渗透性反应墙去除地下水中硝酸盐的试验研究

通过柱试验模拟地下水环境,研究了在最适温度条件下,利用混合碳源为介质的生物反应墙与模拟沸石墙串联的组合反应器,考察其对地下水中硝酸盐氮的去除效果,为受硝酸盐污染的地下水提供经济有效的修复方法.结果表明,在30℃条件下,通入硝态氮浓度为65 mg/L的地下水,以锯末和玉米秸秆的混合物作为碳源,沸石作为进一步的修复反应能有效的去除模拟地下水中的硝酸盐.在15 d的运行时间内,模拟装置对水中的硝态氮去除率为90%以上,试验过程中出现亚硝酸盐和氨氮的积累,其中出水中亚硝酸盐氮浓度为0.020~0.120 mg/L,氨氮浓度为0.7~2.5 mg/L,出水p H值介于6.7~7.7之间.     

低温条件下投加碳源的垂直流人工湿地模拟装置影响去除微污染水体氮素的试验研究

碳源是影响湿地系统脱氮过程反硝化作用的主要因素之一,尤其对于微污染水体。为探讨低温情况下投加碳源对反硝化作用的影响,设计上下潜行流实验装置。在环境温度为10℃以下,通过注水管采取持续1h添加方式将葡萄糖加入到潜行流底层,持续试验3个月。结果表明:未投加碳源情况下,总氮与硝酸氮去除效果分别为21.12%与20.09%;而加入碳源情况下,对总氮、硝酸盐氮最佳去除效果都有明显提高;同时不同碳源添加量对氮素去除效果也有不同影响:1投加50g碳源,对总氮、硝酸盐氮去除效果分别达到了30.45%、32.39%;2投加100 g碳源,对总氮、硝酸盐氮去除效果都为28.0%;50 g葡萄糖的投加量对总氮、硝酸盐氮的去除率高于100 g投加量。以上表明投加碳源对垂直流人工湿地装置的脱氮效率造成了显著性影响,碳源会显著性提高系统硝态氮负荷(P=0.017)与总氮负荷(P=0.013)。     

以甘油为碳源去除地下水中硝酸盐的试验研究

文章研究了以甘油为碳源的生物反应器,在相同的硝酸盐氮浓度和甘油浓度梯度下,分别投加纯反硝化菌种和土著反硝化菌种时,去除地下水中硝酸盐的情况。结果表明,投加反硝化菌的反应器启动较快,去除效果较好,硝酸盐氮去除率可达到97.7%以上。在碳源充足的情况下,脱氮时效性差异不明显,反应器pH在7.0±0.2范围内波动。该研究旨在...     

复合缓释功能材料原位修复硝酸盐污染地下水的研究和应用

针对我国地下水硝酸盐污染问题,以农业废弃物资源化利用为核心,耦合化学与生物过程,利用农作物秸秆和零价铁为主要原材料,辅以高渗透性材料和塑性粘结材料,按不同配比研发出一种用于去除地下水中硝酸盐的复合缓释功能材料.所研发复合缓释功能材料具有一定的强度和孔隙度,能够缓慢持续的释放碳源.将该材料用于室内模拟实验,以研究复合缓释功能材料与含水层介质(粗砂)填充比的不同对硝酸盐去除效果的影响,结果表明除材料与砂按1∶0时由于零价铁释放过多导致出水氨氮含量稍高外,其他各填充比对材料修复效果影响不大,硝态氮去除率均在85%以上;应用于野外原位修复,试验运行175天后,去除率高于70%,过程中没有产生亚硝态氮和氨氮的累积,为污染地下水原位修复提供了重要的技术支撑.     

新型复合碳源去除工业综合园区废水中硝酸盐试验研究

以传统醋酸钠碳源为对照,开展了一种新型复合碳源对工业综合园区废水中硝酸盐去除性能的研究。主要通过考察搅拌转速、反应时间、碳源浓度与硝酸盐氮浓度等因素的影响,以确定在获得同等硝酸盐去除效果下,两种碳源投加量关联关系,并在天津某工业园区污水处理厂进行工程应用验证。试验结果表明:在获得等量硝酸氮的去除量下,新型复合碳源投加量可比醋酸钠碳源节约30%,在同等碳源投加下,新型复合碳源可比醋酸钠增加50%硝酸盐去除量;工程应用结果表明新型复合碳源节省量预计可达40%,展示出该新型复合碳源具有替代醋酸钠碳源的潜能。     

土壤硝酸盐污染的生物修复试验研究

文章采用反硝化细菌Klebsiellasp.DB-1为实验菌株,分别利用玉米秸秆、稻草、芦苇、蒲苇作为固体碳源,进行土壤硝酸盐污染的生物修复实验研究,目的是将农作物秸秆的综合利用与土壤硝酸盐污染生物修复相结合,寻求一种简单而廉价的土壤硝酸盐污染修复方法,为大面积修复硝酸盐污染的土壤提供实验基础。结果表明,反硝化细菌Klebsiellasp.DB-1能够利用这4种秸秆进行硝酸盐污染土壤的生物修复,效果都较好,其中蒲苇最佳;最佳蒲苇添加量是每100 g土壤中5 g;在土壤中w硝酸盐氮为200~250 mg/kg情况下,菌株能将其降低到20 mg/kg以下(108 h);保持土壤中性环境更利于菌株利用秸秆碳源去除硝酸盐氮。     

地下水硝酸盐污染阻断与修复技术及装备研究年度进展报告

目前,各项任务研究进展顺利,课题目标设定基本合理,课题组各项研究按照任务书计划安排有序实施,部分研究工作已经提前开展。在技术示范场地选择方面,课题组确定了北京市顺义区赵全营镇白庙村南的一处垃圾填埋场和浙江省海盐县西塘桥镇海塘村一处养殖基地作为该课题的2个技术示范场地。目前已经开展了基础信息收集、场地水文地质状况勘查、地下水监测井建设、地下水水质监测,完成了微水试验和渗水试验,获得了水文地质参数。这些信息和数据为课题组开展实验室研究和现场技术示范工程设计提供了基础和支撑。在试验研究方面,以示范场地为研究背景,课题组开展了大量的实验室研究,为开展实际场地地下水硝酸盐污染修复技术示范奠定理论基础。主要包括地下水氮污染修复材料和地下水氮污染修复技术开发。在地下水氮污染修复材料方面,课题组研究开发了3种修复材料,包括一种硝化细菌碳源材料、一种氧化剂缓释材料释放材料和一种生物-化学联合修复材料。在地下水修复技术方面,课题组创新性提出了两种地下水修复技术工艺,一种是基于北方埋深较深的地下水污染修复的非连续渗透反应强地下水污染原位处理技术,该技术在传统渗透反应墙基础上,针对北方地下水埋深较深的实际情况,提出的以注射井阵形成的地下水修复系统,该技术具有施工难度小,建设成本低的优点,特别适用于处理较深层地下水污染问题;多级准原位地下水修复系统,是该课题研发的一种新型地下水技术,该技术集湿地处理技术、渗透反应墙技术和地下水井灌技术为一体的地下水修复系统,其具有建设与运行成本低、易施工、对地下水环境的扰动小、灵活性强、适应性强的优点。在成果产出方面,目前,课题组申请专利5项,获得授权专利两项,提出创新技术两项,投稿学术论文6篇,其中SCI论文3篇。     

反硝化细菌Klebsiella sp.DB-1的分离鉴定与活性研究

从巢湖芦苇湿地分离筛选出一株异养反硝化细菌,对其进行鉴定,并进行了反硝化活性研究,目的是为了研究地下水硝酸盐污染的生物修复机理.用酒石酸钾钠培养基从湿地土壤中富集并分离出反硝化细菌,对该菌株进行了16SrDNA鉴定及系统发育分析,并研究了单一碳源、碳氮比对其反硝化活性的影响,以及其对水中硝酸盐氮含量的适应性.分离出了一株异养反硝化细菌,具有较高的反硝化活性,命名为Klebsiellasp.DB-1,革兰氏阴性球形,兼性厌氧,16SrDNA序列分析表明,该菌株与Klebsiella sp.的相似性为99.6%以上;该菌株利用乙酸钠为碳源,采用碳氮比(C/N)为3,水中初始硝酸盐氮含量在100mg/L以内,120h几乎完全去除水中硝酸盐氮.菌株Klebsiellasp.DB-1为异养反硝化细菌,具有较广的碳源谱,能够有效地去除水中硝酸盐氮.     

不同固态碳源去除地下水硝酸盐的试验研究

文章研究不同条件下锯末、玉米芯及黄秋葵秸秆作为微生物反硝化碳源时的脱氮性能,筛选出优质固体碳源和反应条件,为氮污染去除现场应用提供参考。试验结果表明:在不同碳源用量(0.25、0.50、1.00、2.00g)条件下,3种碳源的硝酸盐去除率均表现出随着用量增加呈先上升后下降的趋势,其中玉米芯比其他2种碳源的脱氮效果更好,当玉米芯的用量为1.00g时硝酸盐的去除率最高,达98.3%;不同温度条件下的优化试验结果表明,35℃时玉米芯组的微生物对硝酸盐的反硝化效果最好,其去除率达98.5%。在地下水动态模拟试验中选用玉米芯为填充介质,其去除率与进水NO_3-N的初始质量浓度之间有很好的相关性,初始质量浓度升高,去除率降低但去除量升高,且随着进水流速减小,NO_3-N的去除率升高。     

缓释有机碳源材料释碳模型与生物脱氮效应

针对原位生物脱氮受地下水碳源缺乏制约的关键问题,制备了高分子缓释碳源材料,研究材料结构、释碳和生物脱氮性能。结果表明,缓释碳源材料静态释碳符合Fick扩散机制,静态释碳系数为(15.38±1.45)×10-4mg.g-1.s-1/2。动态释碳符合骨架溶蚀机制,动态释碳系数为(46.31±2.38)×10-4mg.g-1.h-1。缓释碳源材料具有良好的促进生物脱氮的性能,脱氮过程符合零级反应动力学,脱氮速率为(2.26±0.38)g.m-3.d-1,反应过程碳氮比为0.81~1.21。缓释碳源材料在氮污染地下水修复方面具有良好的工程应用前景。     

地下水污染场地污染的控制与修复

我国存在大量的地下水污染场地,给地下水资源的使用带来了严重威胁。对我国地下水污染场地划分为4大类,15个亚类,为制定不同地下水污染场地的管理、控制和修复规定提供了依据;对地下水污染防治规划的内容、方法和技术进行了论述,提出了建立地下水污染的预警系统,为污染的预防奠定基础;最后介绍了地下水污染的控制与修复技术,并对我国地下水污染防控和治理的基本原则进行了探讨。     

基于AHP法的地下水体综合评价

在对地下水体污染的评价方法中,国内研究大部分只对各种污染物指标和污染程度进行评价,而对于经济方面的因素则很少有考虑,所以评价结果单一且没有分析经济发展对污染的影响.针对这一情况,本文使用层次分析法,以太原市为样本,对该地区的各饮水源地进行了技术层面和经济层面上的分析评价.分析表明:污染评价结果与各饮水源地的经济发展现状一致,经济发展和地下水体污染之间存在正相关关系.     

基于元胞自动机的污染物潜水面扩散仿真算法

污染物由介质进入地下潜水面后,会在饱和带随地下水径流发生扩散。对该过程进行动态模拟与评估,可为地下水污染应急决策提供可视化手段。以元胞自动机为基础,耦合地下水污染扩散的分子扩散和机械弥散过程模型,构建了污染物地下水扩散的元胞自动机规则。采用抛物线方程模拟污染源汇项的输入,在二维平面上通过经验公式推演水动力弥散系数,计算元胞的污染扩散通量。将该方法应用到北京密怀顺地区,动态模拟农药在潜水面的扩散过程,具有较好的可视化效果。     

絮凝沉淀-人工湿地-地下水回灌系统水质处理试验研究

为探讨德阳市絮凝沉淀-人工湿地-地下水回灌系统运行各阶段的水质处理效果与开采供水的可行性,开展了水质分析、絮凝沉淀试验、人工湿地水处理试验、入渗试验、抽水试验、数值模拟等多项前期试验与分析。试验结果显示,绵远河水的浊度、氨氮(NH+4-N)、总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)、总大肠杆菌、细菌总数指标是系统重点处理的水质指标,研究场地内地下水质量总体良好;絮凝剂聚合氯化铝(PAC)的最佳投加量为5. 3 mg/L[以三氧化二铝(Al2O3)计],沉淀时间不小于1. 5 h;单个入渗池运行时理论入渗量可达13 574. 4 m3/d;三口开采井的开采量可达3 960 m3/d;数值模拟结果显示入渗水从入渗补给池到开采井含水层有充足的时间杀灭病菌和病毒,开采井地下水的主要补给来源是入渗池的垂向入渗补给量。综合研究表明,系统运行水质主要控制指标理论上均可达到设计回灌水质要求,供水量可满足设计要求,对地下水环境造成影响较小,系统运行在技术上是可行的,但需要持续开采地下水;试验结果为校正地下水数值模型、系统的改进、系统全面运行提供了重要的参考。     

基于数值模拟法的傍河水源地井群设计和优化

为保证傍河水源地水资源的可持续开发利用,并尽量减少由此对生态环境造成的负面影响,对水源地的开采井群进行优化设计是必要的。本研究以开采量（20×104 m3?d?1）和地下水位允许降深（14 m）为目标函数,以袭夺江水比例、地下水位降落漏斗范围、理论单井供水能力为约束条件,以开采井数量、井间距离、井河距离3个设计参数为变量,应用Visual MODFLOW 2010.0软件对地下水流场的演化规律进行了模拟预测,并基于预测结果对设计方案进行了比选,得到了最优参数组合。结果表明:9口开采井、井间距离为100 m、井河距离为50 m为最优方案;在该方案条件下,傍河水源地的供水能力为2.1×105 m3?d?1,其中袭夺的江水量占66%;形成的地下水位降落漏斗面积为2.8×106 m2,中心区降深为11.5 m,对环境产生的扰动最小,环境负效应也最小。      

三氯乙烯和四氯乙烯在土壤和地下水中的污染及修复技术

 三氯乙烯和四氯乙烯在工农业生产中被广泛使用,由于其不合理的处置和相对持久性特征,使其成为地下水和土壤中分布最为广泛的污染物之一。因其具有挥发性、毒性和致癌性,受到了国内外的广泛关注。通过查阅国内外资料,本文较为系统地总结了三氯乙烯和四氯乙烯污染的来源、危害和污染现状,述评了修复三氯乙烯和四氯乙烯污染的物理方法、化学方法和生物方法,其中物理方法包括曝气法和活性炭吸附法等,化学方法包括化学氧化法和化学还原法等,生物方法包括微生物修复技术和植物修复技术。同时对三氯乙烯和四氯乙烯的污染修复技术的发展趋势进行了展望,认为微生物修复技术、纳米双金属颗粒技术和光催化氧化技术具有很好的应用前景,建议加强这三项技术的研究和应用。     

重金属砷在饱和土壤中迁移过程模拟

重金属污染预测和评估是土壤与地下水修复的重点与难点,土壤中重金属迁移过程模拟能够为污染防治和水资源保护提供科学指导。本文基于有限元方法,建立了三维地下水重金属溶质运移模型,考察南京某化工场地重金属As(V)的迁移运动规律。数值模拟通过改变渗透系数、弥散度、分配系数、孔隙率,对比分析不同参数条件下,重金属As(V)溶质在土壤中的迁移规律。引入敏感性指数作为量化指标,比较各参数对重金属砷迁移的影响。数值分析结果表明：污染晕中心砷质量浓度随污染物持续通入逐渐增加到7.12 mg/L,污染范围不断扩大,纵向迁移距离远大于横向;七年后污染物不再注入,污染范围在水流的作用下整体往下游迁移,污染晕中心浓度不断下降,第40年污染晕中心往下游迁移6.5 m,浓度已下降为0.33 mg/L。连续注入污染物10年情况下,增加渗透系数与弥散度都会导致污染晕中心As(V)浓度下降,纵向迁移距离增加;分配系数增加则出现污染晕中心浓度与纵向迁移距离都减少的情况;由于土壤对重金属As(V)的吸附较强,在参数±50%的变化中,分配系数对重金属的迁移距离影响较大,与渗透系数、弥散度的影响程度相当,敏感性指数分别为18.0%、18.0%与16.3%;孔隙率敏感性指数为0.006%,在本文模型下对重金属As(V)迁移的影响几乎可忽略。     

岩溶地区公路建设水环境问题及防治对策——以贵州省为例

岩溶地区公路建设水环境问题是对水环境的破坏和污染。通过对贵遵、贵新、贵黄等高速公路水环境的野外调查和研究,总结了贵州岩溶地区公路建设水环境破坏的6种形式,即①改变水流通方向;②阻断地下水补给源;③截断地下水的流通路径;④阻断水的排泄口;⑤复合型的水环境破坏类型;⑥施工扰动造成的水环境破坏和水污染的两个阶段,即公路施工期和营运期对水环境的污染,并结合不同的岩溶地貌类型提出了相应的防治措施。     

浅谈地下水污染及防治

当非地下水原有的物质渗入地下水后就有可能造成地下水污染。常见的地下水污染分为可溶性和非混合性两大类,这两类污染物理化学性质不同,在含水层中与地下水共存情况也不同。介绍了地下水污染的成因,提出了地下水污染的治理方法与预防措施。     

碳纤维生态草技术协同曝气对黑臭水体的修复

为解决强化混凝法原位修复黑臭水体中易形成的二次污染和底泥负荷问题,通过模拟试验研究了新型碳素纤维(carbon fiber,CF)生态草填料协同曝气技术对强化混凝处理后的黑臭水体的净化效果。试验原水采自某流动性差的小型封闭黑臭水体,经高锰酸钾强化聚合氯化铝混凝沉淀处理后的出水作为试验用水,分别研究了空白处理、单独曝气处理、单独CF生态草修复和CF生态草协同曝气处理后水体中的浊度、氨氮、COD (chemical oxygen demand)和UV254(ultraviolet absorption)的净化效果。结果表明:CF生态草具有良好的亲水性、吸附性和生物亲和性,10 d后即可形成成熟较厚的活性生物膜。CF生态草协同曝气技术修复黑臭水体的效果显著高于其他三种处理方式,水体中的浊度、氨氮、COD和UV254的最高去除率分别达到95. 37%、80. 78%、77. 27%和77. 50%。可见CF生态草与强化混凝技术联用修复黑臭水体,可解决混凝沉淀技术易产生的二次污染和底泥负荷问题;强化混凝、曝气和CF草生态修复三种技术相组合的新型黑臭水体修复工艺,在黑臭水体的整治和修复中具有良好的发展前景。