染料废水污染地下水的可渗透性反应墙(PRB)参数试验研究

染料废水常具有高浓度、高色度、成分复杂、难降解、难生化等特点,一直是废水处理的难点。被染料废水污染的地下水,由于其治理修复受到地质与水文地质条件的影响,其修复难度较大。近年来,可渗透反应墙(permeable reactive barrier, PRB)技术是目前迅速发展的一种原位修复技术。本研究以染料废水污染的地下水为研究对象,通过室内试验进行了PRB墙填料的筛选与配比试验,最终确定活性炭的添加比例为0.5‰~1‰的质量配比,铁粉的添加比例为489%的质量比,在此基础上,进行了可渗透性反应墙参数设计。

生物可渗透性反应墙修复石油烃污染地下水的效果及微生物多样性研究

采用可渗透性反应墙(PRB)协同微生物作用对石油烃污染地下水进行室内模拟修复。研究结果表明,生物PRB对石油烃污染地下水具有较好的处理效果。反应器运行200d后,生物PRB前端介质总石油烃(TPH)含量高,15个取样点的TPH质量浓度为0.74～5.42mg/L,后端介质TPH含量较低且分布较均匀,10个取样点中TPH均低于0.29mg/L,生物PRB出水中未检出TPH。采用聚合酶链式反应(PCR)—变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对生物PRB内的微生物群落结构进行分析,结果显示,生物PRB中微生物群落结构的相似性随着横向距离的增大而降低,其中B2与B5取样点微生物相似度最高,达83.1%。在生物PRB前端TPH浓度高的部位,微生物群落较为稳定,多样性较低,而后端TPH浓度低的部位,微生物群落不稳定,多样性较高。

炭铁可渗透反应墙修复氯代烃及淤堵性能研究

通过PRB室内柱实验,对PRB在修复氯代烃污染地下水过程中(24h内的不同时间点)的渗透性能,淤堵程度,修复效果等方面开展相关研究.研究结果发现,24h内炭铁复合材料渗透系数随着时间的增加而增加.PRB模拟柱运行4h时复合材料对三氯乙烯(TCE)的去除率最高为74.23%,在8h时该去除率最低为64.59%.复合材料对TCE去除率的变化是多影响因子多方位综合作用的结果.渗透系数较低时,水流速度较慢,并且系统内不断有(OH)-产生,各种离子沉淀反应稳定发生且反应完全,导致PRB系统淤堵程度不断提高;高渗透性能的条件下,水流速度快,系统内虽有较高浓度(OH)-,该条件沉淀反应不完全,冲刷占主导,导致淤堵程度会降低.

废旧胶粒PRB活性材料对污染地下水吸附适应性研究

针对多组分污染地下水危害严重、治理费用高的特点,采用废旧轮胎橡胶经破碎后制备的胶粒作为PRB系统活性材料,对污染地下水中COD、NH_4^+—N、Fe^(2+)、Mn^(2+)、SO_4^(2-)吸附效果进行条件适应性研究。结果表明:在胶粒投加量为0.5 g/200m L,振荡频率150r/min,反应时间36h,p H值为7的条件下,污染地下水中COD、NH_4^+—N、Fe^(2+)、Mn^(2+)、SO_4^(2-)去除率分别为44.3%、24.8%、96.2%、86.2%、9.5%,表明胶粒对COD、Fe^(2+)、Mn^(2+)污染物具有较好的去除效果。胶粒对COD(乳酸钠)吸附特性可较好地符合Temkin吸附等温模型和Elovich动力学模型。该方法对于拓宽废旧橡胶资源化利用及修复含有机物、铁锰污染的地下水方面具有一定的积极意义。

FeS改性纳米Fe^0去除Cr(Ⅵ)的PRB柱实验研究

为进一步证实通过液相还原法制备的FeS改性纳米Fe^0复合材料去除Cr(Ⅵ)的可行性,考察了动态环境中不同初始Cr(Ⅵ)污染浓度条件下,Fe^0@FeS复合材料去除Cr(Ⅵ)的能力。结果发现;Fe^0@FeS复合材料可以用于处理含Cr(Ⅵ)地下水;此外,随着模拟地下水中Cr(Ⅵ)初始质量浓度提高,复合材料对Cr(Ⅵ)的去除作用受到阻滞,去除容量减小。解吸实验表明,Fe^0@FeS复合材料能够安全地还原沉淀Cr(Ⅵ),也不会对环境产生二次污染。

UAPB和PRB反应器处理酸性矿井水

针对酸性矿井水地面处理的成本高、常规处理方法效果差等问题,提出以玉米芯为碳源、铁屑协同生物麦饭石固定颗粒为基质填料的升流式厌氧填料床(UAPB)和可渗透性反应墙(PRB)的井下原位处理方法。试验表明,UAPB与PRB反应器均具有较强的pH值提升能力,但PRB反应器抗污染负荷变化的能力更强,出水OD600值小,TFe去除率高,可达99.9%以上,且在70个孔隙体积数之后,PRB反应器中玉米芯缓释碳源(COD)浓度和SO_4^(2-)还原速率仍较高且稳定,平均值分别为1 136 mg/L和1 256 mg/(L·d),对Mn^(2+)的去除率也高出UAPB反应器15%。可见,PRB硫酸盐还原菌固定颗粒反应器更适合并下原位处理酸性矿井水。

EK-PRB对Pb(Ⅱ)污染土壤的修复效果研究

通过一种可变换阵列式电极的电动-可渗透反应墙(EK-PRB)装置,以沸石+粉煤灰组合为PRB材料,研究了电压梯度和土壤含水率在EK-PRB修复Pb(Ⅱ)污染土壤的过程中对于去除效果的影响。试验过程中,修复周期定为5 d,设置了不同的电压梯度(1.5,2.0,2.5 V/cm)和含水率(25%,30%,35%),进行了9组正交试验。结果表明,提高电压梯度、增大含水率对于Pb(Ⅱ)去除效果均具有增强作用,由此得出了以沸石+粉煤灰作为PRB材料时,EK-PRB修复Pb(Ⅱ)污染土壤的含水率和电压梯度最佳组合,即在电压梯度和含水率分别为2.5 V/cm和35%时,Pb(Ⅱ)的修复效果最好,去除率最高达到了80.7%。证明了沸石和粉煤灰作为组合材料时,EK-PRB联合修复技术在处理Pb(Ⅱ)污染高岭土时的可行性,可以为EK-PRB在PRB材料的改性和创新上的发展提供支持和依据。

地下水石油污染修复技术室内试验研究

石油烃污染地下水的修复方法较多,多数情况下,物理法和水动力控制法只作为一种临时性的控制方法。用抽出处理法清除污染,达到卫生标准的目标可能需要几十年甚至几百年。所以环境学者和水文地质学者转向原位修复技术的研究,本次研究针对大庆油田核心区的石油污染,主要通过室内实验,改变反应条件和介质组成等来了解PRB技术对石油污染物中氯代烃的去除效率,并通过对真实地下水流环境的模拟,以获求最佳的PRB设计参数。

铁屑耦合生物麦饭石的PRB系统修复含铬酸根与硝酸根地下水

针对污染地下水中铬酸根和硝酸根迁移速度快,可渗透反应墙(PRB)常规活性材料修复效果差等问题,以铁屑、麦饭石和硫酸盐还原菌(SRB)为活性材料,构建4组耦合PRB动态柱修复地下水中Cr(Ⅵ)和NO-3-N。结果表明,4#(铁屑、麦饭石和SRB)柱修复效果较1#(麦饭石)、2#(铁屑、麦饭石)和3#(麦饭石和SRB)柱好,且稳定,对Cr(Ⅵ)和NO-3-N平均去除率分别是97.7%和97.34%,可见,以铁屑、麦饭石和硫酸盐还原菌为活性材料的耦合PRB系统修复地下水中Cr(Ⅵ)和NO-3-N具有有效性与可行性。