地下水循环井技术对含水层典型NAPL污染物的修复模拟

采用静态批试验分析苯和萘在均质中砂上的吸附特性,同时利用二维模拟槽分析其在地下水中的迁移特性并采用地下水循环井技术进行修复治理. 结果显示:苯和萘在均质中砂上的吸附符合线性等温吸附,萘的吸附系数为0.0075L/g,明显大于苯(0.0034L/g);苯在横向和纵向的浓度锋面迁移距离均明显大于萘, 50d后,地下水中ρ(苯)、ρ(萘)的最高值和平均值分别为119.11、14.97mg/L和64.03、5.19mg/L;启动循环井修复,靠近循环井的地下水循环扰动大,气、水两相间的传质作用强,有机物被优先去除,逐渐形成一个以循环井为中心的锥形修复区域;累积曝气14h后,地下水中ρ(苯)趋于检测不出,但ρ(萘)存在明显拖尾现象,拖尾浓度达到1.82mg/L;各列单元苯衰减系数变幅较小,萘的衰减系数则存在两侧低、中间高的趋势,残留的萘基本上集中分布于远离循环井、模拟槽的两侧区域. 可见污染物的挥发性及其在地下水中的迁移性是影响循环井修复效果的主导因素,污染物挥发性越强,其迁移越快,循环井修复的效果越好.      

Fe0-PRB修复地下水硝酸盐污染数值模拟

基于地下水对流-弥散作用,采用数值分析方法,构建了GMS地下水渗流和硝酸盐污染物迁移三维耦合模型.在污染物迁移过程中,不考虑吸附降解和考虑吸附降解两种工况下,分析了污染物在地下水中的迁移特征.结果表明:地下水和土壤存在天然净化污染物的能力,但不显著,必须采取有效措施控制污染.以零价铁作为PRB墙体介质,并用GMS软件模拟Fe0-PRB修复地下水中硝酸盐的效果.PRB存在时能显著控制污染物的污染范围并降低污染物浓度.PRB厚度为4m时,污染物经过550d开始透过PRB墙,PRB运行10a后,1、2、3号观测井的浓度分别1.712,0.011,0.018mg/L,PRB下游污染羽拖尾明显;PRB厚度为6m时,污染物经过850d开始透过PRB墙,PRB运行10a后,1、2、3号观测井的浓度分别0.52,0.004,0.005mg/L,与4mPRB相比浓度分别降低69.6%、63.6%和72.2%,PRB下游污染羽拖尾仍存在但不明显.污染物迁移数值模拟是评价PRB修复污染地下水效果及确定PRB参数的重要手段.     

地下水循环井技术修复硝基苯污染含水层效果模拟

实验在二维模拟槽中进行,以曝气前后地下水水位高度变化表征地下水循环强度,分析了地下水初始水位,曝气量和地下水初始流速对循环井运行的影响,并以得到的最佳运行参数进行硝基苯污染地下水修复效果模拟.结果表明,地下水初始水位45 cm,曝气量0.7 m3·h-1,地下水初始流速低于1.0 m·d-1时,循环井可以达到良好运行状态.硝基苯在地下水中的纵向迁移距离明显大于横向,泄漏第50 d时,平均浓度达到246.97 mg·L-1.循环井修复过程中,逐渐形成一个以循环井为中心的有机物高效修复区域.该区域内有机物被优先去除,浓度持续下降.高效修复区域外,存在过渡区域,该区域内有机物的浓度受有机物吸附/解吸和迁移性共同作用影响.整个修复过程中,硝基苯的浓度经历了快速下降-缓慢下降-浓度拖尾3个阶段,累计曝气14 h后,硝基苯的平均浓度下降至71.19 mg·L-1,残留的硝基苯分布在远离循环井的区域.由此可见,地下水循环井技术能够较好地修复硝基苯污染的地下水,修复过程存在最佳运行条件及最适修复时间.     

垃圾渗滤液对地下水水质影响的数值模拟预测——以冕宁县漫水湾生活垃圾填埋场为例

垃圾填埋场的渗滤液渗漏是周围地下水环境的主要威胁之一。以冕宁县漫水湾垃圾填埋场为例,预测垃圾渗滤液对浅层地下水环境的危害程度,通过Modflow和MT3D模拟分析了正常工况和事故工况条件下渗滤液中COD和NH_3-N在地下水中的运移过程。结果表明:在垃圾场运行中,地下水中污染物浓度增加并向下游扩展。正常工况下,污染物NH_3-N的最大迁移距离为141 m,最大浓度为3.5 mg/L;事故工况下,污染物NH_3-N的最大迁移距离为290 m,最大浓度为7.0 mg/L。随着污染物迁移距离的扩大,污染物浓度开始下降。垃圾场封场20年后,渗滤液中ρ(COD)和ρ(NH_3-N)分别为0.06,0.006 mg/L。     

我国城市住宅室内空气挥发性有机物污染特征

通过调研1990年以来我国城市住宅室内空气污染的研究资料,提炼城市住宅室内空气中挥发性有机物的浓度数据,总结甲醛、苯系物等常见住宅室内挥发性有机物的污染水平和分布规律,并且对主要由装修引起的污染物浓度与装修时间的关系进行了探讨. 分析发现,我国城市居民住宅室内普遍呈现以甲醛、苯、二甲苯等污染物为主的装修型污染,甲醛是首要污染物,ρ(甲醛)平均值为0.05～0.61 mg/m3,ρ(苯)、ρ(甲苯)、ρ(二甲苯)、ρ(乙苯)和ρ(TVOC)平均值分别为0.001~0.134、0.003~0.645、0.001~1.012、0.001~0.091和0.11~1.81 mg/m3. 新装修住宅室内空气中各种污染物均呈现较高的浓度水平,除甲醛外,其他挥发性有机物随着竣工时间的推移而快速下降.      

地下水循环井技术处理土壤和地下水中甲基叔丁基醚研究

研究了MTBE在砂土中的静态吸附以及采用地下水循环井技术(GCW)去除砂土和地下水中MTBE的衰减规律。结果表明:MTBE在砂土中的吸附动力学符合准二级动力学方程,相关系数R2为0.99618,在砂土中的吸附平衡时间为24 h;吸附热力学符合Linear平衡吸附,吸附系数为0.00306 m3/kg。GCW运行30 h后,地下水饱和含水层中MTBE浓度由500 mg/L降至72.5 mg/L,去除率为85.5%;砂土中MTBE的吸附量由0.93 mg/g降至0.03 mg/g,去除率达96.4%。水平方向距GCW越近,MTBE的去除效率越快,垂直方向位于GCW上部的MTBE优先会被去除,最佳修复时间为运行15 h。GCW对砂土和地下水中高浓度MTBE具有良好的修复效果。     

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.     

基于TOUGH2/EOS9nT模拟饱和双区介质砂柱中纳米颗粒的运移

随着纳米材料的大量生产和广泛应用,纳米颗粒不可避免地进入环境中,对地下水系统和人体健康产生潜在影响,研究纳米颗粒在地下水中的迁移规律具有重要意义.采用TOUGH2/EOS9nT模块,基于多重相互作用连续体(MINC)概念和胶体过滤理论,数值分析示踪剂KNO_3和纳米氧化石墨烯在一维非均质砂柱中的运移.研究结果表明:1MINC方法能够有效模拟双重非均质介质,非均质介质渗透系数的差异是造成出流穿透曲线双峰和拖尾特征的主要原因之一;随溶液离子强度增大,纳米氧化石墨烯在饱和非均质介质中的迁移能力下降;基于EOS9nT模块中的线性平衡过滤模型可有效模拟低离子强度下双重非均质介质中纳米颗粒运移,但即使采用动态过滤模型仍无法精确模拟高离子强度下纳米颗粒的运移;2通过双渗模型中渗透率的敏感性分析发现:随渗透率比值增大,裂隙区穿透曲线峰值提前,基质区曲线峰值推后,穿透曲线双峰现象更明显;3比较三重介质和双重介质,发现总穿透曲线受三重区域各自曲线叠加时刻影响,也表现出峰值/拖尾的增强或削弱,在合适的渗透率比值下,可能出现三个峰值和拖尾.     

蒸气入侵暴露情景下土壤气筛选值推导与比较

采用J&E模型推导了典型蒸气入侵暴露情形下土壤气中ρ(苯)、ρ(甲苯)、ρ(氯仿)及ρ(1,1-二氯乙烯)的筛选值,并与US EPA(美国国家环境保护局)及美国各州的颁布值进行比较. 结果表明,具有致癌效应的苯、氯仿相同暴露情形下的筛选值低于非致癌效应的甲苯、1,1-二氯乙烯3~4个数量级,表明VOCs污染场地应重点关注致癌性污染物. 其中,浅层土壤气居住暴露情形下ρ(苯)、ρ(甲苯)、ρ(氯仿)及ρ(1,1-二氯乙烯)的筛选值分别为9.6×102、2.7×102、1.1×107、4.0×105μg/m3,工商业暴露情形下分别为4.6×103、1.3×103、6.3×107、2.4×106μg/m3. 深层土壤气居住暴露情形下ρ(苯)、ρ(甲苯)、ρ(氯仿)及ρ(1,1-二氯乙烯)的筛选值分别为1.1×103、3.1×102、1.2×107、4.5×105μg/m3,工商业暴露情形下分别为5.2×103、1.5×103、7.1×107、2.7×106μg/m3. 筛选值大小的决定因素包括污染物的室内允许浓度、土壤气衰减系数及建筑物参数. 浅层与深层土壤气中各污染物筛选值无明显差异,但与US EPA及美国各州的颁布值差异较大,这主要是由污染物室内允许浓度及衰减系数确定方法的不同所致. 浅层土壤气平均衰减系数为2.3×10-4,与深层土壤气平均衰减系数(2.0×10-4)无明显差异,但均低于US EPA对应经验值〔0.1(浅层)、0.01(深层)〕2~3个数量级. 在不考虑吸附及生物降解时,污染源上方清洁土壤对污染物的衰减作用不明显.      

王坡井田煤层气井采出水处理方法研究

针对王坡井田煤层气井采出水中污染物含量低,仅CODcr超出国家一级排放标准(GB 8978-1996)的特点,采用活性炭吸附处理,然后通过絮凝沉降迅速回收采出水中悬浮活性炭。结果表明:活性炭投加量为3g/L、吸附时间为40 min,PAM投加量为2 mg/L,沉降时间为5 min,活性炭回收率为98.35%,处理后采出水CODcr为45.45 mg/L、SS为7 mg/L,达到国家一级排放标准(GB 8978-1996)。     

人工湿地公园有机污染物迁移转化规律研究

为研究以工业园区污水厂尾水为补给水源的景观水体中有机污染物的迁移转化规律,在2015年植物生长季对天津某工业园区人工湿地公园进行了水质采样分析。检测结果表明:湿地进水中ρ(COD)为44!70 mg/L,ρ(BOD)为2.8!5.6 mg/L;出水中ρ(COD)为43!60 mg/L,ρ(BOD)为3.3!4.8 mg/L。潜流湿地对污水处理厂排水具有较好的处理效果,BOD去除率为90%,COD去除率为10%!30%,出水B/C比值较进水有较大降低;潜流湿地出水进入表流湿地后,COD与BOD有所升高,其升高比例分别为10%、225%,这可能是因为表流湿地有水生植物生长,植物腐叶会导致有机物质释放。在湿地公园总出水前设置深水景观湖,有利于出水COD浓度进一步降低。     

层状非均质各向异性含水层中抽水井对污染物迁移影响数值模拟研究

为研究层状非均质含水层中渗流与污染物迁移问题,本文以大理冲洪积扇盆地典型层状非均质各向异性含水层为例,建立垂向剖面二维层状非均质各向异性含水层水文地质数值模型,利用MT3DMS溶质迁移模拟程序模拟分析抽水井抽水率、深度、位置不同条件下污染物迁移特征。结果表明,抽水率大小对污染物运移速率影响较大,深层抽水井对污染物运移影响较明显,透镜体的存在使污染物出现拖尾现象,弱透水层厚度使污染物运移时间延迟,且降低污染物浓度。     

UASB+A/O+UF+NF工艺处理生活垃圾焚烧厂渗滤液

采用"UASB+A/O+UF+NF"工艺处理生活垃圾焚烧厂渗滤液,工程规模为150 m3/d,工程总投资500万元,运行成本为25元/t;污泥处理工艺过程为:(剩余污泥+厌氧污泥)浓缩→脱水→焚烧。工程设计进水水质指标为ρ(COD)=50000 mg/L,ρ(BOD5)=25 000 mg/L,ρ(NH3-N)=600 mg/L,ρ(TP)=15 mg/L,ρ(SS)=9000 mg/L,出水主要水质指标为ρ(COD)≤50 mg/L,ρ(BOD5)≤15 mg/L,ρ(NH3-N)≤10 mg/L,ρ(TP)≤0.27 mg/L,ρ(SS)≤4 mg/L,补充到电厂循环冷却水中回用,不但实现了垃圾焚烧污水零排放,还有着较好的经济和环境效益。     

北京市道路空气中挥发性有机物时空分布规律

为研究城市交通道路空气中挥发性有机化合物(VOCs)的污染状况、变化规律和不同道路类型的浓度特点,于2008年5月—2009年7月对北京市3种典型道路(街道峡谷、交叉道路和开阔道路)进行空气质量监测. 采用气相色谱法测定道路空气中非甲烷烃(NMHCs)、苯系物(苯、甲苯和二甲苯)的质量浓度. 结果表明:北京市道路空气中挥发性有机化合物污染比较严重,其中ρ(NMHCs)日均值为1.0～3.3 mg/m3,ρ(苯系物)日均值为8.8～80.0 μg/m3. 污染物浓度日变化多呈现双峰型. 选取1,4,7和10月为不同季节的代表月份,7月的ρ(NMHCs)和ρ(苯系物)均最高,10月最低. 3种典型道路中,街道峡谷的污染物质量浓度高于另外2种道路. 道路附近的挥发性有机物质量浓度主要受到机动车排放、气象条件和地形条件等的影响.      

复合有机污染物在含水层介质表面的吸附性能

为明确氯代烃芳香烃类复合污染物在含水层介质上的吸附特性,选取甲苯、苯、1,2-二氯丙烷,1,2,3-三氯丙烷（TCP）作为典型污染物开展吸附试验,结果表明吸附过程符合Henry线性模型,分配系数K_p值分别为0.38,0.41,0.73,1.00kg/L,污染物在细砂上的吸附强度顺序为甲苯>苯> 1,2-二氯丙烷> TCP;竞争吸附试验结果表明,苯可以明显促进甲苯在细砂介质上的吸附,而甲苯抑制了苯的吸附;1,2-二氯丙烷抑制TCP在细砂介质上的吸附,而TCP对1,2-二氯丙烷的吸附影响并不明显.TCP在含水层介质上的吸附量随甲苯浓度增加而增大;当甲苯初始浓度<2mg/L时,TCP对于甲苯在含水层介质上的吸附起促进作用,当甲苯的初始浓度³2mg/L时,TCP对于其在含水层介质上的吸附起抑制作用.     

裂隙介质VOCs赋存迁移特征与场地修复难点

梳理了裂隙介质污染的研究方法,分析裂隙介质中VOCs的赋存迁移特征与修复技术原理,结合我国实际情形分析该类场地修复治理的难点并提出相关建议.裂隙介质场地中,对流弥散、吸附解吸、跨界输移的协同作用影响VOCs的环境行为与归趋.在理论层面,基于分离、化学氧化与生物转化过程的修复原理能够实现裂隙中VOCs的去除,但由于氧化还原产物堵塞、吸附态污染物反向扩散等原因,裂隙介质VOCs污染修复过程可能存在拖尾、修复后可能存在反弹的问题.与孔隙介质场地相比,不确定性是造成裂隙介质场地修复困难的主要原因,主要体现在场地调查阶段样品代表性差、修复治理过程中裂隙对污染物的阻滞作用所致传质受限、污染物易发生跨介质迁移风险等方面.后续研究亟需在充分认识裂隙污染物迁移转化机制的基础上,进一步探索适合我国修复与再利用实际情形的修复和风险管控模式.     

VOCs相间非平衡态迁移对土壤修复效果的影响

挥发性有机物（volatile organic compounds,VOCs）普遍存在于工业污染场地,因其易迁移和难降解的特性而受到广泛关注.修复VOCs污染场地时通常存在拖尾、反弹和二次污染物释放的现象,限制了对VOCs的修复效率,这些现象均与修复过程中VOCs在相间的非平衡态迁移有关,但目前仍缺乏定量化的研究.基于此,选择四氯化碳为典型的VOCs,采用沙箱试验,探究了VOCs的相间非平衡态迁移在表面通风、土壤挖掘以及热脱附和气相抽提联用技术应用过程中对土壤修复的影响.结果表明:在表面通风和土壤挖掘过程中能产生较为显著的二次污染物释放现象;在热脱附和气相抽提联用技术的修复过程中能产生拖尾现象,而在修复结束后则会产生反弹现象,这些现象均为相间非平衡态迁移的表现形式.其中,在表面通风、土壤挖掘以及热脱附和气相抽提联用技术修复过程中,四氯化碳释放通量的最大反弹幅度分别为0.69、2.80和64.00倍,表明相间非平衡态迁移对热脱附和气相抽提联用技术产生的影响最大.研究显示,相间非平衡态迁移在不同的土壤修复工艺中均有体现,严重限制了土壤修复的效率,需要引起土壤修复工作者的高度重视.      

给水厂污泥改良雨水生物滞留系统填料层最优设计深度研究

生物滞留系统的基质组成与填料层的深度对污染物去除有重要影响。利用给水厂污泥改良砂土作用生物滞留系统基质,研究了污染物在生物滞留系统内不同深度的去除情况,以确定改良填料层的最优设计深度。结果显示:进水ρ(SS)平均为198.14 mg/L,下渗通过20 cm改良基质后出水为15.96 mg/L,平均去除率高达92.34%;进水ρ(COD)平均为178.29 mg/L时,40与60 cm深度改良基质区间对溶解性COD的平均去除率分别为55.3%、78.7%;进水ρ(NH~+_4-N)平均为3.67 mg/L,经过40 cm改良基质后出水为0.12 mg/L;进水ρ(NO~-_3-N)与ρ(TN)平均分别为7.78,11.54 mg/L,通过15 cm种植土层和20,40,60 cm改良基质后,对NO~-_3-N平均去除率依次为5.0%、6.8%、15.1%、24.9%,对TN平均去除率分别为9.4%、16.6%、24.8%、32.8%;进水ρ(PO~(3-)_4-P)平均为5.31 mg/L时,经过40 cm改良基质后出水平均为0.09 mg/L。对实测雨水径流污染物浓度和形态进行分析表明,给水厂污泥改良砂土基质填料层深度为40 cm时,雨水生物滞留系统出水中各项污染物浓度均可满足GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅱ-Ⅲ类水质标准。     

穗花狐尾藻铅吸附特征与机理

为探讨沉水植物对低浓度重金属废水的吸附特征,研究了不同重金属质量浓度及pH影响下,穗花狐尾藻鲜样在单一、二元和三元金属离子体系中对Pb2+的生物吸附特征及吸附机理. 结果表明,在单一Pb2+体系中,穗花狐尾藻对Pb2+的吸附能力随pH的升高而增强; 当初始ρ(Pb2+)为100mg/L、初始pH为6.5时,Pb2+吸附率可达80.95%. Cu2+和Zn2+的存在负向干扰穗花狐尾藻对Pb2+的吸附; 当初始ρ(Cu2+)和ρ(Pb2+)均为250mg/L时,Cu2+干扰下Pb2+吸附量降低为单一体系中Pb2+吸附量的62.40%. Sips和Langmuir模型的拟合效果优于Freundlich模型. 根据Langmuir模型模拟,穗花狐尾藻对Pb2+的理论最大吸附量(q_max)可达52.12mg/g. 红外光谱分析表明,—OH、—C=O、—COOH、C—O及C—H为主要作用基团. 吸附Pb2+后,溶液中矿质元素含量增加,ρ(Ca2+)和ρ(Mg2+)与初始ρ(Pb2+)达到极显著正相关(R_Ca2+=0.943,P<0.01;R_Mg2+=0.915,P<0.01). Pb2+更易与Ca2+和Mg2+产生离子交换而被吸附.      

基于Petri网与OPMSE的屠宰行业排放限值仿真

通过文献查询及现场调研,对清河流域屠宰行业产生污水的各指标浓度(BOD5、COD、NH3-N)进行统计,得出排放污水中各污染物指标的浓度值范围。通过OPMSE的仿真计算,得出排放污水经过BAT处理后,污染物浓度正态分布均值在90%、95%、99%置信水平下的置信区间。在置信水平为99%时,屠宰行业的COD置信区间为(43.31,52.86),BOD5置信区间为(20.83,23.78),NH3-N置信区间为(6.83,8.13)。同时,依据仿真计算结果还得出,处理后污染物浓度的极小值和极大值,屠宰行业的最佳出水各指标浓度为ρ(COD)为17.34 mg/L,ρ(BOD5)为14.18 mg/L,ρ(NH3-N)为3.09 mg/L,最差出水各指标浓度为ρ(COD)为97.32 mg/L,ρ(BOD5)为39.66 mg/L,ρ(NH3-N)为13.29 mg/L。将仿真结果与现有排放标准对比,拟定屠宰行业的污染物直接排放限值为ρ(COD)为60 mg/L,ρ(BOD5)为25 mg/L,ρ(NH3-N)为10 mg/L。