地下水是宝贵的淡水资源,它在国民经济发展中起着极为重要的作用。然而随着工农业的迅猛发展,近年来,地下水硝酸盐污染问题日趋严重,给人类健康造成了威胁。因此,开发高效、可行的地下水硝酸盐污染修复技术迫在眉睫,而固相生物反硝化脱氮技术在此领域最具有应用前景。本文在模拟浅层地下水水温、流速和酸碱度条件下,以三季屯、法库、章党、平庄、阿克苏、灵石、张家口、王牛滩、龙口、汝州、义马和昭通褐煤为研究对象,利用批实验、柱试验等试验手段,探索其作为固相反硝化有机碳源载体修复地下水硝酸盐污染的可行性。通过静态释碳性能比较、出水水质毒性检测、反硝化效果分析及褐煤分子结构分析,发现王牛滩、张家口、阿克苏和法库褐煤具有良好的反硝化脱氮性能,在反硝化菌驯化之后,其硝酸盐氮去除率均提高了10%以上。经显微红外光谱分析测试发现,褐煤作为有机碳源的反硝化过程主要利用的是醇类、烷烃类等小分子有机化合物。通过反应动力学分析可知,经反硝化菌驯化后的王牛滩、张家口、阿克苏和法库褐煤柱的反硝化过程均符合零级反应动力学模型,且其硝酸盐氮去除率均随着水力停留时间的增长而升高,随着进水硝酸盐氮浓度的增加而降低。在反硝化菌驯化试验基础上,对王牛滩、张家口、阿克苏和法库4种褐煤柱反应器进行了溶煤菌强化和超声波强化试验,结果表明,两种强化方法均有效增强了系统的脱氮性能,各个柱反应器的硝酸盐氮去除率均提高了20%以上,反硝化速率明显上升,溶煤菌的溶煤作用和超声波的空化作用均能使褐煤分子中的大分子有机化合物转化为易被反硝化菌利用的小分子有机化合物,使反应系统内C/N值升高,从而增强反硝化效果。水力停留时间及进水硝酸盐氮浓度仍是反应器运行的主要影响因素。王牛滩、张家口、阿克苏和法库4种褐煤,在进水硝酸盐氮浓度为30mg/L、水力停留时间为24h时,具有明显的脱氮效果,经反硝化菌驯化,再经溶煤菌或超声波强化后,其反硝化效果显著增强,硝酸盐氮去除率均在50%以上,且未发现二次污染问题,出水水样经发光细菌急性毒性检测均未发现超标现象。可见,国产褐煤作为固相有机碳源载体修复地下水硝酸盐污染是可行性的。