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《中国地质大学(北京)》 2012年
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地下水硝酸盐原位生物修复固相碳源及磷源性能研究

张建美  
【摘要】:地下水硝酸盐污染正在逐年加剧,严重制约了地下水作为饮用水水源的使用。生物反硝化法是去除地下水中硝酸盐的有效方法,本研究立足于解决地下水硝酸盐反硝化处理过程中碳源、磷源不足的问题,通过批实验及柱实验研究固相碳源、固相磷源对反硝化的促进作用。在此基础上研究进水硝酸盐浓度、温度等因素对反硝化的影响,同时解析反硝化菌群的组成结构,确定优势细菌,为地下水硝酸盐原位修复提供重要的理论依据。主要成果如下: 麦秆、锯末、可生物降解塑料均可作为地下水硝酸盐生物处理中的固相碳源,使硝酸盐有效去除,其中可生物降解塑料本身释放的含氮化合物最少,所维持的反硝化反应中硝酸盐氮去除率最高,且亚硝酸盐氮积累量少,是最合适的反硝化固相碳源。温度对反硝化作用有显著的影响,当实验温度由25±2℃降低到16±2℃时,反硝化柱出水硝酸盐氮浓度急剧上升。同时,反硝化系统内亚硝酸盐氮积累严重。另外实验发现,进水硝酸盐浓度对反硝化有重要的影响。当进水硝酸盐浓度为50、60、70、80、90mgNO3--N/L时,硝酸盐氮去除率高,亚硝酸盐氮积累量少,反硝化能彻底进行,而当进水硝酸盐浓度提高到100mgNO3--N/L时,硝酸盐氮去除率明显降低,同时伴有严重的亚硝酸盐氮积累现象。温度为20±2℃时,磷矿石对反硝化有明显的促进作用,磷矿石含量分别为1500g及750g的反硝化柱内反硝化能彻底的进行,硝酸盐氮去除率大于97%,无明显的亚硝酸盐氮积累现象;而磷矿石含量为500g以及不含磷矿石的反硝化柱,反硝化不能彻底进行,出水硝酸盐氮浓度大,且亚硝酸盐氮积累现象明显。将环境温度升高至25±2℃,此时磷矿石含量分别为1500g、750g、500g以及不含磷矿石的反硝化柱内反硝化都能彻底进行,磷对反硝化作用的限制得以相对缓解。同时实验发现,在进水流量较大的情况下,添加磷矿石可在一定程度上提高反硝化效果。取反硝化柱内生物样品分析反硝化菌群结构,发现proteobacteria(变形杆菌门),特别是β-proteobacteria(β-变形杆菌纲)为反硝化系统内最优势菌群,且环境条件对反硝化菌群的结构有一定的影响。
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:X523

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