串联式浅层地下水中氧化性污染物的去除方法

摘要

一种串联式浅层地下水中氧化性污染物的去除方法，通过构建异养生物修复区、联合修复区和植物生态净化修复区三个串联的修复区实现，首先利用改性的棉花杆粉碎体为异养生物膜载体及固体缓释碳源等进行反硝化处理，在还原硝酸盐的同时产生二氧化碳，为后续自养反硝化提供了无机碳源。填料球与纳米铁复合填料混床自身产生氢气，利用前面产生的碳源，用氢气作为电子供体，纤维膜作为生物膜载体，氢气被膜面的微生物利用，硝酸盐被还原氮气，同时氢气还原地下水中的高价重金属，从而达到净水的目的。该方法与现有技术相比具有氢自养反硝化无需额外提供氢气、二氧化碳，氢气利用率高，处理效果好，无二次污染等优点。

主权项

一种串联式浅层地下水中氧化性污染物的去除方法，通过构建三个串联的修复区实现，其特征是：（1）构建异养生物修复区：在地下水水流的来水方向构建异养生物修复区，该修复区内填充有能够缓慢释放碳源的改性棉花杆粉碎体，其碳源释放速度缓慢且稳定，既能为微生物反硝化缓慢地提供碳源，又作为微生物生长的载体，碳源的缓慢释放虽然降低了异养反硝化速率，但避免了因溶解性碳源过量释放而造成的水体二次污染；在异养生物修复区的进水处设立第一分隔墙，第一分隔墙的下部设置进水洞，在异养生物修复分区的中间位置设立第一中间隔墙，第一中间隔墙的上部设置过水洞；进水水流经第一分隔墙由下向上流经前部填料区，再经第一中间隔墙由上向下流过后部填料区，确保水流在异养生物修复分区有足够的水力停留时间，污染地下水流经填料区的修复过程中，填料外的生物膜利用填料本身缓慢释放的碳源，将水体中的硝酸盐还原为氮气，同时产生无机碳源；（2）构建零价铁还原及氢自养还原联合修复区：在异养生物修复区之后，建立零价铁还原及氢自养还原联合修复区，在两个修复区之间设立第二分隔墙，第二分隔墙的下部设置过水洞；联合修复区的中间位置设立第二中间隔墙，通过第二中间隔墙将联合修复区分为第一隔室和第二隔室，第二中间隔墙的上部设置过水洞，联合修复区内装填纳米铁复合填料和PE多孔填料球两种混和填料，两种填料的装填体积比为1:1‑1:3，纳米铁复合填料为立方体型，边长为1cm‑3cm，PE多孔填料球的直径为1cm‑3cm；纳米铁复合填料是利用PE纤维多孔编织物为载体，利用液相还原法负载纳米零价铁和纳米铜，负载纳米铁二元金属体系能够保持纳米材料的固有特性而且能够增强纳米材料的稳定性，防止纳米铁聚集，提高回收率和重复利用率，纳米铁复合填料和PE多孔填料球密度相当，形成混床不会造成明显分层；异养生物修复分区过来的进水经第二分隔墙由下向上通过第一隔室，再经第二中间隔墙由上向下通过第二隔室；在地下水流经填料区的过程中，纳米铁复合填料利用零价铁的还原作用，将进水中的高价无机金属离子还原为低价态，降低其毒性，同时降解过程产生H2及OH‑，还原后的金属离子更容易形成金属氢氧化物固体沉淀物；同时，纳米铁复合填料及PE多孔填料球表面生长氢自养微生物，氢自养生物膜进行生物还原作用进一步还原降解水体中的氧化性污染物；自养微生物呼吸作用所需的电子供体由氢气提供，电子受体为被还原物质，所需碳源由异养生物修复区产生的CO2补充； （3）构建植物生态净化修复区：在联合修复区之后构建植物生态净化修复区，两个修复区之间设立第三分隔墙，第三分隔墙的下部设置过水洞，在该修复区的地表面种植根系发达的速生乔木，利用乔木根系对营养的吸收利用作用，将经过前两个修复区处理过的地下水中低含量的营养盐进一步吸收利用。