对硝基酚在生物强化SAT系统中的迁移转化与去除规律研究

发布时间：2017-11-11 18:38

  本文关键词：对硝基酚在生物强化SAT系统中的迁移转化与去除规律研究

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【摘要】：对硝基酚是一种“低浓度、高毒性”有机污染物,其化学性质稳定,不易被微生物代谢降解,会在环境中长久残留且不断累积,对人体健康与生态安全构成极大威胁。它主要来源于医药、农药、皮革、染料、火炸药等精细化工品的生产和使用环节;化工业的发展使之通过各种途径广泛进入环境中,对土壤和地下水造成污染。因此,对硝基酚在包气带环境中的迁移转化及去除过程的研究备受关注。土壤含水层处理(SAT)系统是一种应用广泛的天然污水土壤渗滤系统,具有低耗高效、操作简单等优点,依靠包气带或者其它渗滤介质中的物-化-生作用,去除污染物、使污染水得到再生。本研究依托教育部博士点基金项目《地下水硝基苯酚污染的SAT生物强化原位修复机理研究》,利用实验室内一维砂柱模拟SAT系统,通过生物强化手段改良SAT去除对硝基酚污染的效果,开展对硝基酚在包气带中的迁移转化及去除规律研究,并探讨污染液初始浓度、渗流量及土壤饱和条件对去除效果的影响。本项研究可以为对硝基酚及其类似污染的去除提供一种新的天然手段;一方面为地下环境污染的有效修复奠定重要理论基础,另一方面为基于地下水人工回灌的水资源再生技术提供重要工程设计参数。通过室内实验和所获数据的系统分析,获得以下研究成果:1、吸附动力学实验结果表明:Lagergren拟二阶动力学方程能较好地拟合吸附量随时间的变化规律;吸附容量仅为208.68μg/g,吸附效果一般;等温吸附实验结果表明:实验采用的中细砂介质对对硝基酚的等温吸附符合Freundlich模型。2、从污染土壤中筛选、富集、分离、纯化得到了一株能够以对硝基酚为唯一碳源、能源生长的好氧高效降解菌,可用作生物强化SAT土柱实验的强化菌株。微生物的降解实验结果表明:降解菌能够降解浓度在200 mg/L以下的对硝基酚,完全降解的时间均在60 h以内(30°C);当浓度高于250 mg/L时,微生物因对硝基酚的高毒性已完全失活,无降解作用;降解菌生长的最适温度为30°C;外加无机氮源(NH4Cl)并没有影响微生物的降解作用;对硝基酚的减少量与亚硝酸根的产生量摩尔比率为1:1,推测其降解过程伴随着硝基从苯环的释放,降解途径可能为对苯二酚途径。3、对硝基酚在非生物SAT柱中的穿透实验结果表明:低(1 mg/L)、中(10mg/L)、高(200 mg/L)三种浓度的对硝基酚污染液在相同流速下穿透时间一致,在污染液渗透流量分别为219和438 mL/d的土柱中,出水中对硝基酚浓度从0升高至初始浓度的时间分别为9和5 d;中细砂介质对对硝基酚的阻滞作用较弱。4、由中细砂介质组成的生物强化SAT柱(Bio-SAT)实验表明:生物强化改良SAT系统后,极大地提高了对对硝基酚的去除效率。Bio-SAT去除浓度效应实验表明:随着进水浓度的升高,细菌在土柱中开始生长的时间滞后,去除能力有所减弱。进水浓度为低浓度和中浓度时,生物强化柱的去除效率达到100%;进水浓度为高浓度时,对硝基酚未完全去除,去除率为98%左右。5、对硝基酚在不同渗透流量的Bio-SAT柱中的去除对比实验结果表明:在出水中剩余浓度达到稳定前,随渗透流量的增加,去除速率降低,去除容量降低;剩余浓度达到稳定后,随渗透流量的增加,去除速率提高,去除容量增加。渗流速度的改变不会影响Bio-SAT系统对污染物的去除率。6、对硝基酚在不同饱和条件Bio-SAT柱中的去除对比实验结果表明:非饱和土柱即含水率低的土柱去除对硝基酚的速率快,原因是非饱和土柱可以为好氧强化菌的生长提供更充足的氧气。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X523;X53

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本文编号：1172634