探索生物固定化双层prb技术去除地下水中mtbe的研究

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1、天津大学博士学位论文生物固定化双层PRB技术去除地下水中MTBE的研究姓名：刘涉江申请学位级别：博士专业：化学工程指导教师：李鑫钢20061101中文摘要可渗透反应格栅(PermeableReactiveBarrier，PRB)是一种薪兴的地下水原位修复(／nsituremediation)技术，能够有效去除地下水中各类污染物质。本文首先建立污染物在±壤一地下农环境中迁移转化基本控制方程，并针对所提函的生物固定化双层PRB结构设计，从过程参数、相闾传质、生物降解和流体力学等方面对地下水中甲基叔丁基醚(MTBE)的复杂修复过程进行了系统研究。由吸附平衡实验确定

2、了MTBE在不同粘性土壤中的吸附行为为线性关系；通过土柱弥散实验计算得到MTBE在夹砂粉度粘土中的弥散系数和阻滞系数，由阻滞系数仪为1．004可知土壤对MTBE几乎没有任何截留和净化能力。用渗透仪获得微生物固定化载体一膨胀珍珠岩的渗透特性；通过静态间歇实验确定了MTBE在膨胀珍珠岩中的吸附觏律符合Freundlich模型，旦为一吸热过程，，能够自发进行；采用摇瓶振荡法，确定了MTBE好氧降解条件：温度20,-．一25℃、pH8．0、接种量l：10(V／V)。对过氧纯钙(Ca02)释氧过程中的pH调节表明，一定配比麴KH2P04耱(NI-hhS04可将pH值控

3、制在6．5--一8．5范围；电气石和饱和区土壤作为辅助调节手段可减少缓冲剂用量，避免地下水二次污染；通过测定混合菌的生长曲线，确定Ca02及其摆应配比黔培养基能够满足好氧微生物豹薪陈代谢需要；。采用土柱实验研究了MTBE在双层PRB系统中的去除过程。通过对pH、溶解氧(DO)、MTBE和叔丁醇(TBA)的浓度监测发现，释氧材料层能够为系统中微生物提供足够静DO含量帮适宜的pH环境；固定有微生物的降解层不仅可以去除模拟地下水中的MTBE，其降勰产物TBA经历～段积累期后也进一步发生了降解。根据污染物在地下水环境中迁移转化基本控制方程，建立丁包含对流、水动力弥散

4、、相问传质及生物降禳作用的一维PRB传质模型。通过比较模型计算结果和土拄实验数据，表明本文模型熊够描述实验室的PRB修复过程。基于连续性方程和多孔介质流体动量方程及MTBE迁移转化模型，采用有限元方法求解，对PRB系统捕获区宽度的各种影响因素、MTBE在PRB系统及其附近区域的浓度分布场进行了二维模拟。模拟结果可用于指导现场PRB及其附属设施的设计、安装以及地下水修复效果的正确评价。美键词：PRB，地下水修复，译基掇丁基醚(M疆嚣)，生物降解，膨胀珍珠岩，固定化，数学模拟ABSTRACTPermeablereactivebarrier(PRB)isfaste

5、mergingasallalternativetotraditionalpump．and．treatanddig-and-treatmethodsfor切situremediationofinorganicandorganicgroundwatercontaminants．Abasicmodelhasbeenfirstlypresentedfordescribingmigrationandtransformationofcontaminantsingroundwater，andthenusingimmobilizedbiologicaltwo—layerPR

6、Bdevelopedbyauthor,theremovalofmethyltert，butylether(MTBE)fromgroundwaterconsideringprocessparameters，masstransferbetweensolidandliquidphases，biodegradationandhydromechanicshasbeeninvestigated，Theresultsofbatchexperimentindicatedthatlinearequilibriumadsorptioneauationcallwelldescri

7、betheadsorptionbehaviorofMTBEindifferentclayeysoils．Asoilcolumnexperimentwasperformedtocalculatethedispersivecoefficientandretarihtionfactorofthetestmedium．Theretardationfactorisonly1．004，whichmeansthesoilusedinthisstudyhashardlytheretardingandpurificationcapabilitiesforMTBE．Permea

8、bilityofexpandedperliteuse