多级强化地下水修复技术对NH_4~+-N的去除机制

为解决地下水污染修复技术中PT(抽出处理)和PRB(渗透性反应墙)存在的一些不足,搭建了MET(多级强化地下水修复技术)小试装置,以NH4+-N为目标污染物,研究MET对地下水中NH4+-N的去除效果及机制.结果表明,在进水水力负荷为14.68 m3/(m2·d)、ρ(NH4+-N)为25.0 mg/L的条件下,装置连续运行45 d,NH4+-N去除率呈先降后升、平稳后再下降的趋势,平均值达90%以上.出水ρ(NH4+-N)平均值为2.0 mg/L,其中,硝化作用和微生物同化作用使ρ(NH4+-N)平均下降13.9和5.2mg/L,分别占进水ρ(NH4+-N)的54%和20%;植物作用、基质永久吸附作用和挥发作用分别使ρ(NH4+-N)下降2.9、0.7和0.7mg/L,占进水ρ(NH4+-N)的12%、3%和3%.综上,MET对地下水中NH4+-N的去除率可达90%,实现了高效去除NH4+-N的目标.     

过硫酸盐缓释材料释放过程模型构建

为预测评估过硫酸盐缓释材料的释放性能,对释放过程模型的构建以及模型的验证进行了研究。借助微积分思想,从材料体的概化分割、初始条件设定、每个小单元的状态标定、各个小单元中过硫酸钾的迁移变化量以及材料最外层释放过硫酸盐的量5个方面构建过硫酸盐缓释材料释放模型,利用Excel-VBA编程实现其释放过程模拟。采用欧盟标准NEN7375测试过硫酸盐缓释材料释放性能并获得模型参数。通过输入相关模型参数得到过硫酸盐动态迁移过程及其释放特征曲线,并利用实测数据与模拟数据进行拟合校验。结果表明,模型模拟值与实测值拟合较好,平均误差为1.88%,表明该模型设计合理,能够准确模拟过硫酸盐缓释材料释放过程,可作为缓释材料优化设计工具。     

地下水中阴离子对球磨零价铁除砷影响

研究了不同浓度下几种阴离子（NO₃^-、SO₄^2-、H₂PO₄^-、SiO₃^2-）对球磨零价铁（BZVI）除砷规律的影响,探讨了上述阴离子对BZVI氧化As（Ⅲ）能力的影响,三价砷及五价砷的转化机制,及BZVI腐蚀产物.研究证实,不同浓度的NO₃^-和SO₄^2-对砷去除效率影响不显著,但是随着H₂PO₄^-和SiO₃^2-浓度升高,溶液中As（V）分别由25.1%上升到83.6%和下降到3.8%;通过SEM和拉曼光谱分析发现,H₂PO₄^-促进BZVI的腐蚀,导致As（Ⅲ）氧化能力增强;而铁表面形成二氧化硅聚合物或非晶固相则是SiO₃^2-降低BZVI对砷氧化和吸附能力的主要机制.     

地下水污染识别与溯源指示因子研究进展

地下水污染识别与溯源是开展地下水环境保护的重要基础.由于地下水系统的隐蔽性、复杂性以及污染物的多样性和多源性,使得地下水污染识别与溯源研究面临挑战.如何快速判断地下水是否受到污染以及准确识别污染来源是地下水污染识别与溯源研究的关键.通过调研国内外相关研究,梳理地下水污染识别与溯源指示因子,探讨了这些指示因子的研究现状及适用条件,发现稳定同位素是污染溯源中最常用的工具,卤化物作为常规水化学指标的代表,适用于污水影响等部分特定场景,新污染物、人为来源稀土元素等的检出是地下水受到人为污染的直接证据.由于地下水污染来源的复杂性,多指示因子与多技术手段联合使用对于准确识别污染过程与来源尤为重要,是未来研究的重点.      

基于级别差法的地下水水质评价方法筛选技术研究

地下水水质评价是地下水污染防控和水环境管理的基础.不同评价方法会得到不同的评价结果,因此如何选择合适的评价方法至关重要.目前,缺乏科学、客观的地下水水质评价方法筛选技术.基于此,以洛阳市为例,采用内梅罗指数法、模糊综合评价法和基于免疫进化算法优化的普适法（简称"普适法"）3种方法开展地下水水质评价,通过建立级别差方法,定量筛选最适用评价方法.结果表明:①模糊综合评价法-内梅罗指数法、普适法-模糊综合评价法、普适法-内梅罗指数法3种统计方法计算得到的级别差小于0的比例占比分别为34.62%、19.24%和46.16%,大于0的占比分别为19.23%、23.07%和26.92%,因此模糊综合评价法评价得到的地下水水质级别 < 普适法评价得到的地下水水质级别 < 内梅罗指数法评价得到的地下水水质级别.②模糊综合评价法最适用于研究区地下水水质现状评价,采用该方法评价得到研究区地下水水质分为优良（Ⅰ类）、良好（Ⅱ类）、较好（Ⅲ类）、较差（Ⅳ类）和极差（Ⅴ类）5类（参照GB/T 14848-2018《地下水质量标准》）,以良好和较好水质为主,造成地下水水质较差的组分主要为COD_Mn、总硬度、硝酸盐和汞.研究显示,级别差法可作为定量的地下水水质评价方法筛选技术,能够为地下水水质评价研究提供新的思路.      

再生水回灌地下水环境安全风险评价技术方法研究

再生水回灌是水资源管理的一条有效途径,也是污水再生利用的重要发展方向。然而,当再生水以农灌、土壤含水层处理（SAT）、河湖入渗和井灌等方式进行地下水回灌时,不可避免的会在回补地下水的过程中造成对地下水环境的污染风险。针对不同回灌方式建立适用于我国的再生水回灌地下水环境安全风险评价技术体系至关重要。借鉴国内外地下水污染风险评价方法,综合分析再生水回灌对地下水产生风险的关键环节,采用层析分析法,从回灌水特征污染物特性、回灌区地下水固有脆弱性以及回灌工程布设方式3个方面,针对地表灌溉、河湖入渗和井灌3种回灌方式,建立了包含污染物浓度水平、分配系数、溶解度、半衰期、半致死剂量、地下水埋深、降雨入渗补给量、地形坡度、土壤介质、包气带介质、含水层介质、含水层厚度、回灌强度、回灌周期、回灌水停留时间以及取水点与回灌点水平距离16个指标在内的风险评价指标体系。在此基础上,结合地下水使用功能,以20个典型再生水回灌场地调研结果和160种再生水回灌地下水污染风险因子物化特性为数据基础,对各指标进行了风险水平的划分,基于聚类分析法,采用各指标风险指数相乘的风险表征方法计算总风险指数,构建了再生水回灌地下水环境安全风险评价技术方法。该方法有效的避免了指标权重计算的主观性,并且能够直观的找出导致风险的主要因素。结果表明：利用建立的风险评价技术方法可将我国再生水回灌地下水环境安全风险划分为3级,风险值〈5为一级,风险值在5-15之间为二级,风险值〉15为三级。在某再生水回灌场地的应用表明,该回灌区地下水环境安全风险为二级,同时得出回灌水特征污染物特性指标是造成该回灌区地下水环境风险的主要因素。     

地下水铅污染修复技术应用与研究进展

铅是地下水重金属污染中的主要元素,目前的修复技术主要分为物理屏蔽法、抽出处理法和原位修复法。抽出处理法包括物理、化学和生物的方法,原位修复法是目前该领域的主要研究方向,包括渗透反应格栅、生物修复以及动电处理技术等。文章介绍了铅污染的主要来源及对环境和人体造成的危害,结合近几年国内外有关地下水铅污染的主要科研成果,对各种修复技术的原理、优缺点进行了综合的述评,并对今后的研究方向提出了一点建议。     

过硫酸盐缓释材料释放性能的影响因素研究

运用不同配比制备多种过硫酸盐缓释材料,采用欧盟标准化组织制定的NEN 7375标准浸出方法测试其释放性能,利用相关性分析和克里格插值法探究材料组分配比对过硫酸盐缓释材料释放性能的影响规律.结果表明:作为制备过硫酸盐缓释材料基质材料的水、砂和水泥均有一定的适配范围,即水含量在5%~35%之间,砂含量在0~85%之间,水泥含量在5%~85%之间;缓释材料的扩散系数与砂含量呈现显著的正相关,与水泥含量呈现显著的负相关,而与水含量无显著相关性;基质材料对过硫酸盐缓释材料扩散系数的综合作用较为复杂,总体而言,当水泥含量高于砂含量时,水含量是影响缓释材料扩散系数的主要因素,当砂含量大于水泥含量时,砂含量则是影响缓释材料扩散系数的主要因素.此外,增加缓释材料中过硫酸盐的含量可以提高过硫酸盐的释放速率并延长缓释材料的使用寿命.     

地下水环境因素对包覆型纳米铁降解NO3——N的影响

采用室内序批试验对比研究了ρ(DO)、光照、温度及初始pH等因素对油酸包覆型纳米铁材料去除地下水中NO₃--N效果的影响. 结果表明:模拟地下水溶解氧环境〔ρ(DO)为0.50 mg/L〕和实验室纯水溶解氧环境〔ρ(DO)为5.41 mg/L〕下,反应264 h后NO₃--N的去除率分别为78.9%和42.3%;模拟地下水黑暗环境和实验室自然光照下,NO₃--N的去除率变化不大,反应400 h后均达到97.6%以上,反应过程中前者NO₂--N的转化率是后者的1.57倍;模拟一般地下水温度(15 ℃)和实验室室温(25 ℃)环境下,反应初期,温度越高,NO₃--N的降解速率越快,反应48 h后后者NO₃--N的去除率是前者的2.01倍;地下水不同初始pH(分别为4、7、9)对油酸包覆型纳米铁去除NO₃--N的影响较小,反应400 h后NO₃--N的去除率分别为87.9%、84.5%和82.3%,反应50 h内初始pH较高环境下的pH会逐渐降低,初始pH较低环境下的pH会逐渐升高,随后pH逐渐稳定在8附近. 可见,地下水低温、厌氧、黑暗的环境对包覆型纳米铁去除NO₃--N存在一定的影响,在修复地下水NO₃--N污染的应用研究中,有必要充分模拟地下水的环境条件,这也是获取客观理论数据的重要前提.      

过硫酸盐缓释材料释放性能及机理

采用过硫酸钾、水泥、砂和水按照一定配比均匀混和后,于立方体模具中成型制备过硫酸盐缓释材料(A₁、A₂、A₃、A₄),参照欧盟标准化组织制定的NEN 7375水槽试验方法,分8个阶段更换浸取液连续浸泡缓释材料,考察过硫酸盐缓释材料的释放性能,并初步探讨其缓释机理. 结果表明:过硫酸盐缓释材料在浸泡初期释放速率较大,短时间内释放速率迅速降低,之后缓慢降低;4种配比缓释材料的过硫酸盐释放特性均满足二级动力学方程;砂的含量水平是影响过硫酸盐释放特性的主要因素之一,砂含量较高的A₄材料的传质阻力小,传质系数(K)为58.11mg/(d·g),释放过硫酸钾的速率较快;砂含量低的A₁、A₂材料传质阻力大,传质系数分别为14.59、17.11mg/(d·g),过硫酸钾释放速率较慢. 该研究中过硫酸盐缓释材料最长释放时间可达159.08~501.44d,能够有效实现有效组分过硫酸盐的缓慢释放. 总体上,浸泡初期释放机理表现为标准扩散过程,后期为损耗扩散过程.