铁—炭—沸石处理傍河地下水污染

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傍河型地下水水源是我国重要的供水水源之一,近年来随着社会经济的发展,一些傍河型地下水已经受到了污染。可渗透反应墙技术(PRB技术)作为原位地下水修复方法有着高效、经济、稳定的优势,已经成为了地下水污染处理方法的研究热点。本文通过室内模拟实验研究了PRB反应填料对傍河地下水Cr(VI)、氨氮与有机物污染的修复情况。通过批量实验及柱实验(运行30天)结果分析选定铁粉+活性炭+人造沸石组合填料进行小型中试实验。组合填料串联设置,在进水污染液Cr(VI)浓度为10mg/L、氨氮浓度为20mg/L、COD浓度100mg/L的条件下,小中试装置连续运行91天。并对反应前后的填料进行扫描电镜(Scanning Electron Microscope)和能谱仪(Energy Dispersive Spectrometer)分析,检测填料表面附着物的形态、种类及含量。实验结果表明:(1)零价铁粉填料(Zero-Valent Iron,简称ZVI)可以有效去除污染液中六价铬(Cr(VI)),最高去除率达到84.2%。其反应机理主要为ZVI与Cr(VI)间的氧化还原反应。ZVI及其在水中被腐蚀产生的H+和Fe2+都会与Cr(VI)发生氧化还原反应,产生Cr(Ⅲ)与Fe(Ⅲ)等沉淀物。Cr(Ⅲ)毒性小,能够以沉淀的形式从水中去除。(2)人造沸石的合成主要分为固相和液相两种转变两种合成机理。人造沸石的分子式为Na2O·Al2O3·xSiO2·yH2O,它可有效去除污染液中氨氮,最高去除率达到87.7%。人造沸石去除氨氮的机理主要为Na+与NH4+间的离子交换,当沸石离子交换剂接近饱和容量,其对氨氮的去除效率开始迅速下降,可采用氯化钠对沸石进行再生。反应后对人造沸石的SEM及EDS扫描结果表明沸石表面也一定铬元素的存在,表明沸石填料对Cr(VI)也有一定的吸附作用。(3)活性炭填料对污染液中COD去除效果较好,COD最高去除率达到54.9%,活性炭可吸附污染液中低分子有机物从而降低污染液中COD浓度。活性炭对有机物的吸附有快速而稳定的特点,其使用寿命高于人造沸石填料。(4)ZVI与Cr(VI)的氧化还原反应是消耗H+的反应,而且沸石与氨氮的离子交换也会使水溶液中的OH-增加,实验出水pH值呈不断上升趋势,超过了9.0。水样的后续处理需进行pH的调节。本研究适用含有Cr(VI)、氨氮和有机物复合污染的傍河地下水源的预处理,将铁-碳-人造沸石填料置于PRB反应墙中原位修复地下水,简单、经济且高效,适合我国国情。本研究可为日后小城镇及乡村地区傍河型地下水的修复工作提供一定数据参考,论文创新点在于利用组合PRB填料治理地下水复合型污染。
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