悬浮颗粒物对海面溢油的吸附模式

为更好地了解悬浮颗粒物（SPM）作用下沉潜油的形成速度和程度,选择取自渤海南部油田（YYH）、辽河油田（LH）和中东原油（ZD）的3种原油,模拟研究了高岭土和试验原油的相互作用.结果表明,3种试验油的吸附动力学过程基本相似,沉潜率随振荡时间呈指数形式增长后趋于稳定.高岭土对原油的吸附满足Langmuir等温吸附式,基本属于单分子层吸附,YYH、LX和ZD的饱和吸附量分别为914,1297,2083mg/g.当SPM的浓度为500mg/L时,YYH、LX和ZD的最大沉潜率分别为37%、45%和59%.以吸附作用机理为基础,讨论了分散的油滴在颗粒物-水界面的分配特征,提供了1种模式计算沉潜率随悬浮颗粒物浓度变化的关系式.本研究可为沉潜油形成及漂移扩散数值模式研究提供基础数据和科学参考.     

风浪模拟扰动下梅梁湾沉积物的实验研究

在太湖梅梁湾采取沉积物原状芯样,利用沉积物再悬浮振荡器,以100r/min的步长逐步增大隔栅的振荡频率使其在0-800r/min范围内振荡,进行0-0.53N/m2底部切应力条件下的沉积物悬浮模拟实验,揭示上覆水中悬浮颗粒物(SPM)、上覆水中可溶性磷(SRP)以及因扰动引起悬浮的颗粒物生物可利用磷(BAP)与切应力水平之间的关系。扰动实验结果表明:(1)上覆水中SPM的含量随切应力的增加而增大,呈现指数上升趋势,采样点沉积物的临界切应力为0.12N/m2。(2)扰动过程中,上覆水中的SRP含量随切应力增加而增大,悬浮颗粒物BAP的含量随切应力的增加而减小,且较大的切应力对SRP和BAP含量产生的影响程度明显大于较小的切应力。(3)上覆水中SRP的含量在临界切应力0.12N/m2后明显上升,悬浮颗粒物BAP的含量在临界切应力0.12N/m2时急剧下降,临界切应力对悬浮过程中营养盐磷的释放影响很大。     

黄河水中铅(Ⅱ)与悬浮粒子相互作用的研究

为了研究痕量金属铅在黄河水体中迁移转化规律以及黄河悬浮粒子承载铅的能力,进行了黄河水中铅(Ⅱ)与悬浮粒子相互作用的实验。结果表明:①铅以一价正离子形式与悬浮粒子进行阳离子交换,交换的pH范围在3～7,当pH为6时,离子交换率达到最大值;②铅离子浓度增加,离子交换率降低;③交换剂为转化沙时的离子交换率比未转化沙大;④可溶态痕量金属铅在黄河水中除了与悬浮粒子表面吸着交换进入固相外,也可以沉淀形式进入固相。      

变流量及初期效应下雨水管道内悬浮颗粒物的沉积规律

为探索变流量、雨水冲刷初期效应及叠加效应下,雨水管道内不同位置悬浮颗粒物的沉积规律,将模拟试验与数学模型拟合相结合,计算雨水管道内悬浮颗粒物的沉积量、最大沉积点和平均沉积速度等参数,分析其变化规律。结果表明:当管道流量增大时,悬浮颗粒物的最大沉积点在管道内发生有规律的迁移,依次由管道前段(距管口约1 m处)向中、后段(8～12 m处)推移,当管道流量减小时则相反;管道内悬浮颗粒物的平均沉积速度随着管道流量的增大而增大,当管道流量减小时则其表现为先增大后减小,当管道流量由350 L/h降至300 L/h之间时管道内悬浮颗粒物的平均沉积速度达到峰值;初期效应下,悬浮颗粒物浓度减小使得管道内悬浮颗粒物的沉积量和平均沉积速度均下降;叠加效应下,当管道流量增大、悬浮颗粒物浓度减小时,管道内悬浮颗粒物的最大沉积点向后迁移,管道内悬浮颗粒物的平均沉积速度先略有下降再逐渐增大,当管道流量和悬浮颗粒物浓度分别为"390 L/h、52 mg/L"时管道内悬浮颗粒物的平均沉积速度达到峰值后迅速下降;当管道流量和悬浮颗粒物浓度同时减小时,管道内各段悬浮颗粒物的沉积量和平均沉积速度均迅速下降,最终趋向于"0"。     

化学分散剂对海洋溢油与颗粒物之间相互作用的影响

海洋溢油事故频繁发生,向溢油上施加分散剂是常用的应急处理方法之一。溢油会和海洋中的悬浮颗粒物SPM（suspended particle material）相互作用形成油-悬浮物的聚集体OSAs（oil-SPM aggregations）,还可以与海洋中的颗粒物、浮游生物、细菌、生物碎屑等构成海洋油雪MOS（marine oil snow）。施加分散剂会影响这两种聚集体的生成,继而影响到溢油的迁移和归宿。本文介绍了化学分散剂的使用原则和现状,在介绍OSAs和MOS的形成机理的基础上,分析了施加分散剂对溢油与颗粒物之间相互作用的影响,并对OSAs和MOS的环境归宿进行了探讨。     

利用石化污泥生产新型除油吸附剂的试验研究

利用量大面广的石化污泥制备吸附材料用于水表面油的清除。该吸附剂制备的最佳工艺条件为：料层厚度65mm，碳化温度360℃-400℃，炭化时间4.5-5h。所制备的吸附剂具有很强的亲油疏水性和100%的悬浮率，20℃时对原油的饱和吸附量达到7.7g/g。     

无机型城市景观水体表观污染的悬浮颗粒物粒度分布特征:以中国运河苏州段为例

基于悬浮颗粒物粒度分布特性能为水环境表观质量研究提供重要信息,以流经苏州市市内运河水为研究对象,探讨无机型城市景观水体中不同表观污染程度下水中悬浮颗粒物的粒度分布特性及其影响因素,从悬浮颗粒物的粒径角度来解释无机型景观水体表观污染机制.结果表明,无机型水中悬浮颗粒物以单峰分布为主,中值粒径范围13~25.2μm,组分Ⅱ(粒级3.8~16μm)是优势组分,体积分数范围29.4%~59.6%;水体表观污染的敏感组分为组分Ⅱ(粒级3.8~16μm)和组分Ⅳ(粒级32~64μm),表观污染指数(SPI)与组分Ⅱ和组分Ⅳ体积分数关系具有分段性,分段节点是浊度为45NTU处,浊度小于45NTU时,SPI值与组分Ⅱ体积分数呈显著正相关,与组分Ⅳ体积分数呈显著负相关;当浊度大于或等于45NTU时关系相反.影响苏州运河水粒径分布的因素主要是生物因子和水动力条件,生物因子的作用主要表现为藻类的增加,水动力条件的作用是使水体发生再悬浮,导致水中大颗粒物质的增加.     

沙土对可溶性油的吸附作用及其影响因素研究

在对滨海沙滩(胶州湾)沙土-水系统石油污染调查的基础上,选择代表性的沙滩进行取样,系统测定不同沙土对可溶性油的吸附动力学曲线和吸附等温线,并分析了含沙量、粒径、温度、pH和盐度对吸附作用的影响.结果表明,不同沙土的吸附动力学曲线和吸附等温线分别符合对数型和直线型理想吸附,沙土对可溶性油的吸附平衡时间约为6～10h;沙土对海水中可溶性油的吸附量随含沙量增大、温度升高、pH值的增大而减小,随盐度增加、沙土粒度变细其吸附量越大.另外,通过试验还发现,当水相中可溶性油低于一定浓度时,不但不产生吸附,反而使沙土中的残留油分解吸出来.     

PHBV泡沫吸油材料的制备及吸油性能研究

以PHBV为基材 ,在不同的助剂条件下采用真空冷冻干燥制备了几种PHBV泡沫吸油材料 ,并进行了吸油性能的比较。实验结果表明 :以三氯甲烷和乙基纤维素为助剂制备的PHBV泡沫吸油材料的吸油率、二次吸油率随着助剂量的增加而有所提高 ,而以乙酸纤维素为助剂制备的PHBV泡沫吸油材料的吸油率、二次吸油率随着助剂量的增加而有所降低 ,三者保油率的变化不明显。当达到最佳配比时 ,三种助剂制备的PHBV泡沫在 2 6℃原油下的吸油率可达 2 0倍 ,在 17℃原油下的吸油率可达 30倍。从吸油性能、成本和环保等方面综合考虑 ,以乙酸纤维素作为助剂的制备方法为最佳     

颗粒物对紫外线灭活二级出水中粪大肠菌的影响

用低压紫外线照射具有相同颗粒物粒径分布的一系列水样,把实验结果带入二重动力学模型进行计算,评价自然状态下颗粒物对粪大肠菌的保护作用. 结果表明,二级出水中的大部分粪大肠菌都与颗粒物交连在一起;在颗粒物<10⁵ C·mL^-1时,颗粒物的增加会明显降低紫外线对二级出水中粪大肠菌的灭活率,但当颗粒物>10⁵ C·mL^-1时,这种影响不明显.从二重动力学模型的计算结果来看,对于不同颗粒物浓度的水样,难灭活的微生物所占的比重很小且比较稳定,大多数与颗粒物结合的粪大肠菌都较易被紫外线灭活.     

新疆油田采出水及脱水原油挥发性组分分析及其在土壤中的淋滤特性

为了分析油田采出水及原油淋滤液挥发性组分的特性,采用气相色谱质谱法测试了油田采出水及脱水原油淋滤液中的挥发性有机物(VOCs),并通过土柱试验考察了原油可溶组分通过不同土壤厚度后的浓度变化规律。结果表明:在油田采出水中测得92种可溶性VOCs,在脱水原油淋滤液中测得29种可溶性VOCs,经过10 cm厚度的土壤后溶解组分大部分被吸附。苯系物和萘是原油的主要溶解组分,可以作为油田地下水污染的主要研究对象,土壤对原油淋滤液中VOCs组分具有较强的吸附能力。     

特殊地质条件下流动相原油在沿海土-水系统中的运移过程及机制研究

原油作为主要能源之一对现代社会的重要作用不言而喻,但其所带来的污染危害同样不容忽视.通过自制的有机玻璃水槽,建立模型模拟自然地层的非均质性,模拟了原油在沿海土-水系统中的运移过程,探讨了局部非渗透性透镜体、底部隔水层、土壤初始含水率、土壤质地、岩性突变界面对原油在砂土中运移速度和路径的影响.结果表明,局部非渗透性透镜体和底部隔水层对原油的运移具有阻碍作用,会改变其运动速度和路径.在一定范围内,土壤初始含水率越高,原油的侧向运移速率和垂向运移速率越大(模拟成层性土层中原油垂向运移速率随含水率增大,由0.43 cm·min~(-1)增大到1.00 cm·min~(-1),在低含水率区域原油侧向运移速率分别为0.08 cm·min~(-1)(粗-细界面)和0.10 cm·min~(-1)(细-粗界面),而在含水率较高的区域则为0.14 cm·min~(-1)),而过高的含水率又会阻碍原油的运移.土壤孔隙越大,垂向运移越快,侧向运移越慢,反之,垂向运移越慢,侧向运移越快(模拟成层性土层中,原油在粗砂中的垂向平均运移速率为0.54 cm·min~(-1),而在细砂中仅为0.33 cm·min~(-1),自然泄漏时原油在粗砂中的最大扩散范围为9.10 cm,在细砂中为12.50 cm).原油在土壤中运移遇到岩性突变界面时,会产生聚集效应,在聚集处产生侧向运移,试验中在粗-细界面扩散宽度为6.70 cm,在细-粗界面扩散宽度为29.00 cm.     

Surface clogging process modeling of suspended solids during urban stormwater aquifer recharge

Aquifer recharge,which uses urban stormwater,is an effective technique to control the negative effects of groundwater overexploitation,while clogging problems in infiltration systems remain the key restricting factor in broadening its practice.Quantitative understanding of the clogging process is still very poor.A laboratory study was conducted to understand surface physical clogging processes,with the primary aim of developing a model for predicting suspended solid clogging processes before aquifer recharge projects start.The experiments investigated the clogging characteristics of different suspended solid sizes in recharge water by using a series of one-dimensional fine quartz sand columns.The results showed that the smaller the suspended particles in recharge water,the farther the distance of movement and the larger the scope of clogging in porous media.Clogging extents in fine sand were 1 cm,for suspended particle size ranging from 0.075 to 0.0385 mm,and 2 cm,for particles less than 0.0385 mm.In addition,clogging development occurred more rapidly for smaller suspended solid particles.It took 48,42,and 36 hr respectively,for large-,medium-,and small-sized particles to reach pre-determined clogging standards.An empirical formula and iteration model for the surface clogging evolution process were derived.The verification results obtained from stormwater recharge into fine sand demonstrated that the model could reflect the real laws of the surface clogging process.     

再悬浮作用下长江河口沉积物中Hg的迁移与释放

利用PES(particle entrainment simulator)装置,实验测定了不同的扰动强度和时间对长江口沉积物结合Hg释放和再分布的影响.在再悬浮过程中,上覆水中HgD(溶解态Hg)和HgP(颗粒态Hg)随扰动强度和扰动时间发生变化,含量分别在34~268ng.L-1和25~195μg.kg-1之间,HgD和HgP含量相关性不显著.经一级扰动强度扰动近3 h后,上覆水中的Hg总体上存在释放,HgD含量从扰动前的179 ng.L-1增加到了268 ng.L-1,HgP含量仅有略微增加,从116μg.kg-1增加到了139μg.kg-1.经二级扰动强度扰动近3 h后,上覆水中HgD和HgP总体上减少了,而经三级扰动强度扰动近3 h后,上覆水中HgD又有略微增加,HgP含量也从89μg.kg-1增加到了162μg.kg-1.上覆水中Hg分配系数(lgKd)与水体的pH、Eh、DO、TSS均没有显著的相关性,而是受水体中各种物理、化学性质的综合影响.当扰动强度增大后,在再悬浮初期尤其前5 min之内,上覆水中悬浮颗粒含量迅速增加,Hg的lgKd也迅速增大,悬浮颗粒对溶解态Hg产生了强烈的吸附作用.之后随扰动时间的延长和悬浮颗粒含量的增加,Hg的lgKd值降低,由硫化物氧化释放的Hg被新近生成的铁锰水合氧化物等胶体物质结合.在较强动力条件下,随扰动时间延长,部分粗颗粒会发生沉降,"细颗粒浓缩效应"使上覆水中HgP含量增加.     

石化废水深度处理及脱盐的中试研究

针对石化行业污水回用处理设施很快失效的现状,开发了“集成式悬浮载体生物氧化－砂滤－臭氧活性炭处理－超滤反渗透”的组合工艺对炼油厂外排水进行深度处理.连续7个月的中试结果表明,处理后外排水中COD、NH3-N、BOD5、油和浊度等均优于回用水标准,可作为工业循环冷却水、绿化用水和办公等用水;常规深度处理的出水经过超滤反渗透处理后,电导率稳定在35~40μS/cm,可作为动力车间的新鲜水,不会发生膜污染和堵塞问题.尽管外排水的水质波动很大,但是组合工艺运行稳定、可靠,具有突出的抗冲击性能.     

密度效应对修复药剂在含水层迁移的影响——以KMnO4溶液为例的室内实验研究

利用典型的地下水修复药剂KMnO₄,通过一系列二维模拟槽实验,探究了密度效应作用下KMnO₄在模拟含水层的迁移分布规律,并分析了溶液浓度和介质粒径对密度效应的影响.结果表明,KMnO₄溶液在中砂和粗砂的模拟含水层中产生了明显的下沉现象,且迁移锋面的下沉程度会随着迁移进程不断加重,这导致KMnO₄的运移逐渐由推流向分层流转变,致使部分浅层模拟含水层无法接触KMnO₄;介质粒径越大、药剂浓度越高,密度效应造成的初期锋面下沉现象越明显,但后期下沉的变化幅度却和粒径与浓度成反比;对于锋面后的药剂迁移主体区域,KMnO₄会随着迁移时间延长逐渐分布均匀,并达到与原浓度基本一致的水平.     

Laboratory-scale column study for remediation of TCE-contaminated aquifers using three-section controlled-release potassium permanganate barriers

A laboratory-scale study with a sand column was designed to simulate trichloroethylene(TCE) pollution in the aquifer environment with three-section controlled-release potassium permanganate(CRP) barriers.The main objective of this study was to evaluate the feasibility of CRP barriers in remediation of TCE in aquifers in a long-term and controlled manner.CRP particles with a 1:3 molar ratio of KMnO 4 to stearic acid showed the best controlled-release properties in pure water,and the theoretical release time was 138.5 days.The results of TCE removal in the test column indicated that complete removal efficiency of TCE in a sand column by three-section CRP barriers could be reached within 15 days.The molar ratio of KMnO 4 to TCE in the three-section CRP barriers was 16:1,which was much lower than 82:1 as required when KMnO 4 solution is used directly to achieve complete destruction of TCE.This result revealed that the efficiency of CRP for remediation of TCE was highly improved after encapsulation.