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国内外最早应用的地下水污染源修复技术是传统方法,如隔离法、抽取-处理法、吸附法和电化学法等物理化学方法和空气吹脱法,但这些技术具有局限性、无法持续处理污染物,处理效果不理想。因此,结合我国地下水污染场地实际情况,必须探索和研究出一种可持续性、有效性的地下水污染源的修复技术。自20世纪70年代以来,生物修复技术渐渐走入人们的视野中。世界上许多国家已经开展有关污染地下水源的生物修复技术的研究,而我国在地下水污染源修复治理技术方面的研究起步较晚。地下水污染源修复技术主要有生物注射法、有机粘土法、抽提-回注法、生物反应器等方法,但这些技术都有其自身的缺点:生物注射法受到污染源、岩相学和土层学的限制,通常只适用土壤气提技术可行的场所;有机粘土法针对性较强,易二次污染,效果不太理想;抽提-回注法和生物反应器具有一定的局限性,需用泵抽取污染的地下水,在地面进行处理,设备工程占用面积大,且存在“拖尾效应”和“回弹效应”,运营成本高,无法长期使用。因此,本课题采用固定化生物可渗透反应墙技术修复地下水污染源,将固定化技术与生物可渗透反应墙原位地下水修复技术结合一起,就能够避免投菌法原位地下水修复技术的缺陷,固定化材料将菌种包埋在载体中,(1)能够解决污染源中有毒有害污染物对菌种的抑制作用,增强微生物的环境抗冲击能力;(2)可使生物可渗透反应墙内部保持较高的微生物含量,增强微生物的稳定性,大大提高了污染物的降解效果。实验不仅可取得较好的降解效果,也能克服抽取-处理异位处理技术的许多缺陷,并且能够长期有效地使用。课题主要以受高浓度硝基苯污染的地下水污染源为修复研究对象,应用新型的生物可渗透反应墙技术和聚乙烯醇磷酸盐固定化技术,组建一种以聚乙烯醇和草炭土为主要填料的模拟柱,来降解地下水污染源中高浓度的硝基苯污染物,通过生物和吸附等作用,来实现对硝基苯的高降解率和快速的降解速度。该项技术无需外加动力,工程设施简单,运行费用低,去除污染物比较彻底,安装操作不需重复、操作简单。本课题的主要研究内容:(1)通过游离菌降解硝基苯实验,确定了游离菌的抑制浓度为450mg/L。在相同生物量,相同硝基苯初始浓度条件下,固定化生物材料对硝基苯的降解效果比游离菌的有显著提高;不同初始浓度下,固定化生物材料与游离菌相比,其对高浓度硝基苯有着更广泛的降解浓度范围。(2)固定化降解菌在草炭土-PPVA生物活性材料中对硝基苯的降解动力学曲线符合零级动力学方程,半衰期在59-129h之间。研究固定化菌降解硝基苯的影响因素,考察硝基苯初始浓度、温度、有无磷元素、有无碳氮磷源等影响因素,确定了降解的最佳工艺参数。实验结果表明;硝基苯浓度在300mg/L-750mg/L之间,处于相对营养充分状态,固定化硝基苯降解菌对硝基苯的降解率高;温度10℃生长较好,属于耐低温微生物;在磷元素存在的情况下,固定化菌生长较快;在无磷源、碳源、氮源的情况下,固定化菌和游离菌对硝基苯的降解能力都降低了,但是固定化菌对硝基苯降解效果仍然好于游离菌。(3)考察了聚乙烯醇磷酸盐固定化菌降解硝基苯的稳定性,分别进行了配水和污染场地原水的降解实验。配水稳定性试验中,一共运行了42天,对硝基苯的降解率都超过60%。草炭土-PPVA固定化微生物材料对吉林化工厂松原江污染区的原水具有一定的降解效果,硝基苯类污染物基本降解完全,但苯胺类污染物没有根本上降解。(4)组装并运行聚乙烯醇磷酸盐固定化菌模拟柱,进行示踪实验,测定地下水的实际流速,为进一步开展硝基苯迁移规律实验提供必要的参数依据。考察模拟柱中硝基苯的迁移行为,并监测DO、pH的变化,通过室内模拟实验,揭示硝基苯在草炭土-PPVA生物材料中迁移规律。