本论文依托于十二五水专项课题“松花江傍河取水水质安全保障关键技术及示范(2014ZX07201010)”项目,结合研究区自然地理环境、水文地质条件及地下水水质现状,在课题组已有的工作基础上,采用经济、生态安全型的火山渣进行去除地下水中三氮物质的研究,以揭示火山渣净化氮污染地下水机理及效能,为饮用水安全保障提供经济有效、生态安全型的净化材料,为氮污染地下水净化技术的有效实施提供重要的科学依据。通过室内静态、动态实验及现代分析技术辅助分析,取得主要成果如下:1.火山渣净化地下水中三氮影响因素分析研究结果表明:火山渣吸附三氮的吸附平衡时间均为30min。最佳p H值范围为6-8。水体中的Ca2+、Mg2+对NH4+-N的吸附略有抑制,对NO2--N、NO3--N基本不产生影响;CO32-对NH4+-N和NO2--N的吸附略有抑制,对NO3--N基本不产生影响;Fe2+、Mn2+、HCO3-、SO42-和Cl-对三氮的吸附效果基本不产生影响。2.火山渣净化地下水中三氮机理分析吸附动力学规律结果表明:吸附动力学规律均符合准二级动力学方程。分子内扩散方程拟合结果表明:火山渣吸附NH4+-N过程的限速步骤主要为分子内扩散过程,而吸附NO2--N和NO3--N的过程分为界面层扩散和分子内扩散过程。吸附热力学规律结果表明:符合Langmuir等温吸附模式,火山渣对NH4+-N、NO2--N和NO3--N的理论最大吸附量分别为5.03mg/g、4.17 mg/g、4.76mg/g。采用X衍射仪检测,结果表明:火山渣主要矿物成分为29.44%石英、30.04%碱性长石、40.16%斜长石。采用X荧光光谱仪检测,结果表明:火山渣主要元素为铁、氧、硅、铝、钙等,主要物质成分为48.21%Si O2、16.39%Al2O3、6.99%Ca O、11.13%Fe2O3、6.25%Mg O。采用SEM表征,结果表明:火山渣表面凹凸不平,具有丰富的孔隙。吸附后材料表面孔隙基本被填充,变成细小突起。从火山渣与三氮的作用分析,结果表明:富含硅铝的火山渣,其丰富的微观孔隙有利于吸附净化水体中的三氮物质,范德华力和静电力对吸附产生影响,离子交换作用基本不存在,吸附前后官能团出现变化,有一定的化学作用参与。3.火山渣净化地下中三氮效能分析研究结果表明:渗流柱从上至下进水,不同进水流速及不同三氮浓度时,渗流柱中火山渣吸附三氮符合Thomas动力学模型。不同渗流柱填充高度时,火山渣吸附三氮符合BDST动力学模型。渗流柱水平进水时,进水水流速度设置为50 m L/min,初始NH4+-N浓度为3mg/L,NO2--N浓度为1mg/L,NO3--N浓度为30 mg/L,分析三氮分别达到0.5mg/L、0.3mg/L和20mg/L时,三氮浓度随时间变化的规律,从NO3--N的浓度随时间变化动态过程可以明显看出,随着时间的增加,NO3--N浓度上升速率加快。可以利用反冲洗的方式对火山渣进行重复利用,在反冲洗1-7次情况下,再生率均大于90%。渗流槽进水水流速度设置为50m L/min,NH4+-N、NO2--N、NO3--N初始浓度分别为3mg/L、1mg/L和30mg/L,出水浓度达到0.5mg/L、0.3mg/L和20mg/L,渗流槽火山渣装样质量和净化水量基本呈现线性相关规律。同样可以利用反冲洗的方式对火山渣进行循环利用。