生物质炭修复剂平铺式治理污染底泥技术研究

发布时间：2017-09-30 00:09

  本文关键词：生物质炭修复剂平铺式治理污染底泥技术研究

  更多相关文章： 污染底泥 有机污染物 修复剂 原位平铺技术

【摘要】：底泥污染已经是一个全球性的问题,并且由于污染物的积累富集作用,底泥中的各类污染物浓度比上覆水中的要高2-3个数量级,底泥中的污染物通过向水体的扩散和食物链的放大作用对人类健康造成威胁。传统的底泥治理方法都存在各种各样的不足和限制,因此研究新型治理与修复技术已经成为国内外的热点。本论文应用修复剂原位覆盖的新型污染底泥治理技术,研究了6种生物质修复剂(椰壳粉末活性炭、椰壳大颗粒活性炭、椰壳小颗粒活性炭、木炭活性炭、草木灰和果壳活性炭)对底泥中的苯系物、多环芳烃(PAHs)和酞酸酯(PAEs)3类污染物的固定治理效果,研究内容主要包括：修复剂理化性质表征,修复剂原位覆盖法治理污染底泥实验窒动态模拟实验、修复动力学研究以及修复剂覆盖法治理污染底泥现场实验。研究得到以下结论：1)对6种修复剂的理化性质进行表征,其中5种生物质活性炭修复剂的孔结构排列整齐,呈蜂窝状；草木灰孔结构分布不均。比表面积测定结果显示6种修复剂的比表面积差别比较大,椰壳粉末活性炭的比面积为1541.29 m2/g,草木灰的比表面积为13.53 m2/g,两者相差2个数量级。通过孔径分布得到椰壳粉末活性炭、木炭活性炭、椰壳大颗粒活性炭和椰壳小颗粒活性炭的孔径分布相差不大,其中微孔和中孔所占得比例为95%左右,果壳活性炭微孔和中孔所占得比例为86.86%。草木灰微孔和中孔所占得比例为67.33%。红外光谱测定结果显示6种修复剂的表面官能团相差不大,都包含有游离的-OH、-H3(反对称伸缩和对称伸缩)、——N02(反对称伸缩)、C-F,=CH2和C=C(芳环骨架)。椰壳小颗粒活性炭另外还有C—O和—C=O官能团。木炭活性炭还包括有—CH3(反对称收缩)、醚C—O—C。2)修复剂原位覆盖法治理污染底泥实验室动态模拟实验表明：修复10个月之后6种修复剂对沉积物中的污染物均有较好的固定效率,其中椰壳粉末活性炭对污染物的固定效率最高,孔隙水浓度降低率几乎达到100%,草木灰的固定效率最低,孔隙水浓度降低80%左右,这与修复剂的理化性质息息相关,尤其是比表面积。不同修复剂对沉积物中3类污染物的固定效率不同,3种粒径椰壳活性炭和木炭活性炭对3类污染物的固定效率相差不大,而草木灰对PAEs的固定效率较高(达到88.87%),对苯系物及PAHs的固定效率较低(为61.38%和68.76%),这种差异与修复剂理化性质和污染物理化性质均有关系。实验还表明,水流速度较低的情况下,水流对治理效果没有太大影响。3)用准一级动力学和准二级动力学方程对6种修复剂的吸附固定效果进行拟合,结果表明治理效果较符合准一级动力学。根据准二级动力学方程计算得到椰壳粉末活性炭的平衡固定量为2777ug/kg,草木灰平衡固定量为872ug/kg。4)对蒲河无名支流底泥的背景值进行检测,根据改进的潜在危害指数法确定了底泥中13个优先控制污染物名单。应用3种修复剂(原炭、煤基活性炭和果壳活性炭)对蒲河底泥进行治理,投加修复剂5个月后,苯系物、PAHs和PAEs的孔隙水浓度均有明显降低(75-97%),其中果壳活性炭修复效果与上述实验室动态模拟实验结果相比,对苯系物、PAHs的固定去除效率相当,但对于PAEs的固定去除效率较实验室模拟值高,可能是测定误差造成(实验室模拟实验底泥中PAEs浓度接近仪器检出限,而现场PAEs浓度高出检出限2-3个数量级)。
【关键词】：污染底泥 有机污染物 修复剂 原位平铺技术
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X52;TQ424.1
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 1. 绪论13-34
• 1.1 底泥的污染现状13-14
• 1.2 持久性有机污染物(POPs)14
• 1.3 传统的污染底泥修复治理技术14-25
• 1.3.1 物理修复15-19
• 1.3.2 化学修复19-20
• 1.3.3 生物修复技术20-25
• 1.4 新型修复污染沉积物的技术25-29
• 1.4.1 修复剂的选择26-27
• 1.4.2 修复剂的铺设27-28
• 1.4.3 修复剂修复污染沉积物的应用28-29
• 1.5 修复效果检测方法29-32
• 1.6 实验研究内容和技术路线32-33
• 1.6.1 研究内容32-33
• 1.6.2 技术路线33
• 1.7 课题来源33-34
• 2. 生物质炭修复剂理化性质表征34-49
• 2.1 扫描电镜34-38
• 2.1.1 实验仪器和材料34-35
• 2.1.2 样品预处理及检测35
• 2.1.3 扫描电镜结果分析35-38
• 2.2 比表面积、孔容及孔径分布38-43
• 2.2.1 实验仪器和材料38
• 2.2.2 样品处理及检测38
• 2.2.3 比表面积、孔容及孔径分布的结果分析38-43
• 2.3 傅里叶红外光谱43-47
• 2.3.1 实验仪器和材料43-44
• 2.3.2 样品的处理及检测44
• 2.3.3 傅里叶红外光谱结果分析44-47
• 2.4 本章小结47-49
• 3. 生物质炭修复剂平铺式治理污染底泥动态模拟实验49-73
• 3.1 建立物质标线实验试剂和仪器49-50
• 3.1.1 实验试剂49-50
• 3.1.2 实验仪器50
• 3.2 建立被测物质标线的实验方法50-52
• 3.2.1 配制不同浓度梯度的标准品溶液50
• 3.2.2 标线建立结果50-52
• 3.3 修复剂原位治理污染沉积物实验试剂和仪器52-53
• 3.3.1 实验试剂52-53
• 3.3.2 实验仪器53
• 3.4 修复剂原位治理污染沉积物实验方案53-55
• 3.4.1 平铺修复剂治理污染沉积物的实验步骤53-54
• 3.4.2 膜被动采样技术评价修复剂治理效果实验步骤54-55
• 3.5 实验结果分析55-72
• 3.5.1 对不同物质的去除效果比较及其分析55-61
• 3.5.2 六种不同修复剂的治理效果比较及分析61-65
• 3.5.3 对不同深度沉积物的治理效果比较及其分析65-69
• 3.5.4 沿水流方向沉积物的治理效果比较及其分析69-72
• 3.6 本章小结72-73
• 4. 修复剂对污染沉积物的修复动力学实验73-84
• 4.1 动力学方程73
• 4.2 实验方案73-74
• 4.2.1 实验试剂、仪器和材料73-74
• 4.2.2 实验方案74
• 4.3 实验结果分析74-83
• 4.3.1 修复剂对沉积物中污染物随时间的去除效果分析74-78
• 4.3.2 动力学方程拟合结果分析78-83
• 4.4 本章小结83-84
• 5. 生物质炭修复剂平铺式原位治理污染底泥现场实验84-91
• 5.1 现场实验场地84-85
• 5.1.1 试验场地概况84
• 5.1.2 试验场地地址84-85
• 5.2 实验试剂和材料85-86
• 5.2.1 实验试剂85
• 5.2.2 实验仪器和材料85-86
• 5.3 实验方案86
• 5.4 结果分析86-90
• 5.4.1 试验地背景值分析86-89
• 5.4.2 修复剂对河流底泥的治理效果分析89-90
• 5.5 本章小结90-91
• 6. 结论与展望91-93
• 6.1 结论91-92
• 6.2 展望92-93
• 参考文献93-96
• 作者简历及攻读硕士期间取得的研究成果96-98
• 学位论文数据集98

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本文编号：945008