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《中国地质大学(北京)》 2013年
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地下水氨氮渗透反应格栅去除技术的改进与优化

杨应钊  
【摘要】:由于地下水中氨氮污染问题日趋严重,其修复方法受到广泛关注。以沸石为反应介质的渗透反应格栅(Permeable Reactive Barrier, PRB)技术因具有成本低、处理效果稳定、运行维护方便、无动力消耗等优点而备受青睐,但沸石吸附饱和问题限制了其进一步推广应用。为此,本文采用释氧材料(Oxygen Releasing Compound, ORC)、陶粒、海绵铁颗粒,按不同复配方式对沸石格栅进行了改良,设计了1套单一介质PRB、1套多介质PRB(Multi-Media PRB,M-PRB)及4套改良多介质PRB(Improved M-PRB,IM-PRB),通过一维连续动态柱实验研究力求筛选出能克服沸石格栅缺陷且实际应用可行性较高的技术方案。研究结果表明: (1)经历准备挂膜、挂膜启动、充分挂膜三个阶段,天然沸石(natural zeolite,NZ)表面形成了生物膜,但其成分及结构几乎没有变化。3-5mm生物沸石(bio-zeolite,BZ)表面海绵状生物膜不如0.1-0.9mm发育。NZ粒径越小,其挂膜效果越好。 (2)BZ吸附氨氮的动力学过程与NZ相似,也遵循Lagergren准二级动力学模型,具有快吸附(0-2h)、慢平衡(2-48h)的特点;二者的等温吸附结果均可用Langmuir(?)吸附等温线进行拟合,0.1-0.9mm NZ、BZ,3-5mm NZ、BZ吸附容量分别为11.85mg/g、13.4mg/g,9.3mg/g、11.35mg/g。同一粒径NZ、BZ的吸附容量相差不大,生物膜不会抑制沸石对氨氮的吸附。 (3)PRB受河沙吸附能力有限限制,IM-PRB4因铁还原主要产物为氨氮的缺陷,二者出水氨氮浓度均较高(2mg/L); M-PRB虽然氨氮去除率高于99%,但存在沸石吸附饱和问题;IM-PRB1、IM-PRB2及IM-PRB3均能依靠沸石的强离子交换吸附作用保证氮去除率高于99%,同时助硝化作用实现部分氨氮的生物去除,降低沸石的吸附负荷并促进其生物再生。 (4)同IM-PRB1相比,IM-PRB2及IM-PRB3硝化作用稍强,更利于沸石再生及寿命延长,但二者使用的陶粒价格昂贵,约为沸石的10倍左右,节约的运行维护费用不一定能抵消掉成本增加带来的额外支出。综合考虑成本、运行效果及寿命等各方面因素影响,IM-PRB1的工程应用价值最高。
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:X523

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【参考文献】
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