浅层地下水石油类污染原位曝气修复技术研究进展

地下水石油类污染因其污染普遍、危害性巨大、去除困难以及治理费用昂贵而受到广泛关注。原位曝气修复技术(AS)以低成本、修复效率高、操作简便等优势近些年来发展迅速。文章综述了地下水石油类污染现状,阐述了AS修复地下水石油类污染物原理,从曝气流型、组分传质以及生物扰动降解等方面深入探讨了注入气体运移方式及分布范围的影响因素,污染物的传质行为及质量去除机制,生物降解及监测手段等,总结了AS修复的研究进展。指出了当前AS修复技术在非均质介质的理论模型以及生物降解作用定量化表征方面存在的问题,并就未来强化修复实现多技术协同联用结合新兴监测分析技术进行了展望,以期为AS修复技术进一步的研究和应用推广提供参考依据。     

浅层地下水PCE/TCE污染原位曝气修复模拟研究

通过TMVOC软件模拟了PCE/TCE在渗流区"自然"环境条件下的污染物泄露、重新分布和原位曝气修复过程中的污染物运移行为,确定了最佳曝气流量和曝气时间。结果表明:PCE/TCE污染物在泄露和重新分布过程中在重力作用和毛细作用下污染范围不断扩大,污染羽在垂直方向到达隔水层,水平方向达到23.3m,顺水流方向的污染范围明显大于逆水流方向。曝气修复初期污染范围会有所扩大,但是污染物浓度和总量会减少,曝气影响范围并不是随着曝气流量的增加而线性增大,超过最佳曝气流量值后,增大曝气流量对影响范围的改变效果不大。论文研究条件下最佳曝气速率为6m3/h,影响半径达18m,需要45d完成修复,实际工程中应根据区域面积及地下水埋深确定曝气井数量。     

曝气对高铁地下水化学特性的影响

氧气进入还原性的地下水中,会与地下水中的还原性组分发生系列化学反应,从而改变地下水的化学特性,通过调控这些化学反应有望快速修复污染地下水。为此,该文以江汉平原高铁地下水为例,研究曝气对地下水化学特性的影响。曝气实验在湖北省潜江市一口高铁浅层地下水井中进行,测定曝气过程中地下水溶解氧(DO)、氧化还原电位(ORP)、pH值和其中铁、锰、三氮、磷、碳酸氢根等浓度的变化。研究结果表明,曝气在增加地下水中DO和ORP的同时,地下水中的铁、锰快速完全氧化,磷酸盐随之沉淀;碳酸根减少,使pH值增加近一个单位;同时,氨态氮含量略增加,硝态氮含量先增后减,暗示曝气后期好氧反硝化作用的存在。这些结果可为污染地下水修复技术提供重要的参考依据。     

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.     

地下水LNAPL层的原位曝气模拟研究

曝气法(Air sparging,AS)已经成为修复地下水、土壤有机污染的重要技术,与数值模拟技术相结合可优化修复条件。文章利用TMVOC多相流模型研究了地下水位处LNAPL层的迁移转化,并通过情景模拟比较曝气法对污染修复的贡献率。只考虑地下水水流的对流-弥散作用时,目标污染物苯并没有得到彻底去除,只是通过下边界流出。60 d苯的质量损失率仅为1.79%;而连续曝气30 d后苯的去除率就可达到31.4%,最终脉冲曝气苯的损失率为44.8%。增大曝气量能提高气相渗透率及气相-液相接触面积,扩大污染物修复范围;当超过某一值(12 m3/h),其增量对污染物修复影响甚微。当曝气点位于低渗透岩层下方时,低渗透岩层会阻碍气流的垂向迁移,位于低渗透岩层上方的污染物很难得到除去。曝气法适用于溶解、挥发性较好的污染物。     

氯代烃污染地下水修复技术研究进展

针对地下水氯代烃污染修复最为常用的七种技术进行了比较,各项修复技术适用范围有所区别,根据地下水污染物种类、污染程度、地质条件等的不同,可以针对性的选择最为适合的修复技术,各项之间也可以联用以达到更好的修复效果。通过对比发现,抽出处理技术和渗透反应墙技术可用于对污染物扩散范围的控制,原位曝气技术、生物修复技术和化学氧化技术可以针对地下水污染源区进行修复,植物修复技术和监测自然衰减技术可用于微污染区域的长期修复。     

地下水循环井原位强化生物修复技术研究进展

随着工业化和城市化的发展,生产活动导致的地下水质量下降和水质恶化问题日益严重,已经逐渐成为影响人类生存的世界性环境问题.原位生物修复一直是地下水有机污染修复技术的研究热点,已受到了广泛关注.围绕生物修复技术在地下水有机污染原位修复方面的研究与应用,综述了地下水有机污染原位生物修复技术的研究进展,梳理和总结了影响原位生物...     

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.     

温度对曝气抽提修复地下水中乙苯影响研究

中国北方地区冬季浅层地下水温度在4～10℃,特别是冬季,温度低于10℃,低温环境影响污染物的传质过程,导致常规的曝气-抽提（AS）修复效果差。基于此,作者以苯系物污染的地下水环境为研究对象,以乙苯作为代表性污染物,建立热空气强化AS修复二维箱体模拟装置,探究温度对于含水层乙苯去除过程中的影响效应。结果表明,含水层温度随着曝气温度提高,中上层温度场呈现“U”型分布,曝气后的乙苯浓度分布近区域“U”字形,这与曝气影响区域呈现的流型和热传递的传热机制是对应的。经过3 d修复,60℃相同时间内乙苯去除率较30℃提高2倍,乙苯去除效率为87.73%,乙苯浓度低于地下水Ⅳ类标准值0.6 mg/L。结果表明热空气温度通过传导影响地下水层温度,进而影响污染物和污染物饱和分压变化,提高挥发去除效率,提高修复效果。文章可为中国北方地区低温浅层土地下水苯系物污染修复提供技术支持。     

微纳米曝气技术在污染水体净化中的应用研究

曝气技术在污染水体治理中应用广泛,但传统曝气技术存在能耗高、治理效果不佳等缺点,微纳米曝气作为一种新型的高效曝气技术,在水环境治理与修复领域逐步得到推广。文章通过对比微纳米曝气与传统鼓风曝气对黑臭水体、污染河道水体的治理效果,实验结果表明在相同能耗条件下,微纳米曝气在污染水体DO提升,化学需氧量（CODCr）、氨氮（NH3-N）、总氮（TN）、总磷（TP）的降解方面,相对于传统鼓风曝气均表现一定的优势,具有良好的应用前景。     

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.     

Evolution of urban black and odorous water: The characteristics of microbial community and driving-factors

Urban black blooms that are primarily caused by organic carbon are deleterious environmental problems. However, detailed studies on the microbial characteristics that form urban black blooms are lacking. In this study, we observed the composition, diversity, and function of bacterial community in the overlying water and sediments during the occurrence and remediation of urban black blooms using high-throughput 16S rRNA gene amplicon sequencing analysis. First, we found that pivotal consortia in ...     

受氯代烃类污染的地下水环境修复研究进展

越来越多的地下水源正遭受氯代烃类有机物的污染,氯代烃类的地下环境行为及其污染环境的修复技术是当前环境学界的一个热点。目前修复这类污染环境的技术主要有抽出处理、渗透性反应墙和生物修复等。其中研究最多、应用最广的是利用表面活性剂强化抽出处理技术、零价铁降解氯代烃类的渗透性反应墙技术以及原位强化生物修复技术。零价铁反应墙如何长期稳定运行是目前的研究难题,也是该技术的发展目标。强化生物修复是具有巨大发展潜力的一项新兴技术,构建一个能同时降解多组分污染物的微生物生态群落并成功引入污染场地发挥最大功效,是地下水环境生物修复技术研究中的难点,也将是热点。     

零价铁修复土壤及地下水的PRB技术

零价铁可渗活性栅(Fe0-PRB)技术,被证明是一项修复由卤代烃、卤代芳烃和有机氯农药以及一些有毒金属(如铬、硒、铀、砷和锝等)引起的土壤及地下水污染的有效技术。本文介绍了零价铁还原脱氯的机理以及影响反应速率的因素;进一步讨论了国内外利用零价铁修复受污染土壤及地下水的研究现状和发展趋势。     

人工增氧在佛山水道流域水治理中的应用

对佛山水道概况、水污染现状进行了介绍,并简述了国内外流行的固定增氧方式,提出了佛山水道主河道及内河涌增氧应用设想。     

垃圾填埋场区域氨氮污染地下水的修复方案比选

早期建设的简易生活垃圾填埋场的防渗措施不足,易发生渗漏,造成填埋场周围地下水的氨氮浓度升高。文章针对华中地区某垃圾填埋场区域氨氮污染地下水,提出抽取处理加异位生物修复、空气注入加原位生物修复两种修复方案,并采用AHP-TOPSIS(层次分析法-逼近理想排序)方法进行方案的比选。在建立合适的比选指标体系基础上,采用AHP-TOPSIS方法进行综合比选研究。结果表明,空气注入+原位生物修复技术更适合于该区域地下水的修复。TOPSIS方法由于缺乏确定评价指标权重的过程,在层次多元分析中的应用受到限制,而AHP是多层次多因素权重确定的有效工具,将二者结合起来,先由AHP确定指标权重,再运用TOPSIS对备选地下水修复方案进行排序,从而弥补了二者各自的不足。AHP-TOPSIS方法可作为环境工作者进行场地修复方案比选的有效工具。     

SBR法处理制浆造纸废水的研究

采用SBR法处理造纸废水 ,考察了SBR法处理造纸废水的效果 ,以及进水方式、pH值、曝气时间、沉降时间等条件对处理效果的影响 ,结果表明 pH值为 6 5～ 7 5、曝气时间为 8h、沉降时间为 2h、进水COD浓度为 4 0 0～ 14 0 0mg/L时 ,COD的去除率可达到 6 1 6～ 70 3%。色度及悬浮物的去除率分别可以达到 78 9%～ 97 5 %。     

HSL好氧生物流化床中水力学特性的研究

实验研究了HSL好氧生物流化床在不同曝气方式（填料、填装率、曝气水深、微孔曝气与单孔曝气等）下的流化曝气量,结果表明：流化曝气量随填料填装率增加而增大,当填料填装率超过90％,增大曝气量已不可能使填料完全流化;填料流化曝气量先随曝气水深增大而减小,后又随之增加;采用单孔曝气较微孔曝气易实现填料流化,但此时充氧效率会受到一定影响。     

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.      

污染水体的强化净化试验研究

采用曝气和投加营养物 -葡萄糖相结合的水体强化净化技术 ,研究了其对某具体污染水体的净化效果 ,结果表明 ,在曝气和向水体投加葡萄糖时 ,水样的 COD、NH3- N和 TP浓度均明显下降 ,但其相应的去除率并不随葡萄糖投加量的加大而增大 ;在曝气条件下 ,当体系中葡萄糖投加量为 2 .0 mg/ L· d时 ,污染物的去除效果最佳 ,投加 7d后水样中 COD、NH3- N和 TP的去除率分别达到 2 2 .4%、5 6.0 %和 3 7.0 %。