纳米乳化油去除地下水含水层中Cr(Ⅵ)和NO3-N的实验研究

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根据本课题组对宿州矿区研究及国内外地下水污染研究现状,目前该矿区地下水面临较严重的重金属、有机物、无机物造成的混合污染。针对该类混合污染,鲜见有关于能够对其进行高效稳定去除且处理成本低廉的地下水原位修复方法的报道。因此,寻求高效稳定去除且成本相对低廉的地下水混合污染的方法迫在眉睫。为此,本文选择煤矿区典型的Cr(Ⅵ)和NO3-N作为混合污染去除指标,针对如何稳定且高效地去除地下水含水层中Cr(Ⅵ)和NO3-N的混合污染等进行深入研究,为宿州矿区乃至全国类似矿区通过原位修复技术更加高效稳定地修复常规污染及重金属污染形成的混合污染提供一定的科学依据。研究成果具体如下:(1)纳米乳化油最佳配比实验表明,当纳米乳化油内相含量为25%时,对于环境中的Cr(Ⅵ)及NO3-N污染降解效率最大,同时纳米乳化油的添加对于地下水环境不会造成二次污染。(2)纳米乳化油对砂箱含水层渗透性的影响实验表明,纳米乳化油的注入造成砂箱含水层的渗透性损失较小,各监测点的渗透性平均损失率为8.78%,不会对于含水层造成堵塞问题。(3)Cr(Ⅵ)和NO3-N污染的去除率变化曲线表明,Cr(Ⅵ)和NO3-N污染去除率变化曲线类似且纳米乳化油对于两种污染均具有较好的去除效果,且NO3-N的去除效率略高于Cr(Ⅵ)的去除效率。(4)各剖面监测点污染去除率对比分析的结果表明,位于含水层正下游方向的Ⅱ-Ⅱ’剖面监测点污染去除率最高,其余两剖面去除率次之,相对而言Ⅲ-Ⅲ’剖面污染去除率略高于I-I’剖面;上层监测点去除率最高,中层次之,下层监测点去除率最低。(5)Cr(Ⅵ)和NO3-N的有效去除带(ERZ)三维空间分布变化规律表明,在瞬时注入条件下,每隔8天向注入井瞬时注入15ml的纳米乳化油和500ml驯化菌液,在砂箱中注入井下游可形成体积占比为44%的较稳定Cr(Ⅵ)的ERZ(80)及体积占比为45%的较稳定NO3-N的ERZ(85);在连续注入条件下,每隔23天向砂箱内以0.1r/min的速度注入纳米乳化油,以瞬时注入方式注入1L的驯化菌液后,可在注入井周围均质含水层中形成较稳定Cr(Ⅵ)和NO3-N的ERZ,当ERZ充满砂箱时,Cr(Ⅵ)和NO3-N的去除率可分别达到93%和97%且稳定时间不少于3天。
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