论文部分内容阅读
铬及其化合物是重要的化工原料,但是在铬资源的大量使用过程中,由于不合理的开采、使用以及排放,导致严重的环境污染问题,影响并危害人类身体健康和生存环境。由于零价铁具有还原能力强、反应速度快、廉价易得等特点,基于零价铁的渗透反应墙技术(Fe0-PRB)被广泛应用于六价铬污染地下水修复。但是在修复过程中,由于钝化层的形成会导致处理效率的下降,甚至会导致Fe0-PRB系统失效,如何有效延长Fe0-PRB的使用寿命显得十分紧迫。本研究通过针对传统零价铁体系在修复六价铬污染地下水中的不足,构建零价铁与厌氧微生物协同修复体系,考察协同体系对Cr(Ⅵ)污染的去除效果。实验结果表明,Fe0/微生物协同体系对Cr(Ⅵ)的去除效果明显优于Fe0和厌氧微生物单独作用;同时,协同体系具有更长的使用寿命,在运行62 d后依旧保持较高的去除率,去除能力为6.16 mg Cr(Ⅵ)/(g Fe0),远高于单独零价铁体系的0.46 mg Cr(Ⅵ)/(g Fe0)。SEM-EDX和XRD分析表明,协同体系中零价铁腐蚀程度更大,活性矿物更丰富,零价铁利用率更高。另外,较低的pH值和较高的零价铁投加量能够提高协同体系的去除效果。针对铬污染环境中常伴有的有机污染或硝酸盐和硫酸盐污染,采用间歇实验考察有机质及氧、硝酸盐和硫酸盐对零价铁与微生物协同还原Cr(Ⅵ)过程的影响。实验结果表明,外加有机质如乙酸钠、乙醇、葡萄糖和腐殖酸可显著地提高协同体系去除Cr(Ⅵ)的效果,反应3 d后Cr(Ⅵ)去除率分别提高了33%、19%、16%和11%;空气对协同体系还原Cr(Ⅵ)过程影响不明显,但硝酸盐明显地抑制Cr(Ⅵ)的还原,且抑制作用随硝酸盐浓度升高而增强;硫酸盐诱导微生物在Fe0表面生成具有强吸附能力和强还原能力的硫铁矿物,促进Cr(Ⅵ)的去除。当硫酸盐浓度为10 mmol/L时,反应2 d后Cr(Ⅵ)去除率提高了39%。本研究成果对零价铁可渗透反应墙技术(Fe0-PRB)修复地下水Cr(Ⅵ)污染具有重要参考价值,添加微生物到Fe0-PRB反应体系中能提高Fe0-PRB去除Cr(Ⅵ)的能力,延长Fe0-PRB的使用寿命。另外,在零价铁与微生物协同去除地下水的Cr(Ⅵ)时应充分考虑零价铁用量、水体pH值以及水中电子供体和受体等环境条件的影响。