地下水水源地硝酸盐污染的原位修复试验研究

发布时间：2020-07-31 20:21

【摘要】：近年来,地下水水源地硝酸盐污染日趋严重,长期饮用硝酸盐污染地下水可致高铁血红蛋白症,严重影响人体健康。为此,本文在实验室内构建了原位水平井修复系统,采用修复与开采同时进行的方式处理地下水硝酸盐污染。首先,构建柱试验研究C/N对反硝化效果的影响。C/N为2时,NO_3~--N处理效果较好且副产物NO_2~--N、NH_4~+-N浓度控制在合理范围内。其次,在C/N=2的基础上构建了一半径100cm,角度约25°的扇形中的原位水平井(In-situ Horizontal Well,IHW)修复系统。基于不同的水力负荷,试验共设置了四个阶段,在初始NO_3~--N浓度为25mg/L的条件下,水力负荷为1.30~3.90m~3/(m~2·d)时,反硝化作用稳定后的NO_3~--N去除率均高于95%,未见NO_2~--N及NH_4~+-N浓度积累,出水pH稳定在8.11左右。水力负荷增大至5.20 m~3/(m~2·d)时,NO_3~--N持续增加至16m/L以上且无下降趋势,此时系统失去有效的反硝化作用。试验过程中水平井的渗透系数变化范围为33.45~35.64m/d,微生物颗粒在整个反应区域内分布合理,水平井内的反硝化作用未导致其渗透性发生较大变化。含水层中的水质指标分析结果表明水平井中的反硝化作用对含水层水质变化没有明显影响。最后,利用PHREEQC软件建立考虑微生物单元增长及衰减的一维动力学反应运移地球化学模型,经过校准及验证后,预测得到了水平井的水力负荷约为4.88m~3/(m~2·d)。本IHW修复系统具有稳定、良好的生物脱氮效果,试验取得的结论及参数对实际原位修复工程具有一定参考意义。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X523
【图文】：

原位反应,自养反硝化

养的条件较为严格。目前，自养反硝化66]。自养反硝化技术多应用于城市污水厂位修复中相关研究较少。微生物原位反硝化修复技术研究现上节所述地下水硝酸盐原位修复物反应带（In-situReactiveZone，IRZ）和可PRB），如图 1.2 所示。IRZ 技术是利用注含水层中形成一个或多个反应带，从而实术通常被认为是代替抽出-技术的工艺，过 PRB 中填充的反应介质时被处理或拦注射剂注射井潜水面地面

浓度,碳源,水质检测,反硝化细菌

图 2.2 不同 C/N 条件下 NO3--N 浓度变化Fig 2.2 The variation of NO3--N concentration under different C/N conditions检测水样中 NO3--N 浓度同时分析了 A、B、C 三柱的 NO2--N 浓度变化，如图2.3 所示。从图中可以明显看出，A 柱中 NO2--N 浓度在整个试验阶段处于较高水平且浓度变化较不稳定，B、C 柱中的 NO2--N 浓度值大小相当，均低于 A 柱中 NO2--N 浓度，浓度变幅较为稳定。据水质检测数据，A、B、C 柱的 NO2--N 浓度平均值分别为 1.92mg/L、0.35mg/L、0.36mg/L，最大值分别为 4.11mg/L（第 2d）、0.97mg/L（第 1d）、0.74mg/L（第 5d）。A 柱中的 C/N 低于理论计算值 1.62，碳源不足是导致出水中 NO2--N 浓度较高且剧烈变化的主要原因。B、C 柱中没有明显的的 NO2--N 积累问题，出水水质 NO2--N 浓度符合 GB/T 14848 2017 中的Ⅲ类水标准，表明 B、C 柱中添加的碳源量较充足，能满足反硝化细菌完成反硝化作用。此外，从图中可以看出，第 10d 流量增加之后未对 NO2--N 浓度变化趋势产生明显影响。

浓度,水质检测,试验阶段,剧烈变化

如图2.3 所示。从图中可以明显看出，A 柱中 NO2--N 浓度在整个试验阶段处于较高水平且浓度变化较不稳定，B、C 柱中的 NO2--N 浓度值大小相当，均低于 A 柱中 NO2--N 浓度，浓度变幅较为稳定。据水质检测数据，A、B、C 柱的 NO2--N 浓度平均值分别为 1.92mg/L、0.35mg/L、0.36mg/L，最大值分别为 4.11mg/L（第 2d）、0.97mg/L（第 1d）、0.74mg/L（第 5d）。A 柱中的 C/N 低于理论计算值 1.62，碳源不足是导致出水中 NO2--N 浓度较高且剧烈变化的主要原因。B、C 柱中没有明显的的 NO2--N 积累问题，出水水质 NO2--N 浓度符合 GB/T 14848 2017 中的Ⅲ类水标准

【参考文献】