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化学与生物膜耦合深度脱除地下水中硝酸盐氮
发布时间:2018-12-05 浏览: 文章来源:未知

近年来,***范围内的地下水污染日趋严重,其中硝酸盐氮的污染不断加剧。因硝酸盐氮在水和土壤中的高溶解性和迁移性以及生活污水和工业废水的直接排放、含氮化肥的大量使用、污水灌溉以及畜禽粪便和其他含氮固废的淋滤下渗,使得地下水中硝酸盐氮浓度不断增加,2006—2012年,河北省地下水中硝酸盐氮平均含量增加了46.42%。硝酸盐氮可在人体中转化,直接、间接地危害人体健康,因此研究地下水中硝酸盐氮的脱除具有重要意义。目前所采用的离子交换、电渗析、反渗透等处理技术,因运行费用高、操作复杂、需后处理,而受到限制;单质铁化学还原法脱氮技术,因需调节水质pH反应条件难以控制,且伴有副产物氨氮生成,而无法推广应用;生物反硝化脱氮因地下水中缺乏碳源,而无法满足脱氮要求;利用投加液态碳源进行反硝化脱氮,因投加量难控会导致出水有机物风险;利用人工合成聚合物固态碳源进行反硝化脱氮,因成本高、对温度和pH要求高、需额外投加微量元素克服其化学成分单一性而难以实施;利用天然生物质进行反硝化脱氮,会出现生物可利用性低、反硝化效率低、亚硝酸盐氮积累等问题;利用Fe0与棉花组合,虽可有效降低水中硝酸盐氮浓度,但无法克服Fe0的钝化影响。目前,水体脱氮研究多集中在为生物反硝化提供更佳的碳源或将生物与化学多种方法组合等。
研究利用自制微电解化学催化颗粒与天然生物质制成耦合生物载体,将化学还原与生物反硝化相结合高效脱氮,通过研究耦合生物载体脱氮的可行性和稳定性,以及反应器中微生物群落结构,探究其脱氮机制,为地下水硝态氮脱除提供理论依据和技术指导。
实验材料和方法
实验材料
自制微电解化学催化固体颗粒以铁、碳、多元催化剂为主要原料烧制而成[8,16],如图1(a)所示,其直径10~20 mm,比重1 200 kg·m−3,比表面积32.017 m2·g−1,孔隙率46%,物理强度≥600 kg·cm−2。粗糙多孔,利于传质及微生物附着,并且可发生原电池反应还原硝酸盐氮。天然生物质丝瓜络含有79.5%左右的纤维素、13.6%左右的木质素,在水中可分解产生多糖或单糖等小分子糖类,为微生物提供一定的营养。将丝瓜络经水洗风干后切割成50~100 mm,并于40 ℃烘干,与微电解化学催化固体颗粒组合制成如图1(b)所示的耦合生物载体。


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