地下河反硝化作用的有限性——一个碳酸盐岩管道的实验研究

反硝化作用是公认的去除水体中硝酸盐的路径,但相比于多孔介质,岩溶地下河中反硝化效果具有不确定性.为更好地认识岩溶地下河中反硝化效果,本研究利用天然碳酸盐岩管道几何模型,以乙醇为可利用电子供体(碳源),示踪了控制流速条件下管道流中反硝化作用,并辅以多孔介质流实验进行对比.反应示踪、地球化学印迹和微生物检测结果表明:当碳源缺乏时,反硝化作用没有明显启动的迹象;一旦补充了碳源,溶解氧、硝酸盐浓度和质量都出现了明显衰减,并且有中间产物亚硝酸盐产生,水体碱度增加.然而,即使在碳源充足情况下,管道流中反硝化强度却明显比多孔介质流中强度低,两者硝酸盐生物去除率分别为39.4%和大于99%,生物降解速率分别为0.113和10.8 mg·L~(-1)·h~(-1).推测其原因,一是碳酸盐岩管道内固体表面积与水体积比值低,固体吸着条件不利于微生物生长与发育,降低了硝酸盐去除率;二是管道富含的溶解氧可能延迟了反硝化作用启动,溶解氧降至3.0 mg·L~(-1)左右时硝酸盐浓度才有明显衰减.相比之下,其它环境因素如p H值和温度没有出现明显变化.该研究意义在于:岩溶管道流反硝化去除硝酸盐的潜能是存在的,但即使可利用碳源充足仍具有明显的局限性,这可能意味着岩溶地下河一旦遭受硝酸盐污染,其作为饮用水源的安全风险更大.     

乙醇在地下水硝酸盐原位去除中的可利用性

由于地下水中溶解氧的约束与电子供体的缺乏,地下水硝酸盐污染的原位修复十分困难。论文通过实验室微元体、砂柱和含水砂槽实验研究,发现:乙醇作为电子供体,容易被普遍存在的反硝化菌利用,同时导致硝酸盐被快速去除,且没有亚硝酸盐积累;含水介质中的溶解氧对该过程影响是短暂的,有限的溶解氧被率先利用后,硝酸盐去除速率明显加快;乙醇不会被含水介质吸附,迁移能力强,其羽状体中溶解氧与硝酸盐通常是低浓度的,甚至是缺失的。用乙醇作为电子供体,促进地下水硝酸盐原位修复,投注简便,不要外来微生物接种,具有很强的可利用潜力。     

利用米酒为碳源去除农村家庭饮用地下水中硝酸盐的现场试验研究

农村地区地下水硝酸盐污染给家庭饮用水安全带来了影响。为验证米酒作为反硝化碳源在去除饮用水硝酸盐实践中的可利用性,选取桂林市漓江东区白竹干村2个家庭作为试验点,抽取当地地下水作为试验用水,利用简易砂桶装置进行现场试验研究。结果表明,在农村家庭环境下,以碳氮比(C/N)为1. 5~2. 2投放米酒,地下水中硝酸盐的去除率可达100%,且具有良好的稳定性;总氮浓度明显下降,亚硝酸盐和氨氮积累不明显,未超过我国饮用水标准;乙酸盐含量因碳源过量而积累,同时总有机碳也略有增加,试验点出水p H值比进水大约提高0. 8个单位。利用米酒作为碳源去除地下水中硝酸盐的处理方法对农村家庭保障饮用水安全具有显著的可实践价值。     

汽油中典型苯系物在静止水相中的溶解及乙醇增溶效应研究

汽油中典型苯系物(苯、甲苯、乙苯和3种二甲苯的同分异构体,统称BTEX)在含水介质中的溶解情况直接关系到下游BTEX污染程度和污染范围,是汽油泄漏区制定污染场地修复计划的关键资料。为探究汽油BTEX在静止水相中的溶解情况及乙醇对BTEX溶解的影响,利用微元体开展了传统汽油和乙醇汽油(乙醇体积分数10%)静态溶解批实验。结果表明:在静止水相中,油水体积比为1∶70的条件下,水相中BTEX浓度在前9天呈线性快速上升,第13天后进入平衡状态,平衡质量浓度为119.63～130.76mg/L,溶解速度为8.39～13.75mg/(L·d)。乙醇对汽油中的BTEX有一定增溶作用,但效果不明显,且BTEX在乙醇汽油中的溶解速度比传统汽油慢。砂层对BTEX存在吸附作用,可以增强BTEX的溶解。Raoult定律能较好地预测汽油BTEX在静止水相中的溶解,其中高溶解度组分苯和甲苯的实测浓度与预测浓度较为接近。     

几种含水介质中过硫酸钠去除苯系物/乙醇的效果和影响

为探究含水介质中过硫酸钠去除乙醇汽油主要组分苯系物(苯、甲苯、乙苯和二甲苯简称BTEX)和乙醇的效果,选用石灰土、玄武岩风化土、花岗岩风化土、白云石、河砂等5种不同特性的介质,在室温下开展批实验研究.结果表明,在自然条件下,乙醇的降解速率由大到小顺序为玄武岩风化土石灰土河砂花岗岩风化土白云石,乙醇容易被微生物降解且会阻碍BTEX的微生物降解;在单纯的化学氧化条件(灭菌)下,BTEX比乙醇更容易被过硫酸钠氧化去除.其中,石灰土和玄武岩风化土BTEX去除率分别为94.2%和97.6%,乙醇去除率分别为16.9%和37.0%;河砂、花岗岩风化土及白云石BTEX的去除率均大于99%,乙醇去除率在67.4%—73.6%之间.在未灭菌条件下,过硫酸钠化学氧化显著抑制玄武岩风化、花岗岩风化土、河砂中固有的微生物作用,但对石灰土介质的影响较小.介质固有的有机质以及过硫酸钠引起的pH降低,都会影响过硫酸钠对污染物的去除,而介质中铁氧化物的作用需要进一步评价.     

岩溶裂隙含水层中石油类污染物的迁移与水力截获

对淄博市岩溶地下水遭受石油类污染的研究结果表明，在石灰岩含水层中，岩溶裂隙的发育对石油类污染物侵入地下水的运移过程具有控制作用，石油类污染物沿岩溶裂隙通道运移，在通道延伸的深部可以有高于浅层的检出，水力截获方法去除地下水中石油类污染物是有效的，但水力截获孔的位置应就近污染物集中检出带布置，尽量远离水源地，并正常运行。