四氯乙烯污染地下水的厌氧-好氧型生物反应格栅修复技术研究

摘要

四氯乙烯（PCE）作为地下水污染中检出率最高的氯代烯烃污染物，其污染治理的研究近年来倍受关注。结合 PCE生物降解特性与可渗透反应格栅特点，本研究设计了一种用于原位修复PCE污染地下水的厌氧-好氧型生物反应格栅系统。该系统包含四层，其中第一层捕氧反应格栅（填充介质为营养复合型捕氧材料）可为第二层厌氧生物格栅（填充介质为固定化的厌氧微生物）中的 PCE降解菌提供适当的碳源，以确保污染物发生共代谢降解，同时提供维持微生物生命代谢活动的各种营养组分，起到原位强化作用。更为关键的是，捕氧材料中特殊的捕氧组分能够有效消耗污染羽中残存的溶解氧，创造有利于生物降解 PCE的厌氧环境；第三层释氧反应格栅（填充介质为营养复合型释氧材料）可为第四层好氧生物格栅（填充介质为固定化的好氧微生物）中的微生物提供充足的溶解氧及恰当的碳源和营养，以确保 PCE降解中间产物—低氯代烯烃在好氧条件下完全降解为无毒无害化物质。
　　本研究通过吸附实验研究了污染物PCE与TCE在粘土中的吸附特性；富集与驯化了用于降解 PCE的厌氧微生物和用于降解低氯代烯烃的好氧微生物；人工制备了一种既可以降低地下水中的溶解氧含量又能提供厌氧微生物生长代谢必需的营养物质的营养复合型捕氧材料和一种既可以补充地下水中的溶解氧含量又能提供好氧微生物生长代谢必需的营养物质的营养复合型释氧材料；利用载体结合法来进行微生物固定化；使用四个不锈钢柱组成实验室土柱装置验证设计的厌氧-好氧型生物反应格栅系统修复地下水PCE污染的可行性。第一个土柱填充有制备好的营养复合型捕氧材料，第二个土柱填充有固定化的厌氧微生物，第三个土柱填充有制备好的营养复合型释氧材料，第四个土柱填充有固定化的好氧微生物。模拟PCE污染地下水由蠕动泵作为动力装置输入土柱装置中，进水PCE浓度为1012μg/L，溶解氧含量为6.43 mg/L，pH为7.2，流量为250 mL/d。每间隔24小时监测各取样点的pH、DO、PCE及低氯代烯烃的浓度。
　　结果显示，PCE的去除率达到99.3％，并且毒性更强的中间产物—低氯代烯烃也得到进一步降解。对于现场 PRB及其附属设施的设计、安装以及地下水修复效果有待进一步的研究和探索。

目录

声明

第1章 文献综述

1.1 地下水中四氯乙烯（PCE）污染状况

1.2 氯代烯烃在土壤中的吸附特性研究进展及趋势

1.3 PCE污染地下水修复技术研究进展及趋势

1.4 PRB技术简介

1.5 研究内容和意义

第2章 PCE及TCE在土壤中的吸附特性研究

2.1 实验仪器与方法

2.2 实验结果与分析

2.3 PCE与TCE在三种土样中的吸附差异

2.4 本章小结

第3章 PCE及低氯代烯烃专性降解微生物的富集与驯化

3.1 微生物的富集与驯化

3.2 微生物富集与驯化过程中pH、溶解氧和OD600值的变化

3.3 本章小结

第4章 厌氧-好氧型PRB修复PCE污染地下水的模拟研究

4.1 营养复合型捕氧材料与释氧材料的制备

4.2 微生物固定化

4.3 厌氧-好氧型PRB系统修复PCE污染地下水的实验研究

4.4 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢