某铬污染场地地下水抽水方案优化

抽水时间间隔是影响污染场地地下水抽出处理效率的重要因素。以某铬污染场地为例,利用数值模型结合加权平均方法,以修复成本最小和抽出效率最高为目标,对抽水方案进行优化模拟。模拟结果显示:间歇性抽水方式平均抽出效率高于持续性抽水方式,间歇时间间隔最佳为10 d;以持续性抽水方式抽出30%污染物后,更替为抽水时间间隔为10 d的间歇性抽水是修复成本最低的抽水方案。该结论可为污染场地地下水抽水方案优化设计提供科学的参考依据。     

某氯代烃污染场地地下水抽出方案优化

以某氯代烃污染场地地下水抽出方案为研究对象,利用数值模拟结合遗传算法展开优化研究,抽出处理的修复目标为在抽出360 d后地下水中ρ（CCl₄）<1500 μg/L,优化的目标函数为总抽出量最小。模拟优化结果显示:采用恒定抽出模式时初始备选井位于污染羽中轴线的方案优于均匀式的布井方案;将360 d分为2个阶段优化后的总抽出量相比于恒定抽出时减少了8.3%;阶段划分越多,优化后的总抽出量越少,抽出井个数越多;将360 d的抽出时间分为4个阶段优化后,总抽出量相比于2个阶段的抽出量减少了2.8%,但第4阶段单日抽出速率只有274 m3/d,在保持总抽出量不变的情况下,增大第4阶段抽出速率至814 m3/d,可以将抽出时间缩短至300 d。     

地下水污染抽出处理技术中抽水井最优布局方案研究

抽出-处理技术是治理地下水污染简便易行的方法。影响抽出-处理效率的因素很多,本文在介绍了各种技术影响因素后,采用Visual Modflow软件着重分析技术因素中井群的不同布局对抽水效率的影响。本文设计了10种井布局方案,都以抽出污染物的量达到95%为目标,得出井以直线形式排列在污染羽中轴线上,且集中排列在污染源下游的布局为最优方案,为地下水污染的抽出处理技术方案提供参考。     

地下水硝酸盐污染抽出处理优化方法模拟研究

以北京某场地生活垃圾填埋场硝酸盐污染地下水为研究对象,针对抽出处理技术,利用遗传算法(GA)和模拟退火法(SA)对地下水硝酸盐污染羽治理区中布置18口备选井方案进行优化.优化目标函数最小化治理成本,确定最佳井数及其井的位置和抽水速率,同时达到在100 d内将研究区硝酸盐浓度降低至10 mg·L-1的治理目标.GA优化结果为8号井优化抽水速率为155 m3·d-1,14号井优化抽水速率为10 m3·d-1.SA优化结果为8号井优化抽水速率为82 m3·d-1,14号井优化抽水速率为39 m3·d-1.基于GA和SA优化抽水速率,硝酸盐总量去除率分别为76.89%和84.92%.优化结果说明,最佳井的位置应位于硝酸盐污染羽中游及中下游的中轴线上,且中游抽水速率比下游要大.两种优化算法对比表明SA优化系统治理成本比GA节省6.8%,且波动性小,更收敛.     

地下水LNAPL层的原位曝气模拟研究

曝气法(Air sparging,AS)已经成为修复地下水、土壤有机污染的重要技术,与数值模拟技术相结合可优化修复条件。文章利用TMVOC多相流模型研究了地下水位处LNAPL层的迁移转化,并通过情景模拟比较曝气法对污染修复的贡献率。只考虑地下水水流的对流-弥散作用时,目标污染物苯并没有得到彻底去除,只是通过下边界流出。60 d苯的质量损失率仅为1.79%;而连续曝气30 d后苯的去除率就可达到31.4%,最终脉冲曝气苯的损失率为44.8%。增大曝气量能提高气相渗透率及气相-液相接触面积,扩大污染物修复范围;当超过某一值(12 m3/h),其增量对污染物修复影响甚微。当曝气点位于低渗透岩层下方时,低渗透岩层会阻碍气流的垂向迁移,位于低渗透岩层上方的污染物很难得到除去。曝气法适用于溶解、挥发性较好的污染物。     

层次化健康风险评估方法在苯污染场地的应用及效益评估

以北京某大型苯污染场地为例,详细介绍了如何开展层次化健康风险评估.同时,结合场地污染调查结果,比较了不同层次风险评价确定的土壤苯修复目标、修复量及修复成本的差异.结果表明,在1×10-6可接受致癌风险水平下,该场地第二层次风险评价确定的0～1.5 m深度范围内土壤苯修复目标为0.26 mg·kg-1、1.5～10 m范围内土壤苯修复目标为0.15mg·kg-1,相应的土壤修复量约为292 759 m3,修复成本约2.06亿元.但是,基于该场地苯污染区域土壤气中苯浓度进行的第三层次风险评价确定的0～1.5 m深度范围内土壤苯修复目标为2.6 mg·kg-1、1.5～10 m范围内土壤苯修复目标为1.5mg·kg-1,相应的土壤修复量约为153 222 m3,减少139 537 m3,修复成本为1.49亿元,减少了5 700万元,修复成本的降低远多于因开展第三层次风险评价所付出的约10万元的成本.因此,对于类似大型VOCs污染场地,开采第三层次健康风险评价能够节省大量修复成本、带来巨大的经济效益.     

受氯代烃类污染的地下水环境修复研究进展

越来越多的地下水源正遭受氯代烃类有机物的污染,氯代烃类的地下环境行为及其污染环境的修复技术是当前环境学界的一个热点。目前修复这类污染环境的技术主要有抽出处理、渗透性反应墙和生物修复等。其中研究最多、应用最广的是利用表面活性剂强化抽出处理技术、零价铁降解氯代烃类的渗透性反应墙技术以及原位强化生物修复技术。零价铁反应墙如何长期稳定运行是目前的研究难题,也是该技术的发展目标。强化生物修复是具有巨大发展潜力的一项新兴技术,构建一个能同时降解多组分污染物的微生物生态群落并成功引入污染场地发挥最大功效,是地下水环境生物修复技术研究中的难点,也将是热点。     

纳米零价铁催化过氧化氢强化修复4-氯硝基苯污染地下水的研究

化学氧化还原技术是快速修复受污染地下水的重要手段,为探明某污染场地地下水化学修复的可行性和有效性,通过FeSO4与NaBH4液相还原反应制备了纳米零价铁(nZVI)颗粒,对其进行了扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)形貌观测与分析表征.采用制备的nZVI,在常温常压下催化H2O2修复4-氯硝基苯(4-ClNB)污染地下水.考察了不同工艺反应条件对修复效果的影响,分析探讨了工艺对特征污染物的降解机制.结果表明,在温度30℃、初始pH值3.0、nZVI质量浓度268.8mg·L-1、H2O2浓度4.90 mmol·L-1时,nZVI催化H2O2工艺能在30 min内完全转化降解污染地下水中4-ClNB.通过GC/MS、LC/MS和IC鉴定得到4-ClNB降解的主要中间产物,包括4-氯亚硝基苯、4-氯羟基苯胺、4-氯氧化偶氮苯、4-氯偶氮苯、4-氯苯胺、对苯醌、甲酸、乙酸、草酸和氯离子等,并在此基础上给出了4-ClNB可能的降解途径.     

过硫酸盐氧化地下水中BTEX效果及水化学响应

过硫酸盐(S_2O_8~(2-))在修复地下水有机污染方面得到广泛应用。为揭示过硫酸盐氧化处理汽油BTEX污染地下水的效果及其向生物降解转化的特征,以过硫酸钠为氧化剂,建立含水箱柱系统模拟场地汽油BTEX污染地下水的原位化学氧化修复。结果表明,含水层中内在生物作用对高浓度BTEX的降解作用不理想;过硫酸盐对处理地下水BTEX污染有一定的效果,当PS/BTEX(摩尔比)=20时,氧化效果明显,其中苯浓度的衰减系数最大,能使难生物降解的苯优先去除。pH、ORP值、NO_3~-等水化学指标的改变能反映化学氧化作用向生物降解作用转化,是比较理想的过渡特征指标。     

浅层地下水苯污染修复技术探讨

苯系物具有"致癌、致畸和致突变"特点,其在生产、运输和储存过程中极易进入地下水环境,因此地下水体中苯污染是当前世界许多国家尤其是经济高速发展国家面临的重要环境和社会问题之一。文章以石化工业污染场地为研究对象,提出苯污染的修复思路和关键环节,即通过分析苯系物迁移转化规律,以时间、成本及污染程度构建修复概念模型,筛选合理修复技术完成修复目标。选择我国某加油站典型案例为分析对象,综合研究浅层地下水苯污染调查及修复技术应用进展和问题,并提出对我国污染修复的技术政策建议。     

围隔污染场地淋洗修复的注抽水井优化布设研究

为防止污染场地范围的扩大和污染地下水,可以采取工程措施将污染场地四周及下部进行围隔。对于围隔范围内的污染土,可以采用淋洗方法进行修复。以青岛汽轮机有限公司遗留的污染场地为例,利用Visual ModFlow模拟设计了对围隔场地污染淋洗修复的优化的注抽水井的布置及水力条件,通过对9组注抽井组合进行技术经济比较,得到最佳注抽井间距为27 m,最优注抽水量为200~300 m3,布置方式为"一注五抽",并与异位处置方案进行经济对比,表明7000 m3的污染土为2种方案的费用界限,即7000 m3以上的土方考虑淋洗修复,反之则异位处置。     

垃圾填埋场区域地下水铅的修复方案比选:以拉萨市为例

拉萨市垃圾填埋场随着使用年限的增长,填埋场区域地下水中重金属铅的含量偏高。为了更好地保护地下水,采用物理屏蔽法、抽出处理法和原位修复法作为修复方案。运用AHP-TOPSIS方法来选取最佳修复方案:先通过AHP层次分析法确定权重,选取了建设条件、经济条件、技术条件、环境条件、污染物特征、水化学特征6个指标体系来建立层次分析模型;然后采用TOPSIS接近理想目标的排序方法对修复方案的选取进行优劣排序分析。结果表明:2种方法综合分析得到的权重值由大到小的顺序为原位修复法、物理屏蔽法、抽出处理法,最后确定原位修复技术更加适合于该场区地下水修复。     

滨海平原区某生活垃圾填埋场地下水污染修复模拟

渗滤液是垃圾填埋场区地下水的主要污染源。以滨海平原区某生活垃圾填埋场为例,采用MODFLOW/MT3D建立模型进行污染物的迁移模拟和修复模拟,模拟持续污染和清理污染源并配套抽水井的2种工况下,COD_Mn在浅层地下水中的迁移扩散特征。模拟结果表明：由于滨海平原区浅层地下水含水层渗透系数很小,水动力条件差,污染物主要影响埋深10 m以浅的2个含水层;持续泄漏将造成污染羽中污染物含量很高,但污染物向场外迁移扩散的距离却很有限,20年后污染物超出场界的迁移距离不超过70 m;设置抽水井可有效地清理污染物,但污染羽的清除速度很慢,需要5～10年的连续抽水方可使污染羽收缩至场内。实际修复中,可根据修复进展情况实时调整抽水井的运行和布设,关停已修复好区域的抽水井,同时加大污染中心抽水井的出水量,并在修复多年污染物浓度依然较高的地段增布抽水井,以加快污染修复速度。建立的污染物迁移和修复模拟模型可为其他相关垃圾填埋场地下水环境调查评估和污染治理提供参考与借鉴。     

基于GMS的抚顺西露天矿地下水涌水量模拟

以抚顺西露天矿为研究区,利用GMS （groundwater modeling system）数值模拟软件在分析矿区及其周边区域地质及水文地质条件的基础上,针对地层岩性和地质构造特点,建立数学模型;结合工作区地质勘探资料及对充水因素的分析,建立水文地质模型,对涌水量作出预测,提出平衡状态时排水井的布置方案。结果表明:根据矿坑的地形特点分别在南北两侧安置5口深度为100 m,长度为100 m,排水量为10~20 m3/d的水平井,并且在模拟区矿坑最低处按照100 m的间距安置4口深70~100 m,排水量为20 m3/d的竖井时,矿坑中不会有水溢出。     

地下水中污染物的迁移传输及排泄通量研究

以辽宁某化工污染场地为研究对象,结合场地调查结果,应用地下水模型系统软件(GMS)中的MODFLOW和RT3D模型,建立了地下水中污染物的数值模型,探讨其迁移传输及排泄通量。根据模拟结果,地下水中苯、二氯苯和三氯苯的污染羽约在20年后达到动态平衡,污染羽不再随时间变化,污染物的自然衰减速率与污染源释放速率达到平衡。排泄通量估算表明:地下水向河流排泄的量在20年时达到稳定,地下水中苯、二氯苯和三氯苯向河流的排泄通量分别为每天180 g、6 100 g和5.5 g。由于污染物会导致污染生态环境和健康风险,建议从控制污染源、实施污染源区修复和切断迁移传输途径等多种措施控制风险。     

京津冀化工场地地下水污染修复治理对策研究

京津冀化工场地地下水污染问题突出,严重威胁当地饮水安全和可持续发展,亟待开展修复治理.针对京津冀化工场地地下水污染现状,分析了化工场地地下水污染修复面临的挑战,提出了分区分级的修复治理对策.结果表明:①针对可能存在NAPL(非水相液体污染物)的高风险污染源区,采取高强度修复措施,以实现污染物总量的快速削减;②针对中度污染区,采取单位能耗强度更低的长效修复措施,降低修复成本和二次污染风险;③针对低风险的轻度污染区,采取风险管控措施.结合对典型化工场地地下水污染修复技术的分析,提出的分区分级修复治理对策具有以下特点:①多技术耦合,形成互补效应,可提高修复效率;②节约修复成本,降低二次环境影响;③体现基于风险的原则,避免过度修复.      

场地地下水1,2-二氯乙烷污染的修复实验与数值模拟研究

为筛选适宜的地下水中1,2-DCA(1,2-二氯乙烷)污染的修复方法,本文开展原位修复包括化学氧化清除技术、监测自然衰减技术及其集成技术的有效性研究。首先通过室内实验,研究高铁酸钾和过氧化氢这两种不同氧化剂对1,2-DCA化学清除的效率以及清除过程中对地下水化学环境的影响。结果表明,高铁酸钾和过氧化氢均能有效的进行化学清除工作,且在60 d后对1,2-DCA的去除率都超过了95%。在反应最佳作用时间内,菌落总数会急速下降,随着时间推移和氧化剂的消耗,菌落总数重新大幅度的回升,这表明即使在化学氧化清除效果减弱之后,依旧可以进行自然降解修复。在此基础上,利用野外水文地质资料与水化学监测资料,建立地下水污染修复数值模拟模型,并通过数值模拟结果分析评价监测自然衰减、化学氧化清除和化学氧化-自然衰减三种不同修复技术的可行性及效果差异,为场地地下水有机污染修复技术的筛选提供不可或缺的依据。     

我国工业场地地下水污染防治十大科技难题

我国工业场地地下水污染严重,污染地块省级名录中含地下水信息的地块有31%存在地下水污染. 近年来,地下水风险管控和修复工作日益得到政府和行业的高度关注,相关环境管理体系逐步完善. 2021年国务院发布的《地下水管理条例》将会进一步推动工业场地的污染地下水风险管控与修复治理工作. 但是,我国当前地下水领域的相关研究仍然比较薄弱,不能完全满足国家的重大需求. 本文根据地下水修复领域国际研究前沿和国内的发展与管理现状,提出未来污染场地地下水修复的十大科学与技术挑战:地下水修复与风险管控的绿色可持续性,污染物及水文地质条件的精准刻画与风险评估,水土协同治理,低渗透地层及透镜体的反向扩散,原位氧化和生物修复过程中的有毒副产物生成,物理分离技术的拖尾,地下水修复中的污染物反弹,大型复杂污染场地的治理与管控,岩溶裂隙水污染迁移与风险管控方法,以及地下水中新污染物. 克服这些科技挑战的过程也必将给我国地下水污染防治事业的发展带来重大的机遇.      

污染场地水平修复井技术的研究进展及应用实践

常用的污染场地原位修复技术主要通过竖直井实现,但竖直井修复技术存在单井接触范围小、精准度低、难以在地表设施较多的场地实施等问题。污染场地水平修复井技术通过水平定向钻进手段协同化学氧化/还原、气相抽提、地下水抽出处理等修复方式靶向去除场地土壤/地下水污染区域的污染物,克服了竖直井修复技术的不足,适用于在产设施和构筑物下方的土壤/地下水修复。针对该技术的应用原理、技术优势及局限性、国内外研究进展等方面进行探讨。该技术在J省N市某石油烃污染场地进行了工程示范,并结合软件模拟论证,采用水平修复井技术协同碱活化的过硫酸钠药剂注入。结果表明:该技术的实施不受修复区域地表市政设施的限制,对场地及周边环境扰动小,单井接触范围大,修复精度更高,工期100 d内石油烃浓度降低了96.47%,达到修复目标值。该技术的成功示范可为我国原位修复技术的发展提供切实可行参考,其推广和使用前景广阔。