表面活性剂强化空气扰动修复中不同介质曝气流量作用及变化规律

采用填装中砂(0.25~0.5mm)、粗砂#1(0.5~1.0mm)、粗砂#2(1.0~2.0mm)的一维砂柱,研究了气流在孔道流和鼓泡流运行方式下,原位空气扰动(AS)技术中曝气流量与空气饱和度和曝气压力的关系,以及添加表面活性剂后的关系变化,并探讨了在中砂介质中表面活性剂的添加对苯污染物去除效率的影响,结果表明:在同一种粒径中,空气饱和度随着曝气流量的升高而增大,最后趋于平稳;相同的曝气流量下,AS技术在地下水中空气饱和度与介质粒径呈负相关关系,而在表面活性剂(SDBS)浓度为200mg/L的地下水中空气饱和度与介质粒径呈正相关关系;这说明AS技术在地下水的修复过程中较粗的介质往往需要较大的曝气流量,而表面活性剂的添加,则可以有效的改变这种情况.曝气压力随着气体流量的上升而线性增加,线性方程的斜率与介质粒径呈负相关关系.当介质粒径为0.5~1.0mm时,在一定表面张力范围内表面张力与空气饱和度呈反比关系,当表面张力大于49m N/m时空气饱和度趋于稳定.当介质粒径为0.25~0.5mm时,表面活性剂的添加可以有效的提高苯污染物的去除效率.     

表面活性剂强化原位空气扰动修复实验研究——影响区域及气流分布变化规律

应用一种改进的二维气流可视化装置来研究影响区域（ZOI）内不同介质（粗砂和砾石）和表面活性剂（SDBS）的添加对影响区域以及气流分布规律的影响.结果表明：相同曝气流量下,同种介质中表面活性剂的投加会增大曝气压力.表面活性剂的添加极大地提高了空气饱和度,但在不同介质中作用机理不同.当曝气流量为1000 L/h时,表面活性剂的添加使得粗砂介质（孔道流）和砾石介质（鼓泡流）ZOI的面积分别增大了21.8%和5.2%.这说明在一定粒径范围内,介质粒径越细,表面活性剂的添加对ZOI面积的增加越明显.相同曝气流量下,表面活性剂的添加使粗砂介质中气流分布范围变大且气流分布曲线相对平缓,而砾石介质中气流分布范围不变且气流分布曲线相对陡峭;不同曝气流量下ZOI内气流分布表现出明显的相似性.     

气溶胶在采样管中的沉积特性研究

为了正确评价气溶胶在采样管道中的粒子沉积损失,文章通过实验研究确定了采样管道中粒子沉积与有关参数之间的关系。气溶胶粒子粒径为0.04~8.30μm、采样流量为10~30 L/min、采样管道长度为10~35 m。结果表明,当气溶胶粒径约小于1μm时,穿透率随粒径增大而增加,当气溶胶粒径约大于1μm时;穿透率随粒径增加而减小;气溶胶粒子的穿透率随流速增大而增加;气溶胶粒子的穿透率随采样管长增加而减小。     

微纳米曝气氧传质影响因素分析及经验模型建立

考察微纳米曝气装置在不同空气流量、温度条件下氧传质特性的变化,结果表明:空气流量在1~6 L/min范围内,微纳米曝气过程氧总体积传质系数(KLa)随着空气流量增大而增加,标准氧传质效率随着空气流量增加而减小。微纳米曝气的KLa与标准氧传质效率均高于鼓风微孔曝气。在温度20~35℃范围内,微纳米曝气的KLa与标准氧传质效率随着温度升高而增加,鼓风微孔曝气趋势与其相同。相对于温度而言,微纳米曝气KLa对于通气量变化更敏感。同时,文章还考察了水体污染水质条件对微纳米曝气中氧传质特性的影响。曝气组KLa随着pH增加先下降后上升,在pH在7左右达到最小。水中NH4Cl和浊度也会对曝气时的KLa产生影响,KLa分别随着NH4Cl增大而下降,随着浊度的增大而增大。该研究还建立了溶解氧、不同影响因素和时间之间的经验模型,为微纳米曝气对污染水体曝气过程中条件选择提供了定量依据。     

磷(P)对老冲积黄壤微团聚体表面砷(As(Ⅴ))吸附-解吸的研究

本文以名山河流域老冲积黄壤为研究对象,采用批培养法研究了原土及不同粒径微团聚体(2~0.25 mm,0.25~0.053 mm,0.053~0.002mm,0.002 mm)对As(Ⅴ)、P的吸附-解吸特性和P对As(Ⅴ)吸附-解吸特性的影响.结果表明:原土及不同粒径微团聚体对As(Ⅴ)与P的吸附-解吸特性相似,等温吸附均符合Langmuir和Freundlich方程,但Langmuir方程拟合效果最佳;动力学吸附均符合Elovich和双常数方程,而Elovich方程拟合效果最好,表明原土及各粒径微团聚体对As(Ⅴ)、P的吸附均以专性吸附为主,非专性吸附为辅.原土及不同粒径微团聚体对As(Ⅴ)的最大吸附量从大到小的排序为:(0.002 mm)原土(0.053~0.002 mm)(0.25~0.053 mm)(2~0.25 mm),对P的最大吸附量的顺序为:(0.002 mm)(0.053~0.002 mm)(0.25~0.053 mm)原土(2~0.25 mm),即粒径越小其最大吸附量越高.As、P在各粒径微团聚体上解吸量与其吸附量呈指数关系.As(Ⅴ)与P共存时,原土及不同粒径微团聚体对As(Ⅴ)的吸附量随P浓度的增加而减少,As(Ⅴ)的解吸量随P浓度的增加而增加,表明P能抑制土壤对As(Ⅴ)的吸附,而促进土壤对As(Ⅴ)的解吸,且0.002 mm粒径的土壤对As(Ⅴ)的吸附-解吸受P浓度的影响最小.     

多孔介质中泡沫的迁移特性和影响因素研究

通过设计一系列模拟柱实验探讨了泡沫在非饱和多孔介质中的运移特征以及泡沫质量、泡沫注入速率、介质渗透率对泡沫注入压力的影响.研究表明:泡沫气体锋面、泡沫液体锋面与泡沫锋面在多孔介质中是分离迁移的,且迁移速度大小关系为泡沫气体锋面>泡沫液体锋面>泡沫锋面;泡沫锋面相对于泡沫气体锋面的延迟系数为2.0.在泡沫运移过程中,模拟柱中压力的产生主要发生并均匀分布在泡沫覆盖区域中,固定点处压力随时间呈直线增加趋势;泡沫在1~1.2mm介质中的有效粘度为85.49mPa·s,是水在介质中运移有效粘度的84.64倍(水的有效粘度为1.01mPa·s).由此可知,泡沫注入模拟柱时需要较大的压力,主要是由于泡沫的有效粘性较大引起的.介质渗透率对泡沫注入压力的影响主要取决于泡沫注入速率;当单位面积泡沫注入速率相同时,泡沫注入压力随介质渗透率增大而降低. 当泡沫质量为91.4%时,当泡沫注入速率由2.1mL/min升高至3.2mL/min与4.4mL/min时,压力梯度由26.95psi/m升高至30.74与46.40psi/m,而当泡沫注入速率为3.2mL/min时,当泡沫质量由93.5%降低至91.4%与88.2%时,压力梯度由30.16psi/m升高至30.74与34.57psi/m,由此可知,泡沫质量与泡沫注入速率均对泡沫注入速率产生影响,然而泡沫注入速率的影响大于泡沫质量对注入压力的影响.     

废轮胎流化床热解半焦结构特性

以流化床反应器为主体对废轮胎热解半焦微观结构特性进行了研究.主要研究了热解温度、床料粒径、流化数等参数对热解半焦的比表面积、孔隙率、孔体积的影响.结果表明:半焦比表面积和孔隙率随温度变化过程中会在650℃或750℃出现一峰值,这表明对半焦品质而言,轮胎存在最佳的热解温度,采用较小粒径(0.135～0.304mm)床料时有使最佳热解温度下降的趋势;半焦孔隙率随流化数增加而减小;半焦比表面积随流化数的变化趋势与热解温度有关,550℃时流化数增加半焦比表面积减小,650℃时流化数增加半焦比表面积增大;半焦孔体积随温度的变化趋势与床料粒径有关,采用较大粒径(0.304～0.4mm)床料时,半焦孔体积随温度升高呈现先降后升的趋势,而采用较小粒径(0.135～0.304mm)床料时,半焦孔体积随温度升高呈现下降的趋势.     

非饱和带柴油入渗实验研究及HSSM模拟

通过土柱模拟实验研究了柴油在不同含水率、不同粒径砂土中的入渗及残留特征,并采用HSSM(Hydrocarbon Spill Screening Model)模拟了柴油在含水率为6%中砂介质中的入渗过程.结果表明:随着介质含水率增加,柴油在介质中湿润锋推进速度先增大后减小,最快速度对应含水率处于相应介质最大残余含水率40%~50%范围内,残余柴油量随介质含水率增大而减小.在细砂、中砂和粗砂3种介质,柴油入渗平均湿润锋推进速度分别为0.42,0.52,0.73cm/min;平均残余柴油量分别为98.10,68.70,48.79mL. 湿润锋推进速度及残余柴油量均与介质粒径呈负相关.HSSM拟合柴油在含水率为6%中砂介质中的湿润锋推进速度为0.5832cm/min,与实验值0.5689cm/min相比,相对误差为2.51%.HSSM能较好的模拟柴油在非饱和带入渗过程,对于土壤及地下水污染预报具有重要意义.     

耕作方式对紫色水稻土团聚体中有机质及重金属的分布特征影响

通过长期定位试验,研究了常规平作(FPF)和水旱轮作(PR)这2种耕作方式下紫色水稻土不同粒径(1~2、0.25~1、0.05~0.25、0.05 mm)团聚体中有机质和重金属(Cu、Zn、Pb、Cd、Fe和Mn)的含量和分布特征,探讨了不同粒径团聚体中重金属与有机质的关系.结果表明,两种耕作方式下团聚体粒径组成均以0.05~0.25 mm和0.05 mm为主,土壤和各粒径团聚体中有机质含量均为常规平作高于水旱轮作,且随粒径的减小而降低.耕作方式对土壤重金属含量的影响不显著,但相比于PR,FPF有助于团聚体、有机质和重金属在1~2 mm和0.25~1 mm大粒径团聚体中聚集,降低其在0.05 mm和0.05~0.25 mm粒径团聚体中的分布.相关分析表明,土壤团聚体中重金属含量与有机质的含量呈负相关,它们的总量却呈正相关关系.同一耕作方式下,重金属对有机质变化的敏感程度为MnZnPbCuFeCd,而同一重金属元素对有机质变化的反应则为PR较FPF更敏感.     

UASB处理高浓度硫酸盐废水启动过程污泥特性变化

跟踪比较一套处理高浓度硫酸盐污水的UASB反应器从启动驯化到稳定运行的243 d内污泥特性的变化.结果显示颗粒污泥的形成与生物活性直接影响反应器的处理效率.反应器启动初期颗粒污泥的平均粒径由种泥的1.82 mm减少至0.99 mm;随着负荷增加、水力停留时间缩短,颗粒污泥平均粒径呈逐步增长趋势.采用N2吹脱反应器内产生的H_2S,N_2流量为60 mL·min~(-1)时,颗粒污泥的平均粒径快速增长至1.51 mm;N_2流量为100 mL·min~(-1)时,颗粒污泥平均粒径呈现下降趋势;N_2连续吹脱使得反应器内不同高度污泥的平均粒径趋于接近.污泥中活性微生物的量(MLVSS)在启动初期先降后升,升至33.59 g·L~(-1)之后平稳增长到49.72 g·L~(-1),活性污泥中微生物所占悬浮固体量的比例(MLVSS/MLSS)也呈相同的变化趋势,先下降后升至0.36之后平稳升至0. 50;相关性分析表明,反应器硫酸盐还原效率与MLVSS呈显著正相关(r=0.918,p=0.003),驯化过程中SO_4~(2-)还原效率为30%～95%.电镜分析表明,接种时颗粒污泥表面粗糙,结构松散,多为丝状菌、杆菌、球菌;驯化后颗粒污泥表面光滑内部微生物结构紧密,菌群密集,多为弧菌、杆菌.硫酸盐还原反应器驯化过程中负荷、水力停留时间、反应器内水力上升流速、以及N2吹脱强度和时间都影响颗粒污泥粒径的变化;污泥中菌群组成的变化也可能是影响颗粒污泥粒径变化因素之一.     

Estimating the change of porosity in the saturated zone during air sparging

Introduction A ir sparging rem oves volatile organic conta- m inants from a saturated zone by com bining volatilization and aerobic biodegradation. A ir is injected below the w ater table through a slotted screen in a sparging w ell, and then rises to the…     

Groundwater remediation engineering--Study on the flow distribution of air sparging using acetylene

Air sparging(AS) is an emerging method to remove VOCs from saturated soils and groundwater. Air sparging performance highly depends on the air distribution resulting in the aquifer. In order to study gas flow characterization, a two-dimensional experimental chamber was designed and installed. In addition, the method by using acetylene as the tracer to directly image the gas distribution results of AS process has been put forward. Experiments were performed with different injected gas flow rates. The gas flow patterns were found to depend significantly on the injected gas flow rate, and the characterization of gas flow distributions in porous media was very different from the acetylene tracing study. Lower and higher gas flow rates generally yield more irregular in shape and less effective gas distributions.     

确定空气注射技术影响半径的现场试验——以北京某焦化厂为例

以北京某焦化厂地下水污染场地为例,设计和建立了一套由1口注射井、3口地下水监测井和5口土壤气监测井组成的现场试验系统,并进行了现场注气压力与流量测试,地下水压力响应测试,溶解氧测试,氦气示踪测试与土壤气测试,确定了试验区域的最佳注气压力与流量和影响半径.注气压力与流量测试确定了最佳注气压力与流量为0.03MPa, 23.2m3/h.在最佳注气条件下,地下水监测井G3、G5、G8中,水位分别在10,15,15min后上升到最大值0.36,0.11,0.04m,地下水溶解氧浓度分别在60,65,75min后增加到7.35、2.47、0.74mg/L,以上结果表明,G3和G5响应较明显,G8响应不明显.土壤气监测井S2、S4、S5中氦气浓度分别在10,7,6min后达到最大值83%、13%、41%,S6中氦气无检出;S2、S3、S4、S5、S6中O2浓度分别上升到19.9%、19.6%、19.2%、19.0%、16.6%,以上结果表明,S2~S5响应较明显,S6响应不明显.综合分析以上4种测试结果,确定试验区域的影响半径为5m.     

地下水曝气修复过程的三维数值模拟

地下水曝气法是去除挥发性有机污染物的重要原位修复方法之一,目前已得到广泛应用,但其现场设计主要依据经验,缺乏系统的设计标准.为深入了解曝气去除污染物过程,并为现场设计提供重要参考依据,针对地下水曝气过程开展了数值模拟研究.水气两相渗流数值模型以水压力和气压力作为基本未知量,利用达西定律和质量守恒原理可以建立水气两相渗流过程的控制方程.利用Van Genuchten(VG)模型及Mualem公式,建立渗透系数-饱和度-基质吸力(K-S-P)三者之间的关系.污染物的去除过程则是在水气两相渗流的基础上,引入污染物的溶质运移、相间交换及生物降解模型.采用开发的有限元数值模型,对地下水曝气过程及污染物去除过程进行三维数值模拟,并将三维数值模拟的结果与二维数值模拟的结果进行对比.结果表明,三维模型的曝气影响区域偏小,在曝气口附近,水有效饱和度最小;在曝气口上方,水饱和度先增大后减小.考虑气体所受的浮力作用或不考虑气体可压缩性均会使计算得到的曝气影响区域偏小.污染物去除边界与曝气影响区域的边界基本一致,在曝气区域内,溶质交换过程大大促进了污染物的去除速率;在曝气区域外,污染物的去除主要通过生物降解作用,去除较慢.结果表明实际工程地下水曝气修复系统设计时,应使得曝气影响区域覆盖污染区域以得到较好的修复效果.研究结果表明,两相渗流模型结合污染物迁移转化模型的三维有限元数值模拟可以较好地模拟地下水曝气法去除污染物的全过程,对地下水曝气的设计、应用与效果评价具有重要指导意义.     

地下水石油污染曝气治理技术研究

在石油开采区现场考察了地下水石油污染曝气治理效果.结果表明,现场土壤地质条件对曝气气流分布影响很大,气流分布并不与曝气井为轴对称,曝气井左侧影响距离达6 m,右侧仅为4 m;经过40 d的连续曝气,在气流分布密度大的区域,石油去除率高达70%,而在气流分布稀疏的区域,石油去除率只有40%,曝气影响区地下水石油平均去除率为60%;对曝气前后地下水中石油组分进行色质联机分析,表明石油去除效果与石油组分及其性质有关,挥发性高的石油组分容易挥发去除,而挥发性低的石油组分难于挥发去除,因此地下水石油污染曝气治理存在“拖尾效应”.     

地下水苯系物污染原位曝气修复模拟研究

通过TMVOC软件模拟了苯系物在拟定渗流区“自然”环境条件下的污染物运移行为和原位曝气修复过程中的污染物衰减过程,确定了最佳曝气流量和所需要的曝气井数量及分布,并对修复效果进行了模拟.模拟显示,泄露过程中,在重力作用下,不饱和区的苯系物以竖直迁移为主,同时在毛细作用下横向迁移;在饱和区中以顺水流方向水平迁移为主,同时会溶解进入地下水,污染羽可到达含水层底部.从含水层底部的7个曝气孔同时以12m3/h的速率将空气注入时,只需180d即可完全修复苯系物污染区域.该条件下单井有效修复半径约5m,有效修复范围优于从含水层中部和中下部进行曝气.     

原位空气扰动技术影响因素研究-基于苯污染非均质含水层

通过一维模拟柱实验,研究了分层非均质含水层下不同介质组合对原位空气扰动技术修复苯污染地下水的影响.结果表明：在曝气流量为0.1 L/min,分层非均质的介质渗透系数在同一数量级时,分层情况的改变对污染物的去除效率影响不大;当分层非均质的介质渗透系数不在同一数量级时,下层渗透系数变大会使砂柱上层污染物浓度先升高后降低的现象更加明显,而下层渗透系数变小会使砂柱上下层污染物的去除效率相差不大.分层情况下不同介质组合影响苯的平均去除效率,在分层非均质条件下,气流由低渗透介质进入高渗透介质,污染物的去除速率相对更快,污染物的平均去除效率主要取决于分层非均质上层介质,其污染物平均去除效率曲线与分层非均质上层介质均质大致相同.     

超细颗粒通过建筑狭缝的传输特性

采用实验和数值模拟方法研究室外颗粒物通过建筑狭缝进入室内的渗透传输特性及其影响因素.利用快速迁移率粒径谱仪(fast mobility particle sizer,FMPS)测量两个实验舱的颗粒数量浓度从而得到颗粒穿透率,控制不同的狭缝尺寸及压差研究其对渗透过程的影响.数值模拟计算与实验结果进行了比较,趋势基本吻合.实验与模拟计算结果表明,当缝高为1 mm,小粒径颗粒穿透率较小,其主导影响因素为布朗扩散运动,随着颗粒粒径的增加,穿透率呈增加趋势.缝长越长,压差越小,颗粒穿透率就越小.模拟计算结果显示,缝高越小,颗粒穿透率就越小,其缝高占主导影响因素.当缝高为1 mm,粒径大于30nm的颗粒其穿透率接近于1,而当缝高减小到0.25 mm时,粒径在300 nm附近颗粒穿透率达到最高0.93,随粒径继续增加,颗粒穿透率呈减小趋势,重力沉降开始占主导因素.当缝高变化时,不同粒径颗粒沉降到壁面的主导因素随之变化.实验结果显示:在较低浓度一定范围内,颗粒数浓度对穿透率的影响较小.室内外颗粒数浓度I/O比值范围为0.69~0.73,相关系数R2为0.99,其线性相关性显著.狭缝直通道颗粒穿透率明显大于有拐角的通道.     

表面活性剂强化空气扰动修复污染地下水影响区域研究

为了强化空气扰动技术(Air Sparging,AS)的处理效果,通过向不同介质的地下水中添加表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠,SDBS),考察表面活性剂强化空气扰动技术对曝气影响区域的影响.实验结果表明:当介质为砾石时,加入表面活性剂后影响区域没有明显变化;当介质为粗砂时,用500 mg·L-1 SDBS溶液饱和时的空气...