生物固定化雙層PRB技術去除地下水中MTBE的研究.pdf

1、可滲透反應格柵(Permeable Reactive Barrier，PRB)是一種新興的地下水原位修復(in situ remediation)技術，能夠有效去除地下水中各類污染物質。本文首先建立污染物在土壤-地下水環(huán)境中遷移轉化基本控制方程，并針對所提出的生物固定化雙層PRB結構設計，從過程參數(shù)、相間傳質、生物降解和流體力學等方面對地下水中甲基叔丁基醚(MTBE)的復雜修復過程進行了系統(tǒng)研究。 由吸附平衡實驗確定了MTBE

2、在不同粘性土壤中的吸附行為為線性關系；通過土柱彌散實驗計算得到MTBE在夾砂粉質粘土中的彌散系數(shù)和阻滯系數(shù)，由阻滯系數(shù)僅為1.004可知土壤對MTBE幾乎沒有任何截留和凈化能力。 用滲透儀獲得微生物固定化載體-膨脹珍珠巖的滲透特性；通過靜態(tài)間歇實驗確定了MTBE在膨脹珍珠巖中的吸附規(guī)律符合Freundlich模型，且為一吸熱過程，能夠自發(fā)進行；采用搖瓶振蕩法，確定了MTBE好氧降解條件：溫度20～25℃、pH8.0、接種量1:

3、10(V/V)。 對過氧化鈣(CaO2)釋氧過程中的pH調(diào)節(jié)表明，一定配比的KH2PO4和(NH4)2SO4可將pH值控制在6.5～8.5范圍；電氣石和飽和區(qū)土壤作為輔助調(diào)節(jié)手段可減少緩沖劑用量，避免地下水二次污染；通過測定混合菌的生長曲線，確定CaO2及其相應配比的培養(yǎng)基能夠滿足好氧微生物的新陳代謝需要。 采用土柱實驗研究了MTBE在雙層PRB系統(tǒng)中的去除過程。通過對pH、溶解氧(DO)、MTBE和叔丁醇(TBA)

4、的濃度監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，釋氧材料層能夠為系統(tǒng)中微生物提供足夠的DO含量和適宜的pH環(huán)境；固定有微生物的降解層不僅可以去除模擬地下水中的MTBE，其降解產(chǎn)物TBA經(jīng)歷一段積累期后也進一步發(fā)生了降解。根據(jù)污染物在地下水環(huán)境中遷移轉化基本控制方程，建立了包含對流、水動力彌散、相間傳質及生物降解作用的一維PRB傳質模型。通過比較模型計算結果和土柱實驗數(shù)據(jù)，表明本文模型能夠描述實驗室的PRB修復過程。 基于連續(xù)性方程和多孔介質流體動量方程及MT