三維電極式可滲透反應(yīng)墻對(duì)地下水中氨氮的去除研究.pdf

1、針對(duì)可滲透反應(yīng)墻處理地下水中氨氮存在的吸附效率和再生方面的局限以及三維電極在水污染處理方面的效能優(yōu)勢，本課題構(gòu)建出生物炭三維電極式可滲透反應(yīng)墻（PermeableReactiveBarriers，簡寫為PRB）裝置，并對(duì)其去除水中氨氮的反應(yīng)機(jī)制和影響參數(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。
　　研究得到如下結(jié)論：
　　1）生物炭三維電極式反應(yīng)器能夠獲得短時(shí)高效的氨氮去除效率，在3h內(nèi)氨氮去除率可達(dá)45.72％，遠(yuǎn)高于常規(guī)PRB3.76%去除效率

2、，反應(yīng)器對(duì)氨氮去除過程符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，表明其為基于化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定產(chǎn)物的基元電化學(xué)反應(yīng)過程。
　　2）堿度OH-是反應(yīng)器中氨氮氧化的必要反應(yīng)條件，并且對(duì)氨氮的去除有顯著促進(jìn)作用。三維電極式反應(yīng)器去除氨氮受氨氮濃度控制且與反應(yīng)物濃度成正比；電化學(xué)氧化可將系統(tǒng)中NH3-N最終轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的NO3--N，且有很大一部分氮被轉(zhuǎn)移到氣相產(chǎn)物。
　　3）在三維電極反應(yīng)體系中，水中NH3-N的去除途徑主要通過電化學(xué)產(chǎn)生·OH氧化，一部

3、分NH3-N被氧化成N2，另一部分被氧化為NO3--N，且生成量大約為n(NO3--N)：n(N2)=1：1。
　　4）水力停留時(shí)間對(duì)三維電極式可滲透反應(yīng)墻氨氮去除效率有顯著影響，T=4h和T=3h相差不大，但相對(duì)T=2h有明顯優(yōu)勢；在T=6h時(shí)，出水氨氮和硝酸鹽氮濃度基本穩(wěn)定。
　　5）三維電極式可滲透反應(yīng)墻在15個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)對(duì)氨氮去除效率波動(dòng)較小且出水氨氮呈現(xiàn)緩慢下降趨勢，15周期后基本穩(wěn)定于6.35mg/L--6.84

4、mg/L且不隨進(jìn)水濃度變化而變化，表明氨氮去除效率達(dá)到穩(wěn)定平衡；三維電極式可滲透反應(yīng)器中填充生物炭隨運(yùn)行孔隙結(jié)構(gòu)更加規(guī)則和發(fā)達(dá)，炭表面極性增加伴隨活性點(diǎn)位增加、氨氮吸附傳質(zhì)和氨氮在其上的遷移轉(zhuǎn)化程度明顯提升。
　　6）三維電極式可滲透反應(yīng)墻裝置對(duì)氨氮與Cr(VI)復(fù)合污染的耦合去除過程表現(xiàn)為對(duì)Cr(VI)的去除作用強(qiáng)于去除氨氮，初期兩者表現(xiàn)為相互促進(jìn)作用，隨運(yùn)行過程進(jìn)行裝置內(nèi)酸度累積使得氨氮去除效率相對(duì)減緩，并抑制Cr(VI)去除