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《沈阳建筑大学》 2011年
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零价铁法去除地下水中硝酸盐的试验研究

姚松涛  
【摘要】:近年来随着经济的高速发展,给地下水资源带来的污染也越来严重,在进入地下水体的污染物中,硝酸盐是进入水体最为频繁的污染物之一。地下水体硝酸盐污染已成为世界范围内一个相当普遍的环境问题。地下水硝酸盐处理技术中,以硝化反硝化为基础的生物法,其工艺复杂、运营管理要求高,会导致出水中含有细菌和残留有机物,必须进行后续处理。而活泼金属还原法则因操作简单、反应速度快而受到许多学者的关注。其中的零价铁法又称内电解法、铁屑过滤法等,始于20世纪70年代,90年代后利用铁粉作为还原剂去除水中硝酸盐氮的研究被广泛开展。众多学者研究发现,Fe~0还原硝酸亚的主要产物为氨氮,并且用Fe~0对废水脱氮取得较好效果。基于铁粉的来源广、价格低廉、还原速度快等作为理想还原剂的特点及沸石对氨氮的高效吸附性和Fe~0对废水脱氮的较好效果。本文采用Fe~0-沸石和Fe~0-C微电解对地下水硝酸盐进行去除。 本文试验在静态试验的基础上,采用动态实验,采用连续流的操作方式进行研究,重点是研究连续流状态下,pH值、浓度、停留时间等影响因素对Fe~0-沸石及Fe~0-C微电解去除地下水中硝酸盐效果的影响及进行产物分析,机理探讨。 试验结果表明:①pH值是Fe~0-沸石和Fe~0-C微电解去除地下水中硝酸盐的关键因素,较低的pH值有利于地下水中硝酸盐的去除。Fe~0-沸石:在pH值为2.2时,硝酸盐去除率平均为60%。混掺Fe~0-C微电解:在pH为2.5时,硝酸盐去除率可达68%。分层Fe~0-C微电解:pH值为2.5时,硝酸盐去除率为64%。②Fe~0-沸石和Fe~0-C微电解去除地下水中硝酸盐的主要产物都是氨氮,有少量的亚硝酸盐生成,其余产物主要为氮气。其中NO_2~-产生途径为:Fe~0 + NO_3~- + 2H+→Fe~(2+) + H_2O + NO_2~-;NH~(4+)的转化途径为:Fe~0+ NO_3~-+10H+→4 Fe~(2+)+3H_2O+NH~(4+);N_2转化途径为10Fe~0+6NO_3~-+3H_2O→5Fe_2O_3+3N_2+6OH~-;Fe~0-沸石中的沸石对产出的氨氮具有高效吸附性。Fe~0与硝酸盐氧化还原过程中,以NO_3~-→NO_2~-→NH~(4+)为主要反应路径。③与Fe~0-沸石去除地下水中硝酸盐相比,Fe~0-C微电解具有较高的硝酸盐去除率。在Fe~0-C微电解去除地下水中硝酸盐的试验研究中,铁和炭粒有两种组合方式,混掺和分层,与混掺Fe~0-C微电解相比,分层Fe~0-C微电解去除地下水中硝酸盐的效果虽然略低,但分层Fe~0-C微电解有效降低了铁屑和炭粒的板结速率,延缓了板结时间,减少了铁屑和炭粒的更换频率。并且分层Fe~0-C微电解减少了曝气这一环节可省去后续处理铁泥污染一工序,降低了费用。
【学位授予单位】:沈阳建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:X703

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