基于含水层DNAPL污染修复替代模型的多目标优化研究

基于Kriging方法建立表面活性剂强化修复DNAPL污染含水层的替代模型,与混合多目标算法NSGAII-HCS（Nondominated sortinggenetic algorithm II-Hill climber with step）耦合,实现修复成本最小化和治理效率最大化的多目标优化.以三维非均质承压含水层中PCE污染物的运移与修复过程为例,采用UTCHEM程序模拟表面活性剂强化修复含水层过程.将Kriging替代模型与多相流模型的输出结果进行对比,两种模型得到的含水层中PCE去除效率的平均相对拟合误差为0.80%,相关系数为0.9992,表明Kriging模型可以有效替代多相流模型.进一步将替代模型的Pareto最优解与相应的多相流模型的模拟值进行比较,得到两种模型的平均相对拟合误差仅为0.70%,相关系数达0.9998,表明在多目标优化的迭代求解过程中可以直接调用Kriging替代模型,而无须重复调用多相流模型的大负荷运算,从而为制定表面活性剂强化含水层修复决策提供一种稳定可靠的多目标优化方法.     

桂林峰林平原区岩溶含水层氮污染空间分布特征

为确定桂林东区岩溶含水层氮污染特征,依据地层结构及土地利用状况,选择桂林东区27个地表水与地下水采样点进行取样分析. 结果显示:桂林东区地下水NO₃--N污染较为严重,ρ(NO₃--N)平均值(以N计,下同)为9.15mg/L,濒临世界卫生组织的地下水饮用标准界限(10mg/L);ρ(NH₄+-N)基本未检出,ρ(NO₂--N)较低且NO₂--N主要存在于地表水中,NH₄+-N和NO₂--N都不是该区地下水中氮的主要存在形式. 不同土地利用类型的区域ρ(NO₃--N)水平(0.088~46.700mg/L)不同. 居民区生活污水和牲畜粪肥是浅层地下水的主要NO₃--N污染源,种植蔬菜施用的有机肥则是农业区的NO₃--N污染源. 此外,受水文地质条件的影响,在研究区地下水流场内沿地下水流方向ρ(NO₃--N)呈逐渐升高的趋势.      

城市污水地下回灌中氮的迁移与预测

二级生化出水经深度处理后地下回灌是解决我国水资源短缺的有效途径之一。实验室结果表明 ,回灌过程中大部分NH₄+被吸附 ,15 %～ 43%的NH4+ 经过硝化作用转变成NO₃-,硝化作用在土壤表层进行。NO₃-迁移模型预测 ,大部分NO₃-可穿过 8m的包气带到达含水层 ;在含水层中 ,通过反硝化作用 ,在离回灌区约 2 0 0m的地方 ,绝大多数NO₃-可被去除。      

土壤含水层处理的试验研究

研究了好氧,缺氧,厌氧三种状态下土壤含水层处理工艺对北京高碑店污水处理厂二级出水中有机物的去除效果,ＢＯＤ５去除率大于９０５,ＣＯＤ,ＤＯＣ,ＵＶ－２５４去除率１２％－２５％之间,厌氧状态下,通过共代谢作用,可去除约５５％的ＡＯＸ;好氧状态下,出水ＮＨ３－Ｎ浓度低于０．５display status     

地下含水层中污染物生物降解的机制和数值模拟

对地下含水层污染物生物降解的数学模型建模原则作了补充,对一维均匀介质定常流下生物降解过程进行了模拟研究。对模型适用性的验证结果表明：模型的模拟结果与已发表的模拟结果和已有的实测结果较为一致。对细菌生物降解机制模拟试验结果表明：降解过程是高度非线性相互作用过程,除个别参数有明显趋向作用外,多数过程相应参数的影响后果由特定条件决定。而模型正是能预报这些作用的详细过程。     

某市岩溶地下水四氯化碳污染特征研究

赋存于寒武系和奥陶系灰岩中的岩溶水是某市的主要供水水源,每天供水量约为35×104t.2000年11月地下水监测资料表明,南郊水源地的岩溶水已受到了四氯化碳污染.污染源为一农药厂,该厂位于七里沟水源地补给区的山坡上,生产农药时用四氯化碳做溶剂.该厂生产废水中四氯化碳的浓度从281 0μg·L-1到2584 3μg·L-1.到2001年5月,水源地中53口水井中发现了四氯化碳,污染面积达17 5km2,井水中四氯化碳浓度最高达3909 2μg·L-1.根据四氯化碳浓度,污染区可以被划分为3个亚区:污染源附近亚区(初始最大浓度为3909 2μg·L-1,2003年4月最大浓度1891 5μg·L-1),集中抽水排泄区污染亚区(初始最高浓度195 5μg·L-1,2003年4月最大浓度504 5μg·L-1)和中间污染相对较轻的过渡区(一般20～200μg·L-1).过去3a间64口水井水质资料监测表明,岩溶含水层中四氯化碳含量受降雨、承压水位和含水层深度等多种因素的综合控制.由于四氯化碳为一种微溶于水的比水重的非水相有机物(DNAPL),它主要沿含水层底部运移,因此比较浅的水井(深度<150m)中四氯化碳含量比较低,而在深度较大的水井(深度>150m)中则浓度较高.     

硝酸盐污染含水层修复的微生物方法实验研究

通过分离、培养和驯化得到的反硝化细菌进行了2种实验:一是静态脱氮反应实验;一是模拟含水层中的脱氮反应实验.结果表明:选用的细菌在pH为6.5～8.0,碳氮比(C∶N)大于6∶1,温度在20℃,和低溶解氧的条件下,静态实验脱氮率可达98%,在模拟含水层中脱氮率最大为56%.对这种脱氮效率的差异性及其规律进行了理论分析.同时,对实施含水层氮污染微生物修复中的问题进行了讨论.     

基于地下水流数值模型的灰岩含水层疏放可行性研究

为了查清灰岩含水层水文地质条件,分析该含水层的疏干可行性,采用了三维地震、瞬变电磁法物探探查、水文地质钻探探查、水文地球化学探查及井上(下)群孔三降深大型抽(放)水试验等综合探查手段。基于放水试验资料,建立了矿井水文地质模型,利用Feflow数值模拟软件对水文地质模型进行了参数识别和验证,分析了大青灰岩含水层疏干可行性。结果表明,大青灰岩含水层与下伏富水性极强的奥陶系灰岩含水层水力联系密切,水文地质条件复杂,大青灰岩的疏干工作应建立在封堵大青灰岩与奥灰间导水通道基础上。     

糖脂类生物表面活性剂去除污染含水层中石油烃的研究

研究了糖脂类生物表面活性剂对石油烃的增溶,并将其用于污染含水层中石油烃的去除。结果表明:石油烃溶解度随着糖脂类生物表面活性剂浓度的增大而增大,糖脂类生物表面活性剂质量浓度为1 200mg/L时,石油烃溶解度达10 077.7mg/L;界面张力随着糖脂类生物表面活性剂浓度的增加而减小,糖脂类生物表面活性剂质量浓度为1mg/L时,界面张力为34.3mN/m,糖脂类生物表面活性剂质量浓度为800mg/L时,界面张力为5.2 mN/m。采用糖脂类生物表面活性剂对污染含水层进行清洗处理,在固液比(质量体积比)为1g∶2mL的体系中,糖脂类生物表面活性剂质量浓度为3 000mg/L,120r/min、10℃下振荡12h,石油烃去除率达70.82%。污染含水层柱冲洗结果表明,糖脂类生物表面活性剂质量浓度分别为1 200、3 000mg/L时,10倍孔隙体积的表面活性剂冲洗后,分别从污染砂样中去除41.81%和63.30%的石油烃。     

淮北桃园煤矿北八采区煤系砂岩水水化学特征及其水源判别

桃园煤矿北八采区在开拓掘进过程中煤系砂岩多处出现涌水现象,且涌水量大、水温高、水质异常。为了判断北八采区砂岩水的水源,对矿井各含水层及北八采区砂岩水进行了系统采样,并对常规水化学指标进行了测试和分析。结果表明:北八采区煤系砂岩水与井田南部采区砂岩水水化学指标存在较大差异,而与奥灰水的水化学指标基本一致,该区"砂岩水"已不具有正常砂岩裂隙水的水质特征,具有奥灰水的水质特征,接受奥灰含水层水的补给。研究成果为该区"砂岩水"的防治提出了可靠的地质依据。