零价铁渗透反应格栅中铁的微生物钝化效应及电活化技术

发布时间：2020-10-22 12:21

　　 作为地下水污染标准修复技术——零价铁渗透反应格栅（ZVI PRB）中ZVI易被钝化并表现为其活性的下降，因此ZVI PRB并不能作为一种完全的可持续修复技术。作为限制ZVI PRB的瓶颈，研究ZVI的钝化、催化和活化问题有重要意义。目前关于微生物对ZVI钝化效应的研究还比较有限（VS化学过程），特别是反硝化细菌（DNB）。同时，电还原技术（EIR）可通过其阴极提供电子而促进低渗透性含水层中NO_3~-的去除。通过加载EIR，可能有利于ZVI的催化或活化。 本文首先通过批实验研究暴露或未暴露于NO_3~-的ZVI在有无反硝化细菌优势菌群（DNBE）存在时对TCE的去除，以分析DNB对ZVI的钝化，得出以下主要结论：有/无DNBE时，ZVI对NO_3~-的一级去除速率常数k分别是0.20和0.09 h~(-1)，DNBE有利于NO_3~-的去除；有DNBE存在时，ZVI对TCE的一级去除速率常数k减少49%，DNBE会抑制TCE的去除；有TCE存在时，在只有DNBE的反应器中，NO_3~-的反硝化去除率很低（仅13%），TCE对DNB有生物毒性；但是在有ZVI存在时，ZVI和DNBE对NO_3~-的一级去除速常数k与只有ZVI时相比无明显变化（0.18 VS 0.20 h~(-1)），ZVI可以减缓TCE对DNBE的生物毒性。然后，再通过批-柱实验研究EIR（3~(-1)2 V）对已被NO_3~-钝化ZVI的催化和活化，结果发现：加载12 V电压后，ZVI PRB中阴极附近TCE的一级去除速率常数速率k（0.655 VS 0.147 h~(-1)）比未加载电压时高4倍多，EIR可以催化PRB中TCE的去除，去除率的增加和电压成正比；而且EIR阴极可以部分活化已钝化ZVI，断开电流后阴极附近的一级去除速率常数k与未加载EIR时相比仍是其3倍多（0.536 h~(-1)）；虽然实验过程中没有观测到EIR中阳极对ZVI钝化的推动作用，但是在实际PRB工程中必须控制阳极可能带来的负面效应。 总之，在ZVI PRB中，通过以上实验可以得出以下结论：①DNBE有利于ZVI对NO_3~-的去除；②DNBE会加剧ZVI钝化，抑制TCE的去除；③TCE对DNB有生物毒性，但ZVI可以减缓TCE对DNBE的生物毒性；④加载EIR后，EIR阴极可以催化ZVI对TCE的化学还原去除，去除率的增加和电压成正比；⑤EIR阴极可以部分活化已被NO_3~-钝化的ZVI；⑥实际ZVI PRB工程中必须注意控制阳极可能带来的负面效应。
【学位单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位年份】：2012
【中图分类】：X523
【部分图文】：

982-2003年间美国976个国家重点污染场地污染物比例示意图（修改自U2004 a）国地质调查局对美国 5000 多口井在 1985-2002 年间的 55 种挥物（Volatile organic compounds，VOCs）的连续监测调查表明 0.20 μg/L 的污染物检出率排名中，四氯乙烯（Pentrachloroet和三氯乙烯（Trichloridethene，TCE）分别占据第 3 和 4 位；染物最大限制浓度（Maximum contaminant limit(s)，MCL(s)Cs 的检出率排名中，PCE、TCE、1, 1-二氯乙烯（1, 1-dichloridCE）、顺式 1, 2-二氯乙烯（cis-1, 2-dichloroethylene，cis-1, 2烯（vinyl chloride，VC）分别占据第 1、2、7、8 和第 10 位（007）。illiams et al.（2002）调查发现在美国加利福尼亚州地下水源饮

前言是 DNAPLs 和 LNAPLs 进入地下水后的迁移方式。中污染物的来源按照是否与人类活动有关可以被分为源。目前，地下水中的污染物大部分来自人为污染源。人为污染源包括（图 1-3 所示；杨强等，2007）：①垃污染物主要包括 BOD、COD、氮、磷、有机污染物等业：主要污染物有包括各种无机污染物、金属、重金属的污染源；③农业：污染物主要包括氮、磷、有机氯等日常生活：污染物主要是有机污染物、氮、合成洗涤剂它污染源：海水入侵、酸雨等是造成地下水污染的可能

2008）。自 20 世纪 80 年代地下水污染修复受到关注至今 P&T 技术仍然是世界上最主要、应用最广泛的地下水污染修复技术（图 1-4）。图1-4. 抽出—处理技术示意图P&T 技术的基本运转程序是：通过抽水井把已污染的地下水抽出来，然后通过地上处理设施处理，使溶于水中的污染物得以去除，最终把净化水排入地表水体、回用或回灌补给地下水。这种方法简便有效，在污染初期污染物浓度较高时效率高很适用，能够对地下水有机污染作出快速反应。但是在污染物浓度较低时，它的处理周期就很长且成本很高。同时，此系统很难处理吸附在多孔介质中的 NAPLs，并且对于 DNAPLs 也无法用本系统处理（钟佐燊，2001a；U.S.EPA
【引证文献】

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1 唐凤琳;渗透性反应墙处理被石油烃类物质污染地下水的室内试验研究[D];兰州理工大学;2013年

本文编号：2851592