地下水硝酸盐污染生物修复中二次污染防治的试验研究

论文摘要

随着工农业迅速发展,地下水受到不同程度的污染,其中尤以“三氮”污染最为严重。国内外报道了很多治理地下水中硝酸盐污染的技术和方法,生物反硝化法以其高效低耗的特点,成为国内外科学家的研究重点。但是传统生物修复仍存在出水二次污染,含水介质易堵塞,N2O气体污染环境等问题。已知地下水硝酸盐生物修复过程中,往往存在亚硝酸盐积累、碳源富余、氨氮浓度升高等二次污染的问题,本文研究以核桃壳为固相有机碳源载体的地下水硝酸盐污染原位生物修复中二次污染的产生原因及防控手段,找到解决这一问题的有效途径。首先,针对生物修复中出现的亚硝氮积累问题,采用摇瓶试验,分析分别以硝酸盐和亚硝酸盐为主要电子受体的体系中,硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的去除速率以及磷源的影响,探究影响硝酸盐生物修复过程中亚硝氮积累的因素。结果表明:碳源和磷源都是影响反硝化过程中亚硝酸盐积累的重要因素。在碳源不足的情况下,硝酸盐还原菌对碳源的竞争能力强于亚硝酸盐还原菌,此时将会出现亚硝酸盐的积累现象。硝酸盐和亚硝酸盐为主要电子受体的体系,在其他条件不变的情况下,添加磷元素后其反硝化速率分别为未添加时的1.16倍和1.23倍。然后,利用两个串联的有机玻璃柱,分别模拟硝酸盐污染生物修复阶段和出水衰减阶段,采用核桃壳作为固相碳源载体,分析修复过程中二次污染的产生原因及出水中二次污染物的自然衰减规律,综合分析氮素在整个过程中的迁移转化情况。研究发现,出水CODMn值在15 mg/L-30 mg/L之间时为最理想的状态,在保证硝酸盐氮去除率的同时,后续亚硝酸盐氮可自然衰减到安全浓度以下,氨氮虽未达到标准但是呈下降趋势。最后,综合分析摇瓶试验和柱试验数据,探寻以核桃壳为固相有机碳源载体时,硝酸盐污染生物修复的二次污染预测方式和控制手段。讨论得出,可以通过定期检测反硝化段出水的高锰酸盐指数和硝酸盐氮浓度来预测二次污染的产生和污染程度。其次,当生物修复出水碳源浓度过高时,可以采用人工曝气的方式来控制;出水亚硝酸盐浓度过高时,反硝化区出水碳氮比在1左右时可让其自然衰减,而碳氮比小于0.5时则要考虑适宜的碳源控制措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 氮素的迁移转化
• 1.2 地下水硝酸盐污染现状及危害
• 1.2.1 地下水硝酸盐污染的现状
• 1.2.2 地下水硝酸盐污染的来源
• 1.2.3 地下水硝酸盐污染的危害
• 1.3 地下水硝酸盐污染的控制及修复
• 1.3.1 地下水硝酸盐污染的控制对策
• 1.3.2 地下水硝酸盐污染的修复技术
• 1.3.3 地下水硝酸盐污染的生物修复技术
• 1.3.4 生物修复技术的二次污染问题
• 1.4 研究的目的、意义及内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究意义
• 1.4.3 研究内容与技术路线
• 第2章 硝酸盐污染生物修复中亚硝酸盐积累的因素研究
• 2.1 试验材料与方法
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 试验方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 准备试验
• 2.2.2 A组硝酸盐为主要电子受体分析
• 2.2.3 B组亚硝酸盐为主要电子受体分析
• 2.2.4 两种不同电子受体的反硝化体系比较分析
• 2.2.5 磷对亚硝酸盐积累的影响
• 2.2.6 影响氨氮浓度的因素讨论
• 2.3 小结
• 第3章 硝酸盐污染生物修复中二次污染的产生及自然衰减研究
• 3.1 试验材料与方法
• 3.1.1 试验材料
• 3.1.2 试验方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 柱试验运行环境
• 3.2.2 亚硝酸盐在生物修复过程中及修复后的变化分析
• 3.2.3 碳源在生物修复过程中及修复后的变化分析
• 3.2.4 氨氮在生物修复过程中及修复后的变化分析
• 3.2.5 氮素在生物修复过程中及修复后的转化分析
• 3.3 小结
• 第4章 硝酸盐污染生物修复的二次污染防治探讨
• 4.1 硝酸盐污染生物修复的二次污染预测方式探讨
• 4.2 硝酸盐污染生物修复的二次污染控制手段探讨
• 4.2.1 试验材料与方法
• 4.2.2 结果与讨论
• 4.3 小结
• 第5章 结论与建议
• 5.1 主要结论
• 5.2 论文的主要创新点
• 5.3 继续工作的建议
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历