地层介质对垃圾渗滤液的pH缓冲性能研究

通过一维土柱穿透实验和静态实验,分别从空间和时间2方面研究了不同天然地层介质对垃圾渗滤液的PH缓冲性能.结果表明,细砂、粉砂和粘土的本底pH缓冲容量分别为79.9·pH-1 mmol/kg、207.5·pH-1 mmol/kg、456.4·PH-1 mmol/kg.受垃圾渗滤液污染后,除细砂外,随着时间的延长、离污染源距离的减小,每种介质总的pH缓冲容量都逐渐减小;其中碳酸钙缓冲体系的缓冲容量均逐渐增大;硅酸盐、阳离子交换缓冲体系的缓冲容量无明显变化;铝、氧化铁缓冲体系的缓冲容量逐渐减少,但土壤铝缓冲体系的缓冲容量则呈现出先增大后减少的趋势.细砂各个缓冲体系的缓冲容量随时、空变化均呈现出略微增大的趋势.4种介质对渗滤液的pH缓冲能力的顺序是:细砂<粉砂<粘土<土壤.土壤、粘土对垃圾渗滤液有较好的pH缓冲性能,同时对渗滤液中各种污染物的迁移,扩散也有较好的控制作用.     

垃圾渗滤液对地下水污染的PRB原位处理技术

以被垃圾渗滤液污染的地下水为研究对象,分别用零价铁、零价铁和活性炭、零价铁和沸石的混合物作为反应介质,设计了3种地下可渗透反应器(PRB),分别为反应器A、B和C,对PRB技术治理污染地下水的可行性和有效性进行实验模拟研究.反应器的设计充分考虑了反应器的渗透能力与周围地层介质渗透能力的关系.实验结果表明:反应器A、B、C对COD的去除率分别达到80%、90%、70%以上,BOD₅/COD值由0.32分别升高至0.781、0.728、0.716,总氮从50mg/L都降到10mg/L以下,NH₄⁺的去除率达到78%～91%.反应器C中的沸石对重金属和硬度表现出良好的去除效果,其中Mn、Zn离子和硬度的去除率分别达到90%、80%和81%,说明PRB技术治理渗滤液污染的地下水是可行的.     

垃圾渗滤液污染羽中的最终电子受体作用研究

通过土柱模拟实验研究了最终电子受体和TOC在垃圾渗滤液污染羽各氧化还原带中的变化规律,并建立了相应的模型.结果表明,各种还原产物出现峰值的时间和相应的最终电子受体利用最终电子的能力有一定的关系,利用电子能力强的最终电子受体其还原产物出现急剧升高的时间较早,如NO-2出现峰值的时间比Fe2 早;TOC的浓度在产甲烷带、硫酸盐还原带、铁还原带、硝酸盐还原带和氧还原带中不断增加,增加速率分别为8.27、8.56、8.85、9.06和9.11 mg/(L·h).不同种类的微生物降解污染物的速度受最终电子受体的多少和有效性的限制,其反应速度和最终电子受体利用最终电子的能力大小相一致,也就是说,利用最终电子能力越强的最终电子受体越容易被微生物利用、消耗,对污染的反应也就越灵敏.     

微生物异化还原铁氧化物体系对硝基苯的降解作用

对地下环境中铁氧化物的生物异化还原作用及其降解硝基苯的特性和效果进行了实验研究.结果表明,铁还原菌对硝基苯具有一定的降解能力,100h后硝基苯降解率>68.5%.微生物异化还原铁氧化物过程对硝基苯具有较好的降解作用,当针铁矿浓度为0.3mg/L时,协同降解效果最好,硝基苯降解率为78.5%.微生物的生长与铁氧化物的还原及硝基苯的降解之间具有明显的相关性.     

垃圾渗滤液污染含水层不同氧化还原带沉积物的pH缓冲能力

通过砂柱模拟实验研究含水层沉积物的pH缓冲能力及其在不同氧化还原带中的变化.结果表明,pH缓冲容量的本底值为324.93.pH-1mmol/kg,其中阳离子交换缓冲容量、碳酸钙缓冲容量、硅酸盐缓冲容量和次级缓冲容量的本底值分别为41.77.pH-1、86.53.pH-1、47.33.pH-1和149.31.pH-1mmol/kg.产甲烷带/硫酸盐还原带(MGZ/SRZ)、铁还原带(IRZ)、硝酸盐还原带(NRZ)和氧还原带(ORZ)中总的pH缓冲容量相对于本底值依次分别增加了12.4%、10.8%、19.8%和11.1%;各氧化还原带沉积物中的交换性阳离子(CEC)和交换性盐基离子(BEC)均小于本底值的11.59.pH-1和8.52.pH-1mmol/kg,各氧化还原带沉积物的盐基饱和度先升高后降低,都高于本底值的63.47%.因此,含水层沉积物有较强的pH缓冲能力.对垃圾渗滤液污染含水层不同氧化还原带沉积物pH缓冲能力的研究可为污染场地的修复提供理论依据.     

Pb/Zn矿冶区植被恢复地土壤酶的活性特征

对广东韶关铅锌矿冶区植被恢复地的土壤酶活性进行了测定.结果表明,自然植被恢复地(ZR)的脲酶、蛋白酶、过氧化氢酶、蔗糖酶活性高于人工植被恢复地(RG)和无植被覆盖地(GB),其中脲酶、蛋白酶在ZR的活性极显著高于其在RG和GB的活性(P<0.01).脲酶、蛋白酶、过氧化氢酶活性与植被盖度、生物量等特征呈较高相关性.建议用土壤脲酶、蛋白酶活性作为Pb/Zn矿冶区植被自然恢复的指示指标,过氧化氢酶作为参考指标.图1表1参18     

铅锌矿冶区土壤酶活性特征研究

分析测试了铅锌矿冶区Pb、Zn、Cu、Cd复合污染条件下的土壤酶活性，分析了土壤重金属污染状况与土壤酶活性的相关关系。结果表明，随着采样点偏离废气排放口主导风向程度增大，Pb、Zn、Cu、Cd综合污染指数PI逐渐降低，土壤蛋白酶、脲酶、过氧化氢酶的活性逐渐增高且差异显著，变化程度中大到小的顺序为蛋白酶→脲酶→过氧化氢酶。剖面分布上，综合污染指数PI〉5的样地，基本呈现随土壤深度增加而土壤酶活性降低的趋势。蛋白酶、脲酶、过氧化氢酶的活性间呈极显著正相关，3种土壤酶活性与全磷呈极显著正相关，与有机质相关性较低。蛋白酶、脲酶、过氧化氢酶等土壤酶活性分布特征对矿冶区污染程度和土壤生态系统特性具有一定的指示作用。     

内环境调节层对厌氧生物反应器填埋场中氮转化的影响

为探究内环境调节层对厌氧生物反应器填埋场内环境和氮组分的长效影响,特设矿化垃圾+重质碳酸钙、矿化垃圾+天然沸石这2种内环境调节层分别置入模拟反应器R2和R3中,同时设R1(不含内环境调节层)作为对照,监测分析390 d内固相垃圾和渗滤液中氮组分的变化.结果表明,R1、R2和R3中pH、碱度、氧化还原电位(Eh)、含水率(MS)的大小关系分别为pH(R2)pH(R3)pH(R1)、碱度(R2)碱度(R3)碱度(R1)、Eh(R2)Eh(R3)Eh(R1)、MS(R3)MS(R2)MS(R1).R1、R2和R3中垃圾全氮降解转化率为79.2%、82.3%和88.5%,氨氮为48.3%、60.1%和67.7%,硝态氮为38.5%、44.2%和53.4%;渗滤液中总氮、氨氮和硝态氮的浓度对比分别为TN(R3)TN(R2)TN(R1)、NH_4~+-N(R3)NH_4~+-N(R1)NH_4~+-N(R2)和NO_3~--N(R3)NO_3~--N(R2)NO_3~--N(R1).总体看来,矿化垃圾+重质碳酸钙、矿化垃圾+天然沸石组成的内环境调节层均能长期优化内环境,为氮的降解转化提供有利条件,而矿化垃圾+天然沸石不仅能促进垃圾和渗滤液中氮组分的降解转化,还能一定程度上控制渗滤液循环造成的氨氮累积.     

乳化纳米铁(EZVI)强化地下水氯代烃还原脱氯

对氯代烃污染地下水进行厌氧微生物还原脱氯时,存在微生物驯化时间长、pH值持续降低、有毒中间产物累积等限制修复效率的问题,为解决上述问题,本课题组制备了一种乳化油(EVO)包覆纳米零价铁(NZVI)的修复试剂,即乳化纳米铁(EZVI),其可以抑制NZVI钝化,增强反应速率并促进厌氧微生物脱氯反应.通过静态批实验探究了EZVI与三氯乙烯的反应动力学及EZVI对四氯乙烯(PCE)还原脱氯的中间代谢产物,并阐明了该过程机理.结果表明EZVI可以有效延缓NZVI钝化、提高反应活性,反应符合一级反应动力学,k_obs=0.182d^-1;EZVI还原PCE可以减少中间产物二氯乙烯的积累,10天内去除PCE达到97.2%,比EVO还原体系提高了68.9%;反应过程中pH值保持在6.5~7.5,ORP值在-50~10mV,提供了良好的还原环境,有效促进了厌氧微生物脱氯反应进行.     

泡沫去除含水层硝基苯微观过程及其稳定化机理

为了研究泡沫在地层多孔介质中的微观渗流行为、去除污染物的过程和机理,以及纳米SiO₂颗粒对泡沫稳定性能的影响,制作了真实砂岩微观模型并利用硬脂酸钠对纳米SiO₂颗粒进行了改性以稳定泡沫.结果表明,泡沫在多孔介质中的生成、破灭和运移是同时发生的,其生成方式与注入气流速度有关,破灭与气体扩散有关,运移则是以大部分被孔道所捕集而少部分以气泡链的形式进行;泡沫去除污染物硝基苯的方式包括乳化增溶、剥离携带和封堵作用,其中封堵作用是主要方式;疏水改性的纳米SiO₂颗粒对泡沫的稳定性有极大的提升,添加的纳米颗粒浓度越大,稳定性越强;纳米SiO₂颗粒稳定的泡沫在模拟中迁移时仍具有较强的稳定性,随着泡沫注入体积的增大,注入压力及阻力因子增大,封堵效应增强.