用于地下水脱氮的固相碳源材料研究

发布时间：2017-10-21 04:38

  本文关键词：用于地下水脱氮的固相碳源材料研究

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【摘要】：滇池湖滨区浅层地下水硝酸盐污染广泛存在,农业区浅层地下水中硝酸盐污染突出,大棚区雨季可超过30mg/L,且碳氮比低于4,反硝化困难。而硝酸盐的去除主要依靠反硝化细菌在还原环境下完成。在反硝化过程中,通常认为需要有机碳、硫磺、铁粉等还原剂提供电子供体。理论上,浅层地下水电子供体的选择范围较大。但实际应用中,由于湖滨区农业面源污染控制缺乏运转费用支持,地下水位高,污染直接入湖等原因,实际选择余地并不大。大规模运行过程中,效率较高,费用较低,具有长效性,副反应小也就成为电子供体材料选择的主要考虑因素。本研究采用天然材料和人工材料混合的思路,兼顾效果和成本,以稻壳、锯末和工业淀粉为碳源主料,以聚乙烯醇为骨架材料和辅助碳源,按不同配比制备出一种用于去除地下水盐酸盐的缓释材料。主要内容及实验结果如下：(1)5%～40%系列浓度配成的聚乙烯醇溶液,其中10%、15%、20%的浓度能用于造粒,365天均保持凝聚状态。且15%的聚乙烯醇溶液制作的固相碳源缓释效果最佳。相应的配比1-7氮磷释放量较小,副作用弱。(2)在10cm/d的水力负荷条件下,配比1(工业淀粉：稻壳：锯末为1：1：1)的脱氮效果最佳,脱氮持久力较强。动态试验运行的156天,总氮平均去除率87.92%、硝氮平均去除率为87.66%,试验过程中未发现亚硝酸盐累积。(3)配方1的固相碳源中,聚乙烯醇比例为31%,其余混合材料成份69%。碳氮比满足4,能使反硝化作用顺利进行。碳源释放周期100-120天,其有效期为稻壳与锯末的3倍。基本满足一个雨季的需要,亦可运用于农业面源污染控制领域。(4)采用本方案制备的固相碳源,原料单价为5600元-5700元/吨。约为PLA人工材料的20-21%。
【关键词】：地下水 固相碳源 硝酸盐 脱氮
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X523
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1. 绪论8-18
• 1.1 研究背景8-9
• 1.1.1 地下水硝酸盐污染概况8-9
• 1.1.2 地下水硝酸盐污染危害9
• 1.2 滇池硝酸盐污染概况9-10
• 1.3 地下水硝酸盐污染净化处理技术10-11
• 1.3.1 物理及化学处理技术10-11
• 1.3.2 生物处理技术11
• 1.4 脱氮原理11-12
• 1.5 固相碳源的研究12-15
• 1.5.1 天然材料(纤维素)12-13
• 1.5.2 可生物降解聚合物13-14
• 1.5.3 人工缓释碳源14-15
• 1.6 研究问题及意义15-17
• 1.6.1 研究问题15-16
• 1.6.2 研究意义16-17
• 1.7 技术路线17-18
• 2 试验仪器、材料、方法及装置18-24
• 2.1 试验仪器18
• 2.2 试验材料18
• 2.3 试验方法18-20
• 2.3.1 固相碳源的制备及释放速率研究18-19
• 2.3.2 小试实验19-20
• 2.4 实验装置的设计与运行20-24
• 2.4.1 试验原水的配制21-23
• 2.4.2 测定方法23
• 2.4.3 试验中各指标除率的计算23-24
• 3 结果与分析24-48
• 3.1 外加碳源的选择及释放速率研究24-32
• 3.1.1 固相碳源成粒试验24
• 3.1.2 聚乙烯醇浓度的选取24-26
• 3.1.3 不同配比碳源的释碳能力26-29
• 3.1.4 不同配比碳源TN、TP释放速率29-32
• 3.2 小试实验32-46
• 3.2.1 配比1各指标去除效果研究33-36
• 3.2.2 配比5各指标去除效果研究36-38
• 3.2.3 配比6各指标去除效果研究38-41
• 3.2.4 配比7各指标去除效果研究41-43
• 3.2.5 对照组各指标去除效果研究43-46
• 3.3 使用寿命分析46-47
• 3.4 经济成本核算47-48
• 4 讨论48-51
• 4.1 释碳性能情况48-49
• 4.2 不同影响因子对硝酸盐去除的影响49-50
• 4.2.1 C/N对反硝化作用的影响49-50
• 4.2.2 温度对反硝化作用的影响50
• 4.3 固相碳源NO_3~--N、TN、NO_2~--N浓度变化情况50-51
• 4.3.1 NO_3~--N、TN浓度变化研究51
• 4.3.2 亚硝氮浓度变化研究51
• 5 结论51-52
• 6 展望52-53
• 参考文献53-58
• 致谢58

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本文编号：1071348