北京城近郊部分地区地下水硬度升高原因的探讨

北京以地下水作为主要的供水水源。随着城市的不断发展,改变和破坏了该地区水资源平衡状况,使地下水数量减少,质量降低,硬度升高,影响工业生产,增加能源消耗,据北京70个工厂的统计,每年软化硬水需花费五千万元。而且危害人体健康,影响首都四化建设的顺利进行。因此,探讨北京地下水硬度升高原因,具有十分重要的意义。我们对这个问题进行了调查、勘探和模拟试验等研究工作,就以下问题谈谈我们的     

沉淀回流对石灰软化法去除地下水硬度的影响

针对地下水硬度去除问题,在传统石灰软化法基础上,通过静态实验对比研究了沉淀回流过程对石灰软化法处理效果的影响。结果表明:在进水硬度385 mg/L,Ca O投加量200 mg/L条件下,经"沉淀回流-石灰软化"处理后,出水滤后总硬度为140 mg/L,比传统石灰软化法低40 mg/L;出水滤前浊度在20 NTU以下,比传统石灰软化法低100 NTU;石灰有效利用率为88%,比传统石灰软化法高25%。这表明通过沉淀回流有效提高了石灰有效利用率,降低了出水浊度。在Ca O投加量200 mg/L,Fe Cl_3投加量3.6 mg/L条件下,通过"沉淀回流-石灰软化/Fe Cl3混凝"处理12 min,静沉30 min后,出水滤后总硬度可维持在140 mg/L左右,浊度低于1 NTU,达到《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006),加热煮沸后无沉淀和漂浮物产生。     

二○○○年西安市地下水总硬度预测

西安市工厂企业和居民生活的废污水,尤其是北郊的污水集中灌区大多未经处理而大量排放。还有每年百万吨的工业废渣与生活垃圾,倾倒郊野,日晒雨淋,极易通过黄土盖层渗入地下,污染地下水。造成地下水水质恶化中的一个重要指标总硬度,近几年正在连年升高。根据1973～1979年的七年系列资料,用三元一次线性回归方程确立其预测模型,并规定了城市人口、工业产值、水位下降为三个自变量,预测到1990年和2000年的总硬度值。由于硬度急剧增高,显然对于饮用水源和工业用水都很不利,所以应采取保护地下水源地不受污染的一些措施。     

粘土覆盖层对防治污水渗漏污染地下水作用的研究

本文通过实际类比的研究方法 ,对粘土覆盖层防治污水明渠渗漏污染地下水的作用进行了探讨 ,并确定了粘土覆盖层防止地面污水渗漏污染地下水所必需的临界厚度范围。     

粘土覆盖层对防治污水渗漏污染地下水作用的研究

本文通过实际类比的研究方法,对粘土覆盖层防治水明渠渗漏污染地下水的作用进行了探讨,并确定了粘土覆盖层防止地面污水渗漏污染地下水所必需的临界厚度范围。     

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.     

水中碳酸盐硬度与非碳酸盐硬度的测定方法探讨

对水中碳酸盐硬度与非碳酸盐硬度的测定方法作了探讨，试验结果表明，水样于电炉上加热煮沸6min后，碳酸盐硬度可基本消除，冷却后测定的硬度即为非碳酸盐硬度，从总硬度中减去非碳酸盐硬度，即为水样的碳酸盐硬度。     

硝酸根对零价铁去除地下水中六价铬的影响

通过批实验和连续通流的柱模拟实验对比研究了存在NO3-和不存在NO3-条件下零价铁（Fe0）去除Cr（Ⅵ）的反应特征,并对比分析了NO3-对零价铁（Fe0）去除Cr（Ⅵ）的影响。批实验结果表明,在不同初始pH条件下,NO3-的加入均使得零价铁（Fe0）去除Cr（Ⅵ）的速率升高;当初始pH=7时,NO3-的促进作用最强,反应速率是无NO3-条件下的2.1倍。柱实验结果表明,NO3-的加入使得Fe0去除Cr（Ⅵ）的反应分成了3个不同的阶段：高效期（1025 PV）。在高效期,反应中的NO3-表现为对Fe0反应位点的竞争,抑制了Cr（Ⅵ）还原。在后期的2个阶段中,反应中NO3-则呈现明显的促进作用。NO3-的存在使得零价铁（Fe0）柱趋于整体性同步钝化,延长了Fe0柱的运行寿命,并且增加了零价铁（Fe0）柱对Cr（Ⅵ）的去除效率。NO3-对Fe0去除Cr（Ⅵ）反应的促进作用原因是由于NO3-与Fe0反应产生Fe3O4,Fe3O4可以还原Cr（Ⅵ）,并且具有阻滞反应的产物在Fe0表面堆积和促进电子传导作用。     

地下水中锰对滤料表面氧化膜去除氨氮的影响

在中试实验条件下,考察锰对石英砂滤料表面复合氧化膜去除氨氮的影响.实验结果表明:进水不含Fe2+、Mn2+的条件下,接触氧化对NH4+-N的最大去除能力约为2.0 mg/L;氨氮浓度低于2.0 mg/L时,锰离子对氨氮的去除没有明显影响;增大进水氨氮浓度为2.7 mg/L时,进水锰离子浓度为1.8 mg/L时最有利于活性滤膜对氨氮的去除,氨氮的去除率较进水不含锰离子时提高了14.3%,出水氨氮浓度低于饮用水标准限值0.5 mg/L.     

铀尾矿对地下水的环境影响研究

在越来越多的铀矿冶场面临退役的情况下,有关铀废石、尾矿的环境影响研究日益受到人们的重视并成为铀矿冶场退役环境影响评价的重要组成部分.本文在广泛搜集国内外有关研究资料的基础上,对前人所做的工作进行了总结,指出了目前研究中存在的问题和未来研究发展的方向.     

铀尾矿对地下水的环境影响研究

在越来越多的铀矿治场面临退役的情况下,有关铀废石、尾矿石的环境影响研究日益受到人重视并成为负矿治场退役环境影响评价的重要组成部分。本文在广泛搜集国内外有关研究资料的基础上,对前人所做的工作进行了总结,指出了目前研究中存在的问题和未来研究发展的方向。     

地下水中二价锰对成熟石英砂滤层去除氨氮的影响

在中试条件下,考察了地下水中二价锰离子（Mn2+）对成熟石英砂表面滤膜去除氨氮（NH4+-N）的影响。结果表明,当进水Mn2+浓度不大于3.5 mg·L-1时,NH4+-N去除率随进水Mn2+浓度增大而增大。相应地,Mn2+的存在使得进水NH4+-N的浓度上限由2.51 mg·L-1提高到2.83 mg·L-1,且NH4+-N和Mn2+可实现同步去除。此外,进水Mn2+的存在（（2.1±0.1）mg·L-1）使得去除NH4+-N所需要的温度下降,这说明Mn2+对石英砂表面复合氧化膜催化NH4+-N氧化具有一定的促进作用,从而提高了NH4+-N在滤柱中的去除速率。     

水相和泥浆系统中地下水成分对高锰酸钾氧化TCE的影响

三氯乙烯(TCE)是污染土壤和地下水中检出率较高的氯代有机物。以TCE为研究对象,考察了地下水无机成分和腐殖酸对高锰酸钾氧化TCE的影响,研究了不同离子强度下的MnO2颗粒行为,并测定了泥浆系统中TCE的氧化效果,结果表明:当TCE初始浓度为20 mg/L、高锰酸钾与TCE的摩尔比为2∶1,离子浓度+、Cl-、HCO3-对TCE的去除率影响甚微,但离子强度对MnO2的沉淀生成影响显著;0.1 mol/L的K+对TCE的去除有一定程度的抑制;0.1 mmol/L的Fe2+和腐殖酸对TCE的氧化有显著负面影响。泥浆系统实验进一步验证了有机质对高锰酸钾氧化TCE的影响很大。     

电絮凝对电厂循环冷却水中硬度的去除

以某电厂冷却塔循环冷却水为处理对象,利用电絮凝法,以铝板为牺牲阳极去除水中的Ca²⁺和Mg²⁺,分别考察了电絮凝过程中不同电流密度、电解时间、溶液初始pH、阳极极板数量对总硬度去除率的影响。结果表明：增加电流密度、延长电解时间有利于Ca²⁺和Mg²⁺的去除;当电流密度为10 mA·cm⁻²,电解时间为90 min时,Ca²⁺和Mg²⁺去除率分别达到93.5%和95.8%,总硬度去除率为94.6%;相对于酸性和中性条件,碱性条件更有利于Ca²⁺和Mg²⁺的去除,当初始pH为10时,Ca²⁺和Mg²⁺去除率分别达到85.4%和97.7%,总硬度去除率为93.5%;随极板数量的增加,Ca²⁺和总硬度去除率均有所提高;投加Na₂CO₃有利于Ca²⁺和总硬度的去除。上述结果可为进一步提高电絮凝过程中总硬度的去除率提供参考。     

松树皮在厌氧渗透性反应墙中对地下水的脱氧效果的影响

四氯乙烯(PCE)、三氯乙烯(TCE)等氯化溶剂常被看作地下水中的主要污染物质,针对该类典型污染物,厌氧脱氯渗透性反应墙的应用引起了较多关注。在渗透性反应墙中,微生物消耗地下水中的溶解氧,为后续生物厌氧脱氯提供高还原性环境。树皮填料水解后,同时为好氧微生物消氧气及降解氯化乙烯污染物提供电子,而好氧微生物电子消耗量远高于生物脱氯。研究解释了不同环境下松树皮对好养微生物脱氧作用的维持能力,得到松树皮的耗氧容量为31.2 mg·g~(-1),并证明了不同环境条件会改变反应墙对地下水脱氧反应的速率。     

EDTA强化nZVI/PS降解地下水中1,2-二氯乙烷的作用机制及影响因素

采用乙二胺四乙酸(EDTA)强化纳米零价铁(nZVI)活化过硫酸钠(PS)降解地下水中1,2-二氯乙烷(1,2-DCA)。通过分析1,2-DCA比降解率(Sq)、矿化度、1,2-DCA降解动力学及游离Fe²⁺和Fe³⁺质量浓度变化规律,阐明了EDTA强化效果及作用机制;考察了EDTA投加量、pH、阴阳离子对EDTA强化效果的影响。结果表明：经EDTA强化后,1,2-DCA的Sq和矿化度分别提高了21%和190%,反应速率常数提高了10.06%~22.95%,活化能降低了6.98~8.91 kJ·mol⁻¹;EDTA为反应提供了弱酸性环境,促进Fe²⁺生成,EDTA与Fe²⁺生成螯合物,降低了Fe²⁺与自由基反应的机率,提高了nZVI/PS的持续有效性;Sq随EDTA投加量的加大先增加后减小,EDTA投加量为1.8 mmol时Sq达到最大值214.80 mg·g⁻¹。酸性环境下EDTA的强化效果更好。除${\rm{NH}}_4^ + $外,Cl⁻、K⁺和${\rm{HCO}}_3^ - $均抑制EDTA的强化作用,说明EDTA在实际地下水修复中可能因多种离子存在而难以达到理想的强化效果。以上研究结果可为EDTA强化nZVI/PS降解地下水中1,2-DCA提供参考。     

镉对土壤丁草胺降解作用的影响

本文初步研究了重金属镉对土壤丁草胺降解作用的影响。试验结果表明,镉浓度即使存10ppm时,也会显著降低丁草胺的降解速率。而1000ppm镉的抑制效应几与灭菌处理等同。     

地下水化学类型对硫系还原剂去除Cr(Ⅵ)的影响

为研究铬污染地下水化学类型对硫系还原剂除铬的影响,采用批实验的方式,分别比较了3种还原剂焦亚硫酸钠(Na_2S_2O_5)、连二亚硫酸钠(Na_2S_2O_4)、多硫化钙(Ca Sx)对SO_4-Na型、SO_4-Ca型、Cl-Na型和HCO_3-Ca型4种地下水中去除Cr(VI)的效果。结果表明,在20℃有氧条件下,4种地下水环境中还原剂的除铬能力受到了不同程度的抑制,其中HCO_3-Ca型地下水中的抑制作用最大。但当Na_2S_2O_5、Na_2S_2O_4、Ca Sx投加量分别为理论投加量的30.8、21.7和2.4倍时,4种地下水中Cr(VI)的去除率均大于90%。Na_2S_2O_5投加量与水中HCO-3含量的摩尔比大于0.5时,Cr(VI)才可能被还原去除;Na_2S_2O_4对Cr(VI)的去除率由高到低排序是:SO_4-Na型Cl-Na型SO4-Ca型HCO_3-Ca型;Ca Sx的除铬效果在不同地下水化学类型中的差异最小。地下水的HCO-3含量越高,缓冲能力越强,抑制作用越明显,所需还原剂投加量越多。     

地下水化学类型对硫系还原剂去除Cr (VI)的影响

为研究铬污染地下水化学类型对硫系还原剂除铬的影响,采用批实验的方式,分别比较了3种还原剂焦亚硫酸钠（Na2S2O5）、连二亚硫酸钠（Na2S2O4）、多硫化钙（CaSx）对SO4-Na型、SO4-Ca型、Cl-Na型和HCO3-Ca型4种地下水中去除Cr（VI）的效果。结果表明,在20℃有氧条件下,4种地下水环境中还原剂的除铬能力受到了不同程度的抑制,其中HCO3-Ca型地下水中的抑制作用最大。但当Na2S2O5、Na2S2O4、CaSx投加量分别为理论投加量的30.8、21.7和2.4倍时,4种地下水中Cr（VI）的去除率均大于90%。Na2S2O5投加量与水中HCO3-含量的摩尔比大于0.5时,Cr（VI）才可能被还原去除;Na2S2O4对Cr（VI）的去除率由高到低排序是：SO4-Na型 > Cl-Na型 > SO4-Ca型 > HCO3-Ca型;CaSx的除铬效果在不同地下水化学类型中的差异最小。地下水的HCO3-含量越高,缓冲能力越强,抑制作用越明显,所需还原剂投加量越多。     

煤矸石堆积对地下水的无机盐污染效应

通过对平煤矿区煤矸石堆积区地下水中无机盐成分分析,探讨了煤矸石堆积区地下水水化学类型、矿化度及水质特征和变化原因;在煤矸石动态淋溶模拟试验基础上,着重分析了煤矸石堆积区高浓度NO-3污染的来源.结果表明,平煤矿区煤矸石堆积区地下水中NO-3、SO2-4严重超标,且测定的阴、阳离子都呈现中等以上变异水平;地下水水化学类型趋于多元化和复杂化,由HCO-3型向SO2-4型转化.水质由淡水向微咸水演化;煤矸石是平煤矿区地下水中高浓度NO-3有别于其他地区的重要来源.