有机碳对含水层中硝酸盐污染去除的环境功能试验研究

摘要

随着社会生产的发展以及人们生活水平的提高，工业废水、生活污水的排放量的增加，畜禽养殖业迅速发展以及农业生产中氮肥的施用量不断增加，氮的自然循环遭到了破坏。其中硝酸盐已成为世界上许多地区地下水污染最普遍的环境因子，修复地下水硝酸盐污染已成为当务之急。 地下水中硝酸盐的浓度并不受可溶性限制的约束。正因为这一点及其阴离子的形式，NO3-在地下水中是非常活跃的。在氧化力很强的地下水中，NO3-呈稳定的溶解氮的形式。它随地下水运动，不变形，也很少或不受阻滞，因此NO3-通常可从输入区迁移一个很长的距离。基于国内外相关地下水中硝酸盐污染迁移转化的研究成果及趋势，设计制作了砂槽模型，研究在地下水流动条件下含水层系统中硝酸盐的迁移规律。通过在污染源下游投加碳源来促进模拟区反硝化细菌的生长繁殖，抑制硝酸盐的流动迁移。在模拟硝酸盐瞬时污染条件下，考察了保持其它条件不变，分别改变水力梯度、外加碳源量以及不同初始浓度下硝酸盐的迁移转化特征。并通过往含水层添加反硝化菌液，结合比较了室温28℃和模拟通常地下水水温为16℃时的脱氮效果。 本文在试验中得出的主要结论如下：(1)水力梯度的增加，削弱了含水层对硝酸盐的净化效果。0.3m-0.9m区域的生物衰减越来越弱，主要的生物衰减越来越明显的集中在0.9m-1.5m的区域内。(2)投加相同量的乙醇作为碳源，改变硝酸盐初始浓度条件进行对比试验，生物衰减量随着NO3--N初始浓度的升高而升高，硝酸盐为限制生物脱氮作用的主要因素。(3)含水层中碳源的投加有利于促进微生物的脱氮作用，但并非投加量多为佳，过量的添加会促进其它菌群的大量生长繁殖而抑制脱氮菌群的优势活性。并且，随着投加量的加大，砂槽中TOC浓度增高，监测到NH4+-N浓度随之增加，即DNRA水平提高。(4)室温28℃时，往含水层中添加反硝化菌液，脱氮作用的强度以及在含水层的持续作用对硝酸盐去除都非常有效。16℃时，偏低的地下水温延长了脱氮适应期，在整个试验过程中脱氮效果较弱，对硝酸盐去除产生的不利影响在中间粗砂含水层更为显著。(5)含水层不同深度、不同介质条件对硝酸盐的迁移也存有影响，试验结果表明，底层细砂含水层较中间粗砂含水层脱氮效果更优。深度的增加，地下水流速较为缓慢，含水介质粒径较小均更有利于抑制硝酸盐的流动迁移，进行生物脱氮作用。

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致谢

第一章 绪论

1.1地下含水层

1.1.1地下含水层的概念

1.1.2地下水污染及其特点

1.1.3地下水污染的污染源及主要途径

1.1.4地下水中污染物的行为特征

1.2地下含水层中硝酸盐的污染现状及危害

1.2.1地下水硝酸盐的污染现状

1.2.2地下水硝酸盐污染的危害

1.3硝酸盐在地下水中迁移转化特征的主要研究方法

1.4国内外研究现状

1.4.1硝酸盐污染去除的条件

1.4.2有机碳对含水层中硝酸盐污染去除研究进展

1.5选题思路及本文工作

1.5.1选题思路

1.5.2本文工作

第二章 材料与方法

2.1试验模型的设计、制作与安装

2.1.1试验模型

2.1.2试验模型的填装

2.2试验步骤

2.2.1硝酸盐在含水层系统的迁移试验

2.2.2硝酸盐迁移转化试验的启动

2.2.3水力梯度对硝酸盐的迁移转化影响试验

2.2.4不同硝酸盐初始浓度的影响试验

2.2.5有机碳对硝酸盐迁移转化的影响试验

2.2.6注入脱氮菌的硝态氮去除效果试验

2.3实验检测

2.3.1试验水质

2.3.2测试因子及测试方法

2.3.3试验的主要器材

第三章 试验结果分析

3.1硝酸盐在含水层中的迁移特征

3.2有机碳环境下水力梯度对硝酸盐的迁移转化影响

3.3有机碳环境下不同硝酸盐初始浓度的影响

3.4有机碳对硝酸盐迁移转化的影响

3.4.1有机碳对反硝化作用的影响

3.4.2有机碳对DRNA过程的影响

3.5有机碳环境注入脱氮菌的硝态氮去除效果试验

3.5.1硝态氮去除效果

3.5.2模拟地下水温度为16℃时硝态氮的去除效果

第四章 结论与展望

4.1结论

4.2展望

参考文献