纳米乳化油原位修复硝酸盐降解产气和生物量变化模拟实验研究
发布时间：2020-12-01 20:06
乳化油用于原位修复地下水污染近年来取得了丰富的研究成果。但是在实际应用过程中,由于乳化油的吸持残留、微生物增殖及生物降解产气,往往会造成堵塞,从而导致修复效率降低或者失效。为有效解决这一问题,本文以纳米乳化油强化硝酸盐氮反硝化过程的产气作用为主要研究对象,开展批实验研究,分析了纳米乳化油用作缓释碳源降解硝酸盐氮效果、产气类型、产气量、产气过程及微生物变化情况,在此基础上,基于一维柱实验概念性模型,分析评估了产气及微生物生长在开、闭地下水系统中渗透性损失。论文主要取得以下结论:（1）硝酸盐氮降解结果表明,在实验的150 d内,2 m L纳米乳化油碳源共完成十个周期50 mg/L硝酸盐氮的有效降解,去除率最高可达99.5%,平均还原速率为2.02 mg/d,且在第150 d时,纳米乳化油仍续发挥作用,体现纳米乳化油较长的有效寿命。吐温80和司盘80作为纳米乳化油的主要成分,也可作为碳源有效降解硝酸盐氮,总去除率分别为49.2%和58.6%。（2）CO2和N2是纳米乳化油厌氧发酵和硝酸盐氮反硝化的主要产气类型,在纳米乳化油反应体系中,CO...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同渗流段含水介质表面细菌及EPS空间形态（夏璐,2015）
（3）乳化油及污染物在生物降解过程中的产气作用乳化油及污染物在生物降解过程中产生的气体若不能及时有效地排出，则气泡会堵塞含水层孔隙，进而造成多孔介质堵塞，如图1-2所示 。图1-2 多孔介质中产气和截留气体示意图（Daniel et al., 1989）大量国内外研究证实，地下水污染原位修复过程中的产气变化，可以导致含水层堵塞。Soares等(1991)人进行砂柱实验反硝化脱氮作用过程中发现，模拟柱连续供入碳源情况下，致使完全堵塞；而以脉冲方式供入碳源时，并未完全堵塞，模拟柱的渗透性有所下降，通过气体收集装置观察到气体聚集现象，因此气体聚集是引起堵塞的主要原因。Cameron等(2006)研究指出，在整个实验过程中，在注入的碳源的量一定的条件下，加入溶解性有机质的模拟柱的渗透性变化最大，其中检测到有机物质的量减少，由此推测是反应过程中产生甲烷和乙烯等气体引起的堵塞。Borden等(2007)研究中表明
来测量气体量的变化，微生物消耗氧后致使反应器中的氧分压下降化钾溶液吸收 CO2。因此，通过测量分压变化值，即可计算出耗氧据瓦呼仪工作原理，设计本实验用硝酸盐氮降解与测气装置，具体 2-1 所示，主要包括反应容器、二氧化碳吸收瓶和 U 型管。其中，测定硝酸盐氮降解情况；二氧化碳吸收瓶与 U 型管用于量化反应情况。反应容器为规格 1 L 的锥形瓶，装有表 2-2 设计投加物质的L。用套针穿透的橡胶塞密封，套针用于进取样。二氧化碳吸收瓶形瓶，装有浓度 0.2 mg/L 的氢氧化钠溶液 1 L，用于吸收碳源厌氧生的二氧化碳，从而监测和计算出反应体系 CO2的产气量。U 型 cm、高 15 cm 的有机玻璃管构成，侧面设置一取气口，用于分析测气类型，且仅在取气时用注射器穿透，U 型管液位差用于记录除系中其他气体的总产气量，各反应器间通过玻璃导管密封连通。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Kinetics of nitrobenzene degradation coupled to indigenous microorganism dissimilatory iron reduction stimulated by emulsified vegetable oil[J]. Jun Dong,Linjie Ding,Zifang Chi,Jiansen Lei,Yan Su. Journal of Environmental Sciences. 2017(04)
[2]乳化油碳源原位治理地下水中Cr(Ⅵ)静态批试验研究[J]. 赵阅坤,何江涛,王磊,崔亚丰. 环境工程. 2016(S1)
[3]结核分枝杆菌菌悬液光密度值与菌落计数的关联性[J]. 秦云贺,王艺红,郭庆龙,王洪海,张雪莲. 中国感染控制杂志. 2016(03)
[4]地下水中的微生物及其净化作用[J]. 何湘云,陈烨. 微量元素与健康研究. 2015(05)
[5]硝酸盐还原促进毒害性有机污染物降解的研究进展[J]. 江利梅,陈杏娟,马连营,孙国萍,许玫英. 微生物学通报. 2014(08)
[6]硝酸盐对沉积物中有机物氧化减量及微生物群落结构的影响[J]. 刘近,邓代永,孙国萍,刘永定,许玫英. 环境科学. 2013(07)
[7]植物油改性纳米铁修复硝基苯污染地下水的研究[J]. 温春宇,王敏,董军,杜宇,刘航. 生态环境学报. 2013(06)
[8]基于Kozeny-Carman方程的水相相对渗透率计算方法[J]. 刘江涛,廖东良,葛新民. 科学技术与工程. 2012(29)
[9]可渗透反应障中微生物堵塞作用的研究进展[J]. 李洪艺,张澄博,邱锦安,张永定,梁森荣. 安徽农业科学. 2012(20)
[10]地下环境中铁氧化物生物异化还原耦合降解硝基苯的影响因素研究[J]. 马小兰,丁琳洁,董军,孙杨,何正坤,许超. 生态环境学报. 2012(06)
博士论文
[1]人工回灌含水层微生物堵塞机理与控制技术研究[D]. 夏璐.中国海洋大学 2015
硕士论文
[1]乳化油反应带发展演化及修复Cr(Ⅵ)污染地下水机理研究[D]. 于锦秋.吉林大学 2017
[2]纳米乳化油制备及其在多孔介质中的迁移释放模拟实验[D]. 何宝南.中国地质大学(北京) 2017
[3]地下水硝酸盐污染的原位修复试验研究[D]. 董萌.河北工程大学 2015
[4]乳化油原位去除地下水六价铬模拟实验研究[D]. 邹合萍.中国地质大学(北京) 2015
[5]乳化油反应带强化修复Cr(Ⅵ)污染地下水研究[D]. 生贺.吉林大学 2015
[6]地下水硝酸盐乳化油原位修复模拟柱实验研究[D]. 刘菲.中国地质大学(北京) 2014
[7]含水介质生物堵塞的回灌试验和数值分析[D]. 王宏宇.中国海洋大学 2013
[8]重金属污染物在多孔介质中的迁移模型与仿真[D]. 张洋.重庆大学 2012
本文编号：2895020
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同渗流段含水介质表面细菌及EPS空间形态（夏璐,2015）
（3）乳化油及污染物在生物降解过程中的产气作用乳化油及污染物在生物降解过程中产生的气体若不能及时有效地排出，则气泡会堵塞含水层孔隙，进而造成多孔介质堵塞，如图1-2所示 。图1-2 多孔介质中产气和截留气体示意图（Daniel et al., 1989）大量国内外研究证实，地下水污染原位修复过程中的产气变化，可以导致含水层堵塞。Soares等(1991)人进行砂柱实验反硝化脱氮作用过程中发现，模拟柱连续供入碳源情况下，致使完全堵塞；而以脉冲方式供入碳源时，并未完全堵塞，模拟柱的渗透性有所下降，通过气体收集装置观察到气体聚集现象，因此气体聚集是引起堵塞的主要原因。Cameron等(2006)研究指出，在整个实验过程中，在注入的碳源的量一定的条件下，加入溶解性有机质的模拟柱的渗透性变化最大，其中检测到有机物质的量减少，由此推测是反应过程中产生甲烷和乙烯等气体引起的堵塞。Borden等(2007)研究中表明
来测量气体量的变化，微生物消耗氧后致使反应器中的氧分压下降化钾溶液吸收 CO2。因此，通过测量分压变化值，即可计算出耗氧据瓦呼仪工作原理，设计本实验用硝酸盐氮降解与测气装置，具体 2-1 所示，主要包括反应容器、二氧化碳吸收瓶和 U 型管。其中，测定硝酸盐氮降解情况；二氧化碳吸收瓶与 U 型管用于量化反应情况。反应容器为规格 1 L 的锥形瓶，装有表 2-2 设计投加物质的L。用套针穿透的橡胶塞密封，套针用于进取样。二氧化碳吸收瓶形瓶，装有浓度 0.2 mg/L 的氢氧化钠溶液 1 L，用于吸收碳源厌氧生的二氧化碳，从而监测和计算出反应体系 CO2的产气量。U 型 cm、高 15 cm 的有机玻璃管构成，侧面设置一取气口，用于分析测气类型，且仅在取气时用注射器穿透，U 型管液位差用于记录除系中其他气体的总产气量，各反应器间通过玻璃导管密封连通。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Kinetics of nitrobenzene degradation coupled to indigenous microorganism dissimilatory iron reduction stimulated by emulsified vegetable oil[J]. Jun Dong,Linjie Ding,Zifang Chi,Jiansen Lei,Yan Su. Journal of Environmental Sciences. 2017(04)
[2]乳化油碳源原位治理地下水中Cr(Ⅵ)静态批试验研究[J]. 赵阅坤,何江涛,王磊,崔亚丰. 环境工程. 2016(S1)
[3]结核分枝杆菌菌悬液光密度值与菌落计数的关联性[J]. 秦云贺,王艺红,郭庆龙,王洪海,张雪莲. 中国感染控制杂志. 2016(03)
[4]地下水中的微生物及其净化作用[J]. 何湘云,陈烨. 微量元素与健康研究. 2015(05)
[5]硝酸盐还原促进毒害性有机污染物降解的研究进展[J]. 江利梅,陈杏娟,马连营,孙国萍,许玫英. 微生物学通报. 2014(08)
[6]硝酸盐对沉积物中有机物氧化减量及微生物群落结构的影响[J]. 刘近,邓代永,孙国萍,刘永定,许玫英. 环境科学. 2013(07)
[7]植物油改性纳米铁修复硝基苯污染地下水的研究[J]. 温春宇,王敏,董军,杜宇,刘航. 生态环境学报. 2013(06)
[8]基于Kozeny-Carman方程的水相相对渗透率计算方法[J]. 刘江涛,廖东良,葛新民. 科学技术与工程. 2012(29)
[9]可渗透反应障中微生物堵塞作用的研究进展[J]. 李洪艺,张澄博,邱锦安,张永定,梁森荣. 安徽农业科学. 2012(20)
[10]地下环境中铁氧化物生物异化还原耦合降解硝基苯的影响因素研究[J]. 马小兰,丁琳洁,董军,孙杨,何正坤,许超. 生态环境学报. 2012(06)
博士论文
[1]人工回灌含水层微生物堵塞机理与控制技术研究[D]. 夏璐.中国海洋大学 2015
硕士论文
[1]乳化油反应带发展演化及修复Cr(Ⅵ)污染地下水机理研究[D]. 于锦秋.吉林大学 2017
[2]纳米乳化油制备及其在多孔介质中的迁移释放模拟实验[D]. 何宝南.中国地质大学(北京) 2017
[3]地下水硝酸盐污染的原位修复试验研究[D]. 董萌.河北工程大学 2015
[4]乳化油原位去除地下水六价铬模拟实验研究[D]. 邹合萍.中国地质大学(北京) 2015
[5]乳化油反应带强化修复Cr(Ⅵ)污染地下水研究[D]. 生贺.吉林大学 2015
[6]地下水硝酸盐乳化油原位修复模拟柱实验研究[D]. 刘菲.中国地质大学(北京) 2014
[7]含水介质生物堵塞的回灌试验和数值分析[D]. 王宏宇.中国海洋大学 2013
[8]重金属污染物在多孔介质中的迁移模型与仿真[D]. 张洋.重庆大学 2012
本文编号：2895020
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