海綿鐵作為滲透反應墻介質還原地下水中硝酸鹽的試驗研究.pdf

1、地下水中硝酸鹽污染已經成為世界范圍內的重要環(huán)境問題，修復地下水硝酸鹽污染已成為當務之急。本文總結了硝酸鹽污染的現狀、來源及其危害，并對地下水中硝酸鹽的處理方法如物理化學法、生物法、化學法以及滲透反應墻技術進行了分析比較。本文認為滲透反應墻技術是比較有發(fā)展前景的地下水原位修復技術，并著重進行了用海綿鐵作為滲透反應墻的反應介質去除地下水中硝酸鹽污染的試驗研究。 本文開展了一系列單因素靜態(tài)試驗，通過掃描電鏡和X．衍射分析對反應體系中

2、海綿鐵的表面化學特征進行了考察，并開展了改變反應參數，將海綿鐵與顆粒活性炭填料配比，以及海綿鐵材料滲透反應墻與電動力學法相結合的動態(tài)試驗。 靜態(tài)試驗表明，酸性條件、小粒徑海綿鐵、緩沖溶液和錳砂的添加以及用稀鹽酸預處理海綿鐵均有利于單位質量海綿鐵還原水中的硝酸鹽：綜合考慮各種因素，我們選擇pH=7～8，海綿鐵粒徑為1.0～3.0mm，海綿鐵：錳砂=10:1為最佳反應條件。隨著海綿鐵投加量的增多，1g海綿鐵還原硝酸鹽的量逐漸減小，

3、但是還原水中硝酸鹽的總量是增加的。進水硝酸鹽濃度在11mg／L～442mg／L范圍內時，每克海綿鐵還原硝酸鹽的量最初隨著濃度的增加而逐漸增加，但在220mg/L后趨于平緩狀態(tài)。 通過電鏡掃描和X射線衍射對海綿鐵的表面化學進行了考察分析。由電鏡掃描圖分析可知，經稀酸洗過的海綿鐵顆粒表面形成了很多。微孔隙組成的疏松結構，比表面積增大。靜態(tài)反應后的海綿鐵顆粒被腐蝕，表面包裹了一層膜；酸性條件下海綿鐵顆粒表觀變化大于中性和堿性條件。經

4、過X衍射分析可知，不同酸堿性條件下反應后的海綿鐵顆粒表面上除了有鐵單質以外，還生成了許多鐵的氧化物、碳化物、氫氧化物以及硫酸鹽和碳酸鹽等化合物。pH值越低，反應生成的氧化鐵的化合價位越高，驗證了在酸性條件下有利于鐵的氧化反應。 在動態(tài)試驗中,在其它條件相同的情況下，進水流速的增大縮短了地下水與填料的接觸時間，反應器對硝酸鹽和總氮的去除率有所下降，但是副產物氨氮的轉化率隨之降低。進水濃度為429.3mg/L、634.6mg/L,

5、806.9mg/L、1210.0mg/L和1614.Omg/L時，反應器對硝酸鹽和總氮的去除效果隨著進水濃度的增加而降低。通過加長海綿鐵填料的厚度，處理效果得到明顯改善，出水達到了我國飲用水硝酸鹽標準,同時出水中的氨濃度也有所降低。海綿鐵對硝酸鹽的還原基本上符合一級降解反應。進水濃度為202mg/L時的反應速率常數K<,abs>為O.1218h<'-1>，半衰期t<,1/2>為5.69h。將海綿鐵與活性炭填料配比有利于地下水中硝酸鹽和總