河道污染质垂向迁移对地下水影响的研究

包气带是连接地表水和地下水的重要通道,对地下水资源有很好的"屏障"功能,而近年来工农业废水及生活污水的大量排放已影响到了地下水的"安全".为此,在渭河河漫滩进行了模拟河流的垂向入渗试验,并通过建立数学模型对水分和六价铬在具有弱透水层的多层介质中的迁移进行了模拟运算.试验和模拟结果一致表明,弱透水层虽对地下水有很好的保护作用,但在上部土壤层易形成面状污染带,而且由于大的浓度梯度作用,一旦污染质穿透该层将很快污染到地下水.     

非饱和土壤渗透系数空间不确定性对溶质运移的影响

包气带渗透系数的不确定性是影响非饱和带溶质运移的主要因素。应用贝叶斯方法对非饱和土壤渗透系数进行前处理,使用Monte-Carlo方法模拟其空间不确定性,并通过HYDRUS-1D模型对溶质运移进行数值模拟,研究包气带渗透系数的空间不确定性对溶质运移的影响。结果表明,由于包气带渗透性的不确定性使得溶质浓度分布呈现明显的不确定性,包气带内不同点的浓度值相差很大。与忽略包气带土性参数空间不确定性的模拟结果相对比,考虑包气带渗透系数不确定性的模拟结果与实际情况更加接近,更具合理性和科学性。同时,根据模拟结果,对实际工作中进行地下水数值模拟时溶质初始浓度输入值的确定提出相应建议。     

不同龄渗滤液及其在包气带中的迁移转化研究

通过实验室土柱模拟方法,研究了不同场龄渗滤液中有机污染物、氮以及 Fe、Mn、Zn、Cd 在包气带中的迁移转化规律.结果表明,不同场龄渗滤液理化性质差别很大,随着场龄的增加,COD 从40 194 mg/L降低到 1 778 mg/L,NH4 浓度从1 758 mg/L升高到2 166 mg/L,金属浓度则减小.经过以细砂为介质的包气带后,新渗滤液易对地下水造成高浓度有机物污染,而老渗滤液更容易造成地下水的高浓度氮污染.Fe、Mn 和 Cd 在包气带中比较稳定,而 Zn 的迁移能力很强,易对地下水构成威胁.     

基于DRASTIC的包气带阻滞污染物能力研究

对包气带阻滞污染物能力的研究,对保护地下水脆弱性具有重要意义.将传统DRASTIC方法结合层次分析法,对各评价指标赋以新的权重,并依托地理信息系统(GIS)平台,对河南省土壤包气带阻滞污染物的能力进行评价,得到了河南省包气带阻滞能力分区图.结果表明,针对现状所进行的包气带阻滞污染物能力的评价对实际情况具有一定的代表性,...     

HYDRUS-1D软件在地下水污染源强定量评价中的应用

以垃圾填埋场渗滤液中的氨氮为研究对象,利用HYDRUS-1D模型模拟其在包气带中的迁移转化规律,最终预测出氨氮到达地下水位处时的浓度值。引入折减系数的概念,通过改变填埋场渗滤液中氨氮的初始浓度及土壤包气带结构,计算不同输入条件下的折减系数值,用其综合反映包气带对于某一特征污染物的衰减能力,为地下水污染源强定量评价提供数据支持。     

非正规垃圾填埋场包气带介质的污染物阻滞能力研究

非正规垃圾填埋场已成为地下水的潜在污染源,给城市供水安全带来了极大风险。以北京某非正规垃圾填埋场的3种典型包气带介质为研究对象,以Br-为示踪剂,采取土柱实验和数值模拟相结合的方法,通过对场区3种典型包气带介质饱和与非饱和状态下的Br-迁移速率的比较,探讨包气带介质对污染物的阻滞能力。结果表明,Br-在不同包气带介质饱和状态下的迁移速率为中砂>细砂>砂质粉土,这可能与不同介质中粉粒和粘粒的含量有关,同时介质的有机质含量也会影响Br-的迁移速率,但前者因素占了主导作用;在Br-迁移过程中,不同包气带介质的含水量是影响其迁移速率的主要因素,若能合理控制场区的地下水位,使得包气带介质长期处于非饱和状态,将会大大延缓垃圾渗滤液中污染物向地下水迁移;针对特定的非正规垃圾填埋场,可采取抽水等措施,控制场区的细砂和砂质粉土层处于非饱和状态,充分利用包气带介质在非饱和状态时较强的污染物阻滞能力,阻隔或延缓垃圾渗滤液中的污染物进入地下水中。     

回灌条件下的土壤蒸发处理：削减垃圾渗滤液水量的有效手段

主要研究填埋场垃圾渗滤液回灌处理过程中降水量,径流量,土壤蒸发量及渗滤液水量之间的水量关系,解决渗滤液产生量与处理过程中土壤蒸发量的平衡问题。采用模型实验方法模拟垃圾填埋场土壤层进行研究,结果表明：在回灌条件下填埋场覆土层的水分饱和程度提高,土壤蒸发条件发生变化,土壤蒸发按蒸发进行,这甚至可能大于水面蒸发量。通过循环蒸发处理,垃圾滤渗液可以大量削减。     

模拟生物反应器加速产甲烷过程研究

渗滤液原液回灌易导致填埋垃圾产甲烷过程的滞后,从而对甲烷收集利用产生不利影响。通过3根实验室模拟生物反应器,研究了原液回灌(C1)、渗滤液好氧预处理后回灌(C2)和原液回灌+垃圾层上部通风曝气(C3)3种填埋方式下的填埋气产气规律。结果表明,C1甲烷浓度经历短暂上升,达到19.5%后开始逐渐降低,产甲烷速率和产甲烷总量均很低;C2甲烷浓度逐渐上升,在第121天时甲烷浓度达到50%,产甲烷最高速率和产甲烷总量分别为0.31 L/(kg·d)和25.2 L/kg。在停止上部垃圾层通风曝气后,C3甲烷浓度迅速上升,在81 d时甲烷浓度便达到50%以上,最大产甲烷速率和产甲烷总量分别为0.22 L/(kg·d)和16.0 L/kg。对各模拟柱填埋气可回收性评价结果表明,C3填埋气可回收利用比例最高,C2略低,C1在实验期间内则无可回收利用气体产生。     

回灌对垃圾填埋初期渗滤液化学需氧量的影响

通过模拟柱实验 ,研究了回灌对垃圾填埋场初期渗滤液 CODCr的影响。研究结果表明 ,模拟降雨雨水的渗入且无渗滤液回灌的参照柱 ,其渗滤液出水 CODCr最高 ,一般在 70 0 0 0 mg/L 左右 ;模拟渗滤液原液回灌 ,从第 4周起因脂肪酸的积累导致渗滤液的 p H低于 6,从而抑制了微生物的生化反应 ;模拟好氧生物处理后渗滤液的回灌 ,能加速垃圾层 CODCr的溶出和甲烷化阶段的建立 ,且此时渗滤液的 CODCr变化规律符合指数方程 ;当垃圾层建立甲烷化阶段后 ,回灌 CODCr在 2 0 0 0 0 m g/L 左右的渗滤液 ,仍可促使垃圾中有机物迅速转化为气态物     

有机污染物在包气带中迁移转化试验研究

采集一定浓度的有机物废水 ,在试验室内进行了静态吸附、静态降解和动态土柱试验 ,对COD在包气带中迁移转化规律进行研究 ,提出了描述COD在包气带中迁移转化规律的数学模型。结果表明 :包气带对COD的吸附过程是线性的 ,可用亨利吸附模式s =Kdc +s0 表示 ,吸附系数Kd=0 .0 6 93;包气带对COD的降解曲线基本符合一级动力学方程c =c0 e-k1 t,降解系数k1=0 .0 4 99d-1;弥散试验测得弥散系数D =0 .0 0 2 4 2m2 /d。COD在包气带中的迁移转化过程是弥散、吸附、降解等多种作用共同作用的结果。     

挠力河流域地下水氮污染特征分析

挠力河流域是我国重要的粮食供应基地,随着农业现代化的发展,农田施肥量不断增加,地下水中氮浓度逐年升高。对挠力河流域2011—2013年地下水样品中三氮的空间分布、时间变化,三氮之间的相关性及其成因进行了分析。结果表明:挠力河流域地下水氮污染区主要分布在农业活动较为活跃的地区,同时还会受地下水径流条件的影响;研究区地下水硝态氮与氨氮浓度在丰水期高于枯水期;地下水中氨氮和硝态氮的相关性受包气带厚度的影响而呈现不同的结果。     

渗滤液循环回灌出水在混凝处理中的去除特性

经循环回灌后的渗滤液出水含有大量的腐殖质,其生物降解性差、氨氮含量高,具有类似长填龄填埋层渗滤液的水质特征。用混凝法处理渗滤液循环回灌出水,通过混凝pH、混凝剂种类及其投加量实验,确定了最佳混凝条件;并通过分析混凝处理前后渗滤液循环回灌出水的分子量变化和从出水中分离出的腐殖酸(HA)、富里酸(FA)和Hydrophilic(HyI)三种组分的变化,讨论了混凝法对渗滤液循环回灌出水去除效率不高的原因。研究表明,聚合硫酸铁(PFS)在pH=5、投药量为0.22g/L(以Fe2O3计)的条件下的混凝效果最佳,其对渗滤液循环回灌出水的COD去除率达58.1%。混凝剂对渗滤液循环回灌出水中的HA、FA和HyI组分的去除效果依次为:HA>FA>HyI。     

再生水补水河道中流速对浮游藻类生长影响的模拟实验

以再生水为主要补给水源的城市河道中,避免藻类水华是河道调控的重点之一。实际调控中,在控制藻类数量增长的同时,还应关注藻类群落的多样性,降低由于优势藻种的生长而导致水华的可能。在3种水深下各设置7组流速条件,利用环形水槽模拟研究不同组合条件下河道单元水体中浮游藻类的生长情况,通过计算藻类比生长率和藻类群落的香浓-威纳(Shannon-Wiener)指数描述藻类增长速率和群落生物多样性,从而对浮游藻类生长情况进行综合评价。实验结果显示,相同水深下浮游藻类比生长率在0.05~0.08 m·s~(-1)流速范围内出现最大值,而适当降低水深有利于提高水体浮游藻类的群落多样性。综合分析比生长率和多样性得到,在0~0.05 m·s~(-1)流速附近产生水华的潜势较高。     

曝气生物滤池的工作性能与高度的关系

研究了曝气生物滤池工作时水头损失，CODCr、NH4^ -N、固体悬浮物（SS）的去除率及CODCr、NH4^ -N的负荷与高度的关系。结果表明：（1）最大CODCr负荷、SS的主要截获和近50%的水头损失都出现在碳化柱的0～1m区域，最大NH4^ -N负荷出现在碳化柱的1～2m区域；（2）尽管在低负荷条件下，污染物的降解仅集中在部分区域，但一定的填料高度为曝气生物滤池的高负荷运行和抗冲击负荷提供了条件；（3）根据水头损失的变化规律，滤池的下部设置污泥排放阀有利于降低反冲压力、气量和水量。     

武汉金口垃圾填埋场对地下水环境的影响分析

分析了武汉金口垃圾填埋场中不同填埋时间的垃圾渗滤液特性和周边地下水水质,并结合场地条件分析垃圾渗滤液对地下水环境的影响机制。结果表明:(1)所有垃圾渗滤液(均超过7年)中COD、氨氮、Cl-均分别低于500、1 000、1 000mg/L;重金属含量较低。垃圾渗滤液中COD、氨氮和Cl-均随填埋时间延长而降低。(2)填埋场周围50m内的上层滞水均受到垃圾渗滤液水平渗透的影响,主要表现为高锰酸盐指数和氨氮均不能满足《地下水质量标准》(GB/T 14848—93)中Ⅲ类标准,其中氨氮超标严重,平均超标89.3倍,高锰酸盐指数平均超标1.0倍。相比场区地下水的下游方向,上游方向的上层滞水受污染程度较轻。(3)由于厚层黏土的阻隔,距地表约25m的上更新统承压水的水质相对较好,除武汉市上更新统承压水普遍存在的超标组分(氨氮和Mn)外,其他指标基本满足GB/T 14848—93中Ⅲ类标准,其受垃圾填埋场渗滤液垂直渗透影响较小。这为简易填埋场关闭后的场地维护和开发利用以及新建填埋场的选址提供借鉴。     

再生水补给河道入渗区地下水水质时空变异分析

运用聚类分析、判别分析和主成分/因子分析方法来研究潮白河流域再生水补水河段地下水水质的时空变异情况。对地下水进行剖面分析(剖面A为平行于水流场方向,剖面B垂直于水流场方向)。地下水研究结果表明除NO_3~-、NH_4~+和Mn~(2+)外,其余指标均达到地表水Ⅱ类标准。剖面A的季节判别中由于淋溶作用筛选出p H和TDS,正确率为77.5%,说明研究区在近岸区。同时,剖面B的季节变异由于远离河岸的土壤蓄水层中氧化还原作用使得Fe~(3+)、Mn~(2+)、Na~+、NO_2~-、COD_(Mn)和TP被判别出,正确率为74.4%。此外,由于非冻土期土壤蓄水层中频繁的淋溶作用和活跃的生化反应识别出COD_(Mn)、HCO_3~-、NO_2~-、p H、SO_4~(2-)、Cl~-、Na~+和Ba~(2+)表征了非冻土期剖面A的空间变异,而判别正确率为100%的F~-、Na~+和HCO_3~-则表征了冻土期剖面A的空间变异。冻土期剖面B的TDS和TP以及非冻土期剖面B的TN和K~+的判别正确率均为100%。再生水对近岸带的影响较远岸带显著。该分析结论可归因于再生水的污染、土壤蓄水层矿物盐岩溶解污染、工农业废水排放的点源污染和降水及流域水土流失所造成的非点源污染的综合作用。     

多介质渗透反应格栅中氨氮的转化与存在形态

在利用渗透反应格栅技术修复地下水氨氮污染过程中,掌握氨氮在不同介质环境中的转化规律及存在形态对多介质渗透反应格栅中各介质作用及氮转化过程的控制十分重要.针对进水氨氮浓度约10 mg/L的模拟地下水,以天然河沙、释氧材料、斜发沸石及海绵铁为反应介质,设计了一套多介质渗透反应格栅模拟氨氮在各介质环境中的转化及归宿.结果表明,在天然河沙层,氨氮优先被河沙吸附固定,但去除量有限(△C＜1.5 mg/L),氨氮主要以离子态溶于模拟地下水.在好氧沸石层,氨氮经沸石吸附及生物硝化协同作用几乎被完全去除,该层出水氨氮浓度低于0.01 mg/L,且氮主要存在形态为硝酸盐氮(C=10～26.6 mg/L).在铁厌氧层,部分硝酸盐氮经海绵铁化学还原和生物反硝化作用,分别被转化为氨氮(△C=2～9.5 mg/L)和氮气(△C＜8 mg/L),其余硝酸盐氮以离子态继续存留于模拟地下水.     

基于FLUENT数值模拟的袋式除尘器喷管最佳喷吹高度研究

以滤袋壁面峰值压力作为评价滤袋清灰强度的标准,采用FLUENT软件数值模拟优化袋式除尘器喷管的最佳喷吹高度。结果表明:对于长度为3m的短滤袋,在喷吹压力和喷管类型为(0.3 MPa,2型)和(0.4 MPa,1型)时,最佳喷吹高度为200mm;对于长度为5m的长滤袋,在喷吹压力和喷管类型为(0.4MPa,2型)和(0.3MPa,3型)时,最佳喷吹高度为250mm;实物测试系统实验验证表明,实际测量的压力和模拟得到的压力之间的相对误差均小于2%,模拟成功。     

地下水中潜在危害有机物识别与筛选方法

针对地下水中频繁检出的各类有机物,运用理论方法定量计算污染物对地下水的危害系数,对有机物的污染调查、地下水污染防治具有一定的指导意义。为研究有机物对地下水的危害性,汇总了535项有机物,目前这些指标在国内外水质标准中均没给出标准值。从有机物的自身属性入手,假定所有物质处于相同的外界环境中,经过包气带吸附、降解、挥发等作用,分析其进入地下水的难易程度。利用美国环保局的软件EPI Suit4.10,获取了指标的有机碳吸附系数(K_(oc))、半衰期(DT_(50))和亨利常数(K_H),并结合毒性参数基于健康的评价基准值,构建了污染物潜在危害参数体系。运用3种方法计算有机物的危害系数H、污染指数G和衰减系数K,对比3种计算结果,筛选出100项潜在危害有机物。分析表明,所筛选出的100项指标毒性较大、难挥发,并且有机物的K_(oc)对污染指数(G)和衰减系数(K)的贡献比DT_(50)、K_H更大。     

重庆西部红层浅层地下水中“三氮”污染现状及影响因素分析

红层浅层地下水是重庆西部农村居民的重要饮用水水源。在重庆西部的工业用地、农田、居民区和林地共布设52个地下水监测点,对浅层地下水中"三氮"的污染现状、分布特征、影响因素进行了探讨。结果表明,"三氮"在地下水中的空间分布差异性大,氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮超标率分别达27.5%、20.0%、2.5%。地下水埋深和用地类型是影响地下水中"三氮"空间分布差异性的主要因素。硝酸盐氮/氨氮(质量比)随地下水埋深增加而增大,地下水埋深越深,硝酸盐氮所占比例越大;地下水埋深越浅或包气带缺失,则氨氮所占比例越大。硝酸盐氮主要来源于工业污染;氨氮与亚硝酸盐氮主要来源于农田氮肥施用。与历史监测资料相比,"三氮"在地下水中浓度呈上升的趋势,其中硝酸盐氮最显著。