咸水层储能回灌溶液温度变化对含水介质空间结构的影响

通过对砂柱试验系统进行回灌溶液温度突、渐变试验,结合双电层理论揭示咸水层储能过程中含水介质空间结构以及渗透性能变化的主要原因.结果表明,由于回灌溶液温度的改变,引起含水介质中黏粒物质间扩散双电层排斥力的变化,从而造成黏粒物质出现释放、迁移与聚沉现象.这也是导致含水介质渗透系数变化的主要机制.在回灌80℃原水溶液突、渐变试验中,含水介质相对渗透系数分别下降至初始值的78％、82％,流出溶液黏粒质量浓度最高达1.8g/L、0.5 g/L,表明渗透性能不仅与回灌溶液温度有关,也受到温度变化梯度的影响.     

不同条件下固液二相流在多孔隙介质中入渗规律

针对生产实际中存在大量二相流在多孔介质中的入渗滞留问题,采用细粒石英砂配置成悬浊液进行砂柱渗透正交模拟实验,研究不同因素对二相流入渗的影响。选定了多孔介质粒径、二相流颗粒粒径、二相流质量分数、水头高度等4项因素,分别取3项水平因子,制定L9(34)正交试验表,然后进行砂柱实验。采用渗透系数变化率ks指标来表征各因素对多孔介质渗透性能的影响程度。结果表明,上述各因素对砂柱渗透系数变化率的影响程度由低到高依次为二相流质量分数、二相流颗粒粒径、水头高度、多孔介质粒径,多孔介质粒径是本实验的主要影响因素。     

人工土配比的土柱试验研究

为了减小天然土壤的堵塞程度,提高污水土地处理系统对污染物质的去除效率,向天然土壤--耕层土中加入粉煤灰、草炭、冲击砂和煤渣配制成人工土,研究不同质量配比下污染物质的去除率和污水的渗透系数.污染物质去除率、渗透系数的正交试验及最优质量配比试验结果表明,各因素的最优质量分数为粉煤灰8%、草炭10%、冲击砂10%、炉渣12%.在此条件下,污水的出水水质为NH+4-N 12.92 mg/L、TP 0.19 mg/L、CODCr 53.90 mg/L,其中NH+4-N和CODCr达到污水综合排放标准(GB 8978-1996)一级标准的限值,TP达到二级标准的限值;污染物质去除率为NH+4-N 42.30%、TP 93.20%、CODCr 70.66%,渗透系数为1.41 mm/min.以人工土为填料的污水土地处理系统的渗透速率、抗堵塞性能及污水处理能力都得到了有效提高.     

珠江广州河段水质及微生物周年变化特征

为评估珠江广州河段的水质状况和生态环境质量,于2008年5月-2009年4月,对微表层、表层的关键水质因子及几种重要的微生物指标进行了每月1次的周年调查.结果显示,珠江广州河段微表层对氮磷营养盐及微生物均有明显的富集作用.中大码头水体微表层对TN和TP的富集系数分别为1.23和1.08、鱼珠码头分别为2.23和1.30,且氮、磷营养盐含量高.两站点水体的细菌总数大多在104～106 cfu/mL,微表层水体对细菌总数的富集系数高达26.03和3.75.中大码头微表层、表层粪大肠菌群的年均值分别为(7.01±2.43)×103个/mL、(2.75±0.73)×103个/mL,鱼珠码头为(4.81±1.84)×103个/mL和(2.45±0.73)×103个/mL.相关分析显示,粪大肠菌群的数量与大肠菌群呈极显著的正相关(p<0.01),表明珠江广州河段受生活污水污染严重.     

海潮顶托作用下某铝厂污水处理站泄漏引发的地下水污染预测模拟

为了预测某铝厂污水处理站在非正常状况下(污水渗漏事故)对地下水环境所造成的影响,通过详细的水文地质勘察获知研究区的水文地质条件,再通过钻孔注水试验测定出含水层的渗透系数,最后运用GMS进行数值模拟得到地下水污染晕运移预测结果图。模拟结果显示:该工程污水处理站突发污水渗漏事故后,地下水含水层将受到COD、氟化物(F-)的严重污染,且污染浓度随着时间延长越来越高,分析认为这主要是模拟区含水介质的渗透性小以及地下水流场受海水顶托造成的。     

垃圾压实密度对模拟回灌型准好氧填埋场稳定进程影响的试验研究

在室内模拟试验条件下,研究了不同垃圾压实密度对模拟回灌型准好氧填埋场稳定进程的影响.经过近630 d的试验,对于压实密度分别为671.47 kg/m3、524.02 kg/m3和430.18 kg/m3的2#、3#和4#模拟垃圾柱,其渗滤液COD值由试验前的50 000 mg/L分别降至试验结束时的2 210 mg/L、2 790 mg/L和2 090 mg/L,氨氮质量浓度由最高时的约1 300 mg/L分别降至45.1 mg/L、12.1 mg/L和4.96 mg/L,垃圾柱累积表面沉降量分别为97.2 cm、122.5 cm和152.7 cm.研究表明,回灌型准好氧填埋场具有加速沉降,改善渗滤液水质的优势;并且垃圾压实密度越小,模拟准好氧填埋场前期好氧反应进行得越激烈,垃圾体的温度越高,渗滤液水质(COD、氨氮)越快得到改善,填埋垃圾的沉降越快,稳定速率也越快.因此在进行该类填埋场的设计和运行时,要适当控制填埋垃圾的压实密度.     

黄孢原毛平革菌在城市剩余污泥中的培养条件优化研究

城市剩余污泥中含有一定的营养物质,可作为微生物的培养基。以黄孢原毛平革菌为对象,从剩余污泥和马铃薯葡萄糖液体培养基(PDL)配比、接种量、摇床转速、培养温度和时间等方面进行试验研究。结果表明:在100mL培养体系中含30g剩余污泥、40mLPDL或3g葡萄糖(pH=6.5),接种1 mL含107mL-1黄孢原毛平革菌的孢子悬液,温度为28℃,转速为150 r/min,培养84 h,得到黄孢原毛平革菌生物量可达3.3 g,剩余活性污泥的生物学转化率为30%~50%。城市剩余污泥可以作为黄孢原毛平革菌生长的培养基,从而实现污泥的无害化和资源化的最终目标。     

铀尾矿充填体氡析出规律理论研究

堆浸铀尾矿用作地下充填法采场的充填料是处理铀尾矿的一种方法。将铀尾矿作为充填料时,其内残留的镭衰变产生的氡气会从其表面析出,污染井下作业环境。基于氡在介质中纯扩散的理论,研究了在尾矿介质孔隙率为0.3、铀尾矿中镭活度浓度为3 400 Bq/kg、干燥时铀尾矿的射气系数为0.1、铀尾矿的密度为2.5×103kg/m3的条件下,含水饱和度、孔隙率、覆盖层厚度等物理参数对铀尾矿充填体氡析出的影响规律。结果表明:无覆盖层时,含水饱和度在0~0.25的范围内,随含水饱和度增加,铀尾矿介质表面氡析出率先增加后减小,含水饱和度从0增加到0.12时,铀尾矿介质表面氡析出率从5 Bq/(m2·s)增加到11 Bq/(m2·s),含水饱和度从0.12增加到0.25时,铀尾矿介质表面氡析出率从11 Bq/(m2·s)减小到10.5 Bq/(m2·s);有覆盖层时,铀尾矿介质厚度为3 m,添加孔隙率为0.05的覆盖层,当覆盖层厚度从0增加到0.1 m时,介质表面氡析出率减小67.5%,当覆盖层厚度增加到0.5 m时,介质表面氡析出率减小91.8%。     

两种富集驯化条件下石油降解细菌菌群的特性研究

为了强化微生物修复石油污染土壤的效果,在实验室条件下,以传统的微生物培养技术为基础,结合分子生物学技术,对石油污染土壤经两种富集驯化培养基培养后的细菌菌群数量及细菌结构变化进行了测定和分析。结果表明:连续富集驯化4个周期后,在无机盐加原油富集驯化条件下,细菌浓度可以达到1.30×1012CFU/mL,比在牛肉膏蛋白胨加原油富集驯化条件下的细菌浓度(3.05×108CFU/mL)高4个数量级;从生物多样性看,无机盐加原油驯化得到的菌群更丰富,有11种细菌,而采用牛肉膏蛋白胨加原油驯化条件得到的菌群中只有4种细菌,当以原油为唯一碳源对土壤微生物驯化时,微生物数量较多,且多样性较高。在无机盐原油培养基条件下,菌群的石油降解率远高于牛肉膏蛋白胨原油培养基条件下菌群对原油的降解率,7 d和15 d的降解率分别可达到20.7%、13.2%和52.2%、35.7%。研究表明,不同的富集驯化方式对菌群的组成有较大影响,在未来应用中菌群的复杂性值得关注。     

固定化生物活性炭在餐饮废水处理中的应用研究

采用砂滤-固定化生物活性炭(IBAC)联合工艺处理餐饮废水,以探讨IBAC在餐饮废水处理中的应用.先用砂滤对废水进行预处理,然后将其通入中间水池充分曝气,最后用固定化生物活性炭(IBAC)柱完成对废水的处理.实验参数为,原水进水pH=8,石英砂滤柱高40 cm,内径50 mm,滤层厚度30 cm,承托层厚5 cm,滤速45 mL/min,IBAC柱滤层高度为40 cm,水样在柱内停留时间为30 min.IBAC固定化完成后,连续运行55 d,水样各指标去除率基本稳定,然后计算出水样各指标的平均去除率.水样的UV254平均去除率为57%,浊度平均去除率为66.4%,CODCr平均去除率为77.20%,油平均去除率为86%.结果表明,采用固定化生物活性炭方法处理餐饮废水具有良好效果.     

风浪扰动条件下沉水植物对水流结构及底泥再悬浮的影响

太湖底泥在风浪条件下的再悬浮及其与上覆水体之间污染物的释放扩散特性研究越来越受到国内外学者的重视,但水生植物的影响机制还有待深入研究。在鼓风式环形水槽种植天然沉水植物苦草,利用三维声学多普勒流速仪ADV研究水流特性,用悬浮颗粒物SPM质量浓度表征底泥再悬浮量,分析不同风速条件下沉水植物水流结构的变化及对底泥再悬浮的抑制作用。结果表明,在大风(8.78m/s)、中风(5.95 m/s)、小风(3.21 m/s)扰动作用下,对照组水槽中水流结构均服从指数分布,且距离水体表层10 cm以内区域流速受风速的影响最明显,垂向变化梯度最大,随水深增加,变化梯度逐渐减小。试验组有沉水植物的水槽水流流速均小于对照组流速,水流结构明显改变,植物有效高度内流速变化缓慢,大、中、小风情况下分别稳定在0.7 cm/s、1.5 cm/s、2.1 cm/s左右;植物层以上区域流速变化梯度则较大,特别是在中风情况下,从1.7 cm/s增加到9.35 cm/s,增加了4.5倍。同时,沉水植物对底泥再悬浮有显著抑制作用,上覆水悬浮物质量浓度降低了90%以上,并最终保持在6.3~13.3 mg/L的低质量浓度状态。     

可渗透反应墙的结构与设计研究

可渗透反应墙是一种地下水修复的新兴高效技术.总结了国内外可渗透反应墙修复受污染地下水的研究成果和动态,介绍了渗透性反应墙技术的基本概念、结构类型、组成、主要材料选取,论述了其设计程序,并参考若干个国外工程实践,结合岩土工程设计理念,分析了其设计过程中存在的问题,总结了一些经验公式.可渗透反应墙的反应墙的厚度主要由地下水流速和水力停留时间来确定,高度主要由不透水层或弱透水层的埋深和厚度决定,宽度主要由污染物羽流的尺寸决定.反应介质的渗透系数与含水层渗透系数的具体倍数关系应针对现场实际情况加以试验模拟分析确定.一般来说,渗透系数是含水层渗透系数的2倍以上.     

赤泥渗滤液对压实黏土衬垫的侵蚀机理研究

针对赤泥渗滤液生态环境污染严重这一热点问题,研究赤泥渗滤液对压实黏土衬垫的侵蚀机理.通过地球化学平衡软件(Visual MINTEQ)模拟赤泥渗滤液中各个元素的赋存形态,同时开展渗透试验、污染物离子浸出测试、剪切试验以及微观结构观测,分析化学腐蚀作用对压实黏土渗透性、抗剪强度和微观结构的影响规律及作用机理.结果表明:赤泥渗滤液中铝主要以Al(OH)4-的形态赋存;赤泥渗滤液作为渗透溶液,压实黏土的渗透系数为4.07×10-11m/s;赤泥渗滤液降低了压实黏土的抗剪强度,且主要体现在黏聚力上,对内摩擦角影响甚微;黏土与渗滤液之间的水化反应产生了一些水化产物和胶结结构,同时水的渗透压力附带土粒填充了土体原有的结构空隙,土体结构得到优化.赤泥渗滤液使压实黏土化学相容性有所提高.     

轻非水相液体在非饱和带运移特征及分布规律研究

以中砂和0号柴油为研究对象,通过室内试验建立物理模型,研究非饱和带中轻非水相液体(LNAPLs)的运移和分布特性.结果表明,受重力驱动,柴油在渗漏初期及到达毛细区上边缘以前,其运动以垂向迁移为主.受孔隙度和介质渗透性能控制,横向发育程度很小,以砂槽顶部发育程度最小,整个非饱和带最大发育宽度约40cm;锋面到达毛细区上边缘以后,污染锋面垂向发育程度减缓,柴油基本都在毛细区内横向扩展,且横向扩展始终沿毛细区上边缘发展.水相及油相负压变化主要来自油-水之间的驱替,各陶土头对应点的毛细压力反应强烈.     

生活污水絮凝微生物筛选及其培养条件的优化

为获得絮凝微生物和提高其絮凝效率并降低生产成本,以江苏碧程环保工程有限公司生活污水旁50 cm内10 cm深处土壤为絮凝微生物的菌源,采用选择培养基和平板划线方法分离纯化出31株菌株,分离纯化的31株菌株经30℃、160 r/min振荡培养72 h后,用发酵液处理质量分数为0.4％的高岭土悬浊液前后的OD550值的变化来表征絮凝率的大小.筛选出4株具有较高絮凝活性的菌株(T1、T2、T3、T4),将这4株具有较高絮凝活性的菌株自由组合、随机复配,筛选出絮凝率最大的复合菌群为T1+ T2+ T4.以T1+ T2+ T4为研究对象,研究其培养条件(温度、接种量、培养时间、pH值等)对絮凝效果的影响,并通过单因素和正交试验,以絮凝率为指标,确定复合微生物絮凝菌群的最佳培养条件.结果表明,培养条件的改变可以影响复合微生物絮凝菌群的絮凝效果,各培养条件对复合微生物絮凝菌群絮凝率的影响程度不同.复合絮凝菌群T1 +T2+ T4絮凝率最高的培养条件为培养温度30℃、pH=7,培养时间60 h;T1、T2、T4的种子液体积比为0.6:0.9∶0.3,装液量为90 mL/250 mL,接种量为4.5 mL/90 mL.研究表明,在最优条件下复合微生物絮凝剂对高岭土悬浊液的絮凝效率高达81.01％,可以克服单一菌种絮凝效率不稳定的缺点.     

超深层孔隙地热水中NH4+和NO2-的运移规律研究

以河南省郑州市明化镇组细砂热储层为岩土介质,模拟地热水温度环境,分别开展溶质溴、亚硝酸盐和氨氮的室内土柱淋滤模拟试验,对比研究其运移规律.结果表明,由CXTFIT 2.0拟合穿透试验数据得到Br-在松散孔隙型细砂热储层中的纵向弥散系数在40℃时为3.735 cm2/h,20℃时为2.057 cm2/h.NO2-在运移过程中存在硝化作用,40℃时的硝化作用比20℃时强.NH4+-N在岩土介质中存在较强的吸附作用.由CXTFIT 2.0拟合试验数据得到氨氮在40℃和20℃的阻滞系数Rd,分别为79.14、107.3,但其硝化反应可以忽略.并且淋滤过程中,氨氮淋滤液的pH值逐渐上升,40℃时从7.46～7.68增大到8.78,20℃时最大值达到9.04.     

湿地植物根际微生物处理生活污水模型的长期研究

在冬季和春季分别做了为期2个月的长期实验。研究了人为增加湿地植物根际微生物对生活污水中COD的降解效果,以及温度的影响,细菌数量的变化,湿地基质的堵塞状况。连续运行的结果表明,随着时间的增加,空白模型和实验模型上层土壤中的细菌数量呈上升趋势,同时处理率稳步提高。表明废水中COD的去除与湿地系统中成长的微生物数量有关。在温度大于10℃时,温度与模型处理率没有相关性。空白模型出现不同程度的积水现象,而实验模型运行正常,土壤渗透率测定中,空白模型土样的渗水时间比试验模型长28%,均说明实验模型中人为添加的菌对湿地的堵塞具有明显的缓解作用。     

不同质地土壤对核素Sr-90阻滞及迁移的影响

为了给放射性废物填埋场选址、设计、建造和安全评估提供科学支撑,选择3种代表性质地的土壤(砂土、粉质壤土、黏土),采用室内动态土柱法,通过3个土柱体剖面Sr-90的浓度分布曲线和浓度峰迁移距离,研究Sr-90在不同质地土壤介质中的吸附特性和迁移规律。砂土、粉质壤土、黏土的喷淋量分别为60 m L/d、52 m L/d、60 m L/d,试验时间分别为102 d、390 d、390 d。试验结束后Sr-90浓度峰在砂土、粉质壤土、黏土中垂直向下迁移了46.2 cm、3.0 cm、1.2 cm。Sr-90在砂土柱剖面的浓度分布曲线存在明显的不对称性和拖尾,即Sr-90从源层上洗脱下来后,受到砂土介质的吸附作用,待浓度峰值通过后,更多的Sr-90从之前的砂土介质中解吸出来,使得很长时间段内土柱体中保持相对较高的浓度,该现象在粉质壤土和黏土不明显。应用HYDRUS-1D软件建立平衡吸附、非平衡吸附两种模式下的核素迁移数值模型,发现砂土柱中两种模式的计算结果差别较大,粉质壤土、黏土柱两种模式的计算结果却逐渐接近,非平衡吸附模式考虑一级速率系数β能更好地描述浓度分布曲线的"拖尾"。Sr-90在砂土、粉质壤土、黏土中的一级速率系数β分别为0.56 d-1、13.2 d-1、42.0 d-1,随β增大,吸附、解吸速率加快,越容易达到平衡。     

泥浆含砂量对泥水盾构泥浆成膜性能影响的试验研究

为在高渗透砂卵石地层泥水盾构施工中确保开挖面稳定、保证施工安全,泥浆顺利成膜至关重要.依托京张高铁清华园隧道工程,采用自行设计的泥浆渗透试验装置,配制6种不同含砂量的泥浆,在与实际地层渗透系数相似的试验地层中进行渗透试验.对泥浆在渗透过程中的成膜类型、成膜质量、渗透深度、滤失量、闭气性能等相关指标进行分析,得到适用于高...     

还原菌Staphylococcus sp.修复六价铬污染土壤的中试研究

为探索微生物修复的工程化应用前景,开展六价铬污染土壤的微生物还原修复中试研究。通过采集废弃电镀厂场地污染土壤,筛选出1株具有六价铬还原作用的功能菌Staphylococcus sp.。Staphylococcus sp.对六价铬的耐受质量浓度高于200 mg/L,最适pH值为7,适宜温度为25～35℃。研究发现,当土壤六价铬初始质量比为98.00 mg/kg、水土比(mL∶g)为2∶1、添加肉膏蛋白胨(Luria-Bertani, LB)培养基的条件下,Staphylococcus sp.能在21 d内将六价铬全部还原。在污染土壤的微生物治理中试研究中,污染土壤的用量为200 kg,水土比(mL∶g)为2∶1,且周期性地添加LB培养基。土壤中六价铬初始质量比为65.42 mg/kg,Staphylococcus sp.在6 d内对六价铬的还原率达到92.59%,后续24 d土壤中六价铬质量比在2.97～10.85 mg/kg呈现波动状态。结果表明,污染场地筛选出的土著功能菌Staphylococcus sp.具有潜在的工程应用价值。中试研究确定的相关参数能为后期工程化应用提供技术支撑。