导读:本文包含了含水层修复论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:原位空气扰动,非均质,渗透系数,苯
含水层修复论文文献综述
康学赫[1]（2019）在《层状非均质地层界面对原位空气扰动修复苯污染含水层的影响研究》一文中研究指出随着社会经济的快速发展,土壤和地下水中的有机污染日益严重。原位空气扰动技术(air sparging,AS)作为一种原位修复技术,被认为是去除含水层中挥发性有机污染物(VOCs)最有效的方法之一。该技术以其成本低、易操作、修复时间短、效率高等特点已被广泛应用。综合国内外研究现状,由于层状非均质是实际场地中较为常见的地层结构,对其进行研究有很大的现实意义,而AS对于在层状非均质条件下对曝气参数变化规律以及污染物去除效率的研究相对较少,缺乏相应的实验理论研究与分析。因此本实验在层状非均质条件下,对AS展开了研究。本实验以苯为研究对象,通过实验室一维砂柱模拟了层状非均质,包括上层中砂不变下层介质粒径逐渐增大,研究曝气压力、空气饱和度及污染物去除效率的变化规律。下层中砂不变,上层介质粒径逐渐增大,研究曝气压力、空气饱和度及污染物去除效率的变化规律,对比均匀介质苯的去除效率变化规律,以期为AS技术的场地应用提供理论依据。本文取得的主要研究成果如下:1.针对层状非均质,设定曝气头所在的下层介质渗透系数为K_2,上层介质渗透系数为K_1,R=K_2/K_1。当R<1时,分层界面包括上层粗砂1、粗砂2、粗砂3、砾石下层中砂,根据实验结果定义为非阻截型界面。当R>1时,分层界面包括上层中砂下层粗砂1、粗砂2、粗砂3、砾石,根据实验结果定义为阻截型界面。2.对于R<1的非阻截型界面,当层状非均质其介质渗透系数不在同一数量级时,砂柱上下层污染物的去除效率相差不大。在静水压力和曝气流量相同的前提下,层状非均质含水层的初始曝气压力及稳定后的曝气压力主要取决于层状非均质下层介质。3.对于R>1的阻截型界面,当层状非均质其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部污染物浓度先升高后降低的现象更加明显。在静水压力和曝气流量相同的前提下,当上层介质为中砂时,随着下层介质粒径逐渐增大,初始曝气压力及稳定后的曝气压力逐渐降低。4.层状非均质其介质渗透系数在同一数量级时,分层情况的改变对污染物去除效率影响不大。5.在层状非均质条件下,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。(本文来源于《吉林大学》期刊2019-06-01）
欧阳琦[2]（2019）在《基于替代模型的DNAPLs污染含水层修复方案优选及不确定性分析》一文中研究指出在石油开采、加工和储运的过程中,由于泄露和事故等原因,常常导致石油类有机污染物进入含水层,对地下水造成了严重的污染,危及生态环境和饮用水安全。石油类污染物进入地下含水层后通常以非水相流体的形式(Non-Aqueous Phase Liquids,NAPLs)存在,包括密度比水小的轻非水相流体(LNAPLs)和密度比水大的重非水相流体(DNAPLs)。DNAPLs具有低溶解性、低迁移性以及高密度等特性,因此往往会长期滞留在地下含水层中造成持续的地下水污染,比LNAPLs更难清除,采用传统的抽出-处理技术(Pump&Treat,P&T)对其进行清除效果不佳。表面活性剂强化含水层修复处理技术(Surfactant Enhanced Aquifer Remediation,SEAR)作为抽出-处理技术的改进,通过将含有表面活性剂的水注入到地下含水层中,利用表面活性剂对DNAPLs的增溶和增流作用从而大幅提高抽出-处理技术对含水层中DNAPLs的清除效果。然而,SEAR所需费用很高,且影响其工程费用和修复效果的因素很多,比如抽、注水井的总数,抽、注水井的位置分布,抽、注水量以及修复时间等。如何既保证修复效果,还要在经费上做到节省,并对众多影响因素进行统筹考虑从而制定出经济有效的修复方案,是一个极具挑战的工作。模拟-优化方法(Simulation-optimization approach)是解决表面活性剂强化的地下含水层污染修复方案优选的有效方法。为减小模拟-优化方法的计算负荷,需要采用替代模型来代替模拟模型进行计算。替代模型的精度很大程度上取决于抽样方法和替代模型的建模方法。因此,研究更优的抽样方法和替代模型建模方法至关重要。然而,由于引入了替代模型来代替模拟模型进行优化求解,两者间的误差存在不确定性。并且,在模拟模型建立的过程中,也存在着大量的不确定性因素,例如模拟模型参数取值的不确定性等。因此,必须对这些不确定性加以分析和处理。本文针对某化工厂硝基苯(属于DNAPLs)泄漏污染地下水的修复方案优选问题,综合运用多相流模拟技术、替代模型、模拟-优化法以及不确定性分析等方法,获得了不同置信水平下的最优修复方案(在满足修复指标的同时,修复费用最低)。首先,根据所搜集到的资料建立了用于描述硝基苯运移的多相流数值模拟模型,并用软件UTCHEM对其进行求解。模拟模型建立完成后,采用拉丁超立方抽样法获得了用于建立替代模型的初始训练样本。基于初始训练样本,依次使用多基因遗传规划法(MGGP)、支持向量回归机(SVR)以及克里格法(KRG)建立了相应的替代模型。之后,把所建立的叁个单一替代模型加以组合排列,构建了包括KRG-SVR、MGGP-KRG、MGGP-SVR以及MGGP-KRG-SVR在内的四个组合替代模型。采用合适的指标对所建立的替代模型的精度进行了评价,筛选出了精度最高的替代模型(即MGGP-KRG组合替代模型)。之后,为进一步提高替代模型的精度,采用自适应抽样法在误差较大的样本点附近抽取新的样本点加入到初始训练样本中,并基于更新后的训练样本,对所筛选出的精度最高的替代模型进行更新,提高了替代模型对模拟模型的整体逼近程度。接着,以修复方案费用极小化为目标函数,以抽、注水井的总数,抽、注水井的位置分布,抽、注水量在各井中的分配以及修复时间为决策变量,以污染质的去除率达到修复指标为不等式约束条件,以描述污染质运移规律的多相流模拟模型的替代模型为等式约束条件,再考虑其他约束条件,建立了0-1混合整数非线性规划优化模型。应用遗传算法对此优化模型进行求解。然后,采用“保守替代模型”法对替代模型的不确定性进行了处理,减小了替代模型与模拟模型之间的误差对优化结果的影响。最后,针对模型参数的不确定性,先是采用蒙特卡洛模拟对其不确定性进行了分析,然后建立了随机优化模型并采用概率约束规划法对其进行求解获得了不同置信水平下的最优修复方案。通过以上研究,可总结出以下几点结论:(1)相比克里格法(KRG)以及支持向量回归机(SVR),多基因遗传规划法(MGGP)所建立的替代模型精度更高,说明多基因遗传规划法在替代模型建模方面有一定的优势。(2)相比单一替代模型,组合替代模型具有更高的精度,说明组合替代模型是一种有潜力的替代模型建模方法。在所建立的全部组合替代模型里,精度最高的是MGGP-KRG组合替代模型而非MGGP-KRG-SVR组合替代模型,说明组合替代模型不是将越多的单一替代模型组合在一起越好,只有将具有互补性质的单一替代模型组合在一起才能发挥其最大优势。(3)采用基于交叉验证误差的自适应抽样法有效地改善了抽样的整体效果,从而提高了替代模型对模拟模型的整体逼近程度,说明该自适应抽样法对于替代模型精度的提高有一定的帮助。(4)不仅将抽、注水井的位置分布,抽、注水量,以及修复时间作为决策变量,还将抽、注水井的总数也作为待求的决策变量,建立了0-1混合整数非线性规划优化模型,从而实现了对这些决策变量的统筹考虑,获得了整体最优的修复方案。(5)通过对地下水修复方案优选过程中的不确定性进行分析成功获得了不同置信水平下的最优修复方案,可为决策者提供多种决策方案。(本文来源于《吉林大学》期刊2019-05-01）
张旭[3]（2018）在《非均质含水层地下水典型有机污染物迁移与修复实验研究》一文中研究指出地下水,作为重要的饮用水源,一旦受到有机物的污染,将会严重威胁生态环境和人类健康。因此,地下水有机污染修复对于生态环境可持续发展及人类健康至关重要。由于水文地质条件的复杂性以及实际含水层的非均质性,非水相液体(NAPLs)在非均质含水层中的迁移过程极其复杂,去除非均质含水层中NAPLs是当前地下水环境研究的热点和难点。以往的研究主要集中于有机污染物在均质含水层中的迁移和修复,本论文选择常见的地下水有机污染甲基叔丁基醚(MTBE)和氯苯(CB),研究其在非均质含水层中的迁移与修复。首先,为了研究非均质含水层对有机污染物迁移特征的影响,本论文开展了砂质含水层对地下水常见有机污染物的吸附特性研究。选用甲基叔丁基醚(MTBE)和甲苯(TOL)两种在地下水中大量检出的非水相液体(NAPLs)作为典型有机污染物,通过吸附动力学实验和等温吸附实验考察粗砂、中砂和细砂对MTBE和TOL的吸附能力。结果表明:粗砂、中砂、细砂对MTBE和TOL具有一定的吸附能力,吸附能力顺序均为为细砂>中砂>粗砂,吸附过程均符合准二级动力学模式,吸附等温线符合Langmuir模型。其次,选用MTBE作为典型的NAPLs,分别应用不同的砂质介质填充砂柱,组成了不同的非均质多孔介质,以模拟层状非均质含水层,并结合一维MTBE溶解相迁移数学模型,以研究MTBE在不同非均质含水层中的迁移规律。结果显示:相比于NaCl,MTBE在均质砂质中的迁移速率更低。在不同组合方式的非均质介质中MTBE浓度的增长速率和穿透时间均有所不同。相比于在均质介质中的迁移,MTBE的迁移过程依赖多孔介质的非均质性,且存在一定程度的延迟性,即穿透曲线存在明显的拖尾现象。此外,基于污染物迁移柱实验结果,对MTBE在两种非均质地下水多孔介质中溶解迁移过程进行数值模拟,建立了溶质迁移模型并设定其边界条件,通过试差法进行参数率定后,该模型能够有效地模拟MTBE在非均质介质中的迁移过程。第叁,将零价铁/生物炭(ZVI/BC)和铁-铜/生物炭(Fe-Cu/BC)两种复合反应介质用作PRB的潜在填料,用于模拟地下水中典型有机污染物PRB修复。(1)利用ZVI/BC复合反应介质去除水中的MTBE及氯苯(CB),并考察了不同的初始pH、铁炭比、初始污染物浓度以及反应时间对两类有机污染物的降解。结果发现:ZVI/BC复合反应介质对MTBE的去除率仅为30.2%,说明了微电解反应并不能有效地去除水中MTBE。而当氯苯初始浓度为33.68mg/L、初始pH为2、铁炭质量比为2:1、反应时间为4h时,该反应介质对氯苯的最高率去除率能够达到99.6%,且降解过程符合一级反应动力学模型。(2)由于Cu的催化作用,Fe-Cu/BC复合反应介质对氯苯的去除效率明显高于无Cu添加时,该系统对氯苯的降解同样符合一级反应动力学模型。然而,系统中的Cu含量不宜过高,否则将缩短复合反应介质的使用寿命。最后,设计了串联组合式PRB柱实验以研究Fe-Cu/BC复合反应介质对地下水中氯苯的处理效果,主要包括均质和非均质地下水系统,用于考察天然地下水含水层的非均质性对PRB修复地下水中有机污染物的影响。此外,监测出水铁离子浓度及pH值的变化,并对不同时间段的中间产物及最终产物进行了分析,以此探讨Fe-Cu/BC复合反应介质对CB的降解机理。结果表明:非均质系统出流液中,氯苯的平均浓度略低于其在均质系统出流液中的浓度,且铁离子的浓度达到峰值的时间略早于在均质系统中的时间。Fe-Cu/BC复合反应介质对氯苯的降解涉及微电解、催化和吸附等过程,其中,微电解作用对系统氯苯总去除的贡献最大,Cu催化作用次之,吸附作用最小。(本文来源于《上海交通大学》期刊2018-08-01）
温春宇[4]（2018）在《表面修饰纳米铁在含水层的迁移机制和修复效能研究》一文中研究指出随着城市化进程的发展,废物的排放量日益增加,地下水污染问题日益严重。原位反应带技术设施简单,不需要开挖土体,对环境破坏小,修复成本较低,并可实现对不同深度地下水污染的修复。纳米铁作为一种新型的环境材料,具有较大的比表面积、较强的反应活性和较小的颗粒尺寸,能处理多种环境污染物,可以制备成浆液应用在原位反应带技术中。由于自身的磁性作用,纳米铁易发生团聚导致稳定性和迁移性变差。在应用原位反应带技术时,通常对纳米铁进行一系列的表面修饰调控其沉降、团聚、迁移和反应等环境行为,优化其性质向有利于修复的方向发展。本论文在对表面修饰纳米铁进行详尽表征的基础上,研究了影响反应带修复效能的叁个方面:迁移性、反应活性和水化学效应,并提出了纳米铁原位反应带主要控制参数的计算公式,以期为纳米铁原位反应带技术的应用提供理论依据。本论文主要有以下几方面结论:(1)表面修饰层调控纳米铁的相关性质,从而影响其环境行为。首先,表面修饰物质可以减小生成纳米铁的颗粒尺寸。其次,表面修饰物在纳米铁表面形成一定厚度的表面修饰层。再次,表面修饰层调控纳米铁电动电势。在纳米铁制备过程加入羧基改性聚乙烯醇(500 mg/L)时,大大减小了生成纳米铁的颗粒大小,纳米铁的表面电势由正电性的14.3转化成负电性的-26.2 mV,且在纳米铁表面形成厚度为86.0±9.2 nm的修饰层。颗粒尺寸越小,修饰层越厚,表面势能的绝对值越大的表面修饰纳米铁越稳定。(2)本论文将Ohshima软颗粒理论应用于环境领域,确定了纳米铁表面修饰层的相关参数(表面修饰层的厚度、表面电荷密度以及软度参数),实现了表面修饰存在下纳米铁作用势能的定量计算。结果表明修饰层厚度和表面修饰物浓度正相关,PNZVI-100、200、350和500的修饰层厚度分别是40.3±3.2、46.4±5.7、79.7±5.6和86.0±9.2 nm。随着修饰层厚度的增加,制备的纳米铁颗粒越小且越分散。(3)本论文研究了表面修饰纳米铁在含水层中的分布运移规律。含水层中一维瞬时注入一定量的的表面修饰纳米铁(0.06g/L),纳米铁将以类似于活塞流的形式沿着水流方向迁移,其迁移速度由水流速度决定,但有一定的滞后现象;纳米铁在迁移的过程中不断地在多孔介质表面发生沉积,纳米铁沉积量随着迁移距离的增加呈下降趋势;水相中的纳米铁浓度随着迁移距离的增加而下降。一般情况下,对流-弥散-沉积模型能很好的拟合表面修饰纳米铁在含水层多孔介质的迁移。(4)影响表面修饰纳米铁在含水层中迁移和分布的主要因素有:水流速度、多孔介质粒径、离子强度和纳米铁浓度等。水流速度越大,多孔介质表面能接触到的纳米铁越少,表面修饰纳米铁的迁移性越好;介质粒径越大,纳米铁的迁移性越好,表面修饰纳米铁在粗砂中的迁移性优于细砂;离子强度压缩双电层结构降低斥力势能,可能引发纳米铁的团聚,因此增加离子强度会促进纳米铁的沉积,迁移性下降;纳米铁浓度越大,特定位置的最大出流浓度越小,迁移性越差。高浓度的纳米铁对应较小的分别距离,促进纳米铁的团聚从而影响纳米铁的迁移性能。(5)本论文提出了表面修饰纳米铁在含水层中等效直径的计算方法,实现了团聚现象的判定。结果表明纳米铁浓度为0.5和2 g/L时,和离子强度为100 mM时,可能引发纳米铁的团聚;团聚体的大小和剪切速率线性负相关;纳米铁的团聚影响单颗粒捕集系数和粘附系数,可能引发阻塞作用,进一步影响迁移和沉积。纳米铁的团聚后的阻塞作用是造成纳米铁的迁移沉积规律与过滤理论偏差的主要因素。(6)特定水化学条件下,表面修饰纳米铁反应活性是由表面修饰纳米铁的性质与污染物的性质共同决定的。表面修饰影响纳米铁反应活性的机理有:影响电子转移过程、阻塞纳米铁表面的活性位点以及影响接触效率等。PV3A表面修饰的浓度影响纳米铁对硝基苯的降解速率,对降解途径和降解效率没有影响。纳米颗粒的大小和表面修饰层的厚度共同影响反应速率。在其他条件一致的情况下,表面修饰纳米铁降解硝基苯的反应速率常数和修饰层厚度非线性负相关,修饰层厚度越大,反应速率常数越小,硝基苯在包覆层溶解和渗透是控制反应速率的关键因素。(7)本论文修正了表面修饰纳米铁原位反应带的影响半径、形成时间、纳米铁沉积量等主要控制参数的计算方法,适用于等效直径和介质粒径的比值小于0.01的情况。公式如下:(?)(8)注入1 L PNZVI-500表面修饰纳米铁所形成的反应带能有效覆盖注入井周围10-15 cm的影响区域,含水层中溶解氧的下降,pH的上升,ORP下降至负值二价铁浓度上升,硝酸根浓度下降,实现对硝基苯污染地下水的修复。(本文来源于《吉林大学》期刊2018-06-01）
董洋[5]（2018）在《XG/VO-ZVI强化修复硝基苯污染非均质含水层研究》一文中研究指出随着我国经济迅速发展,地下水污染问题日益突出。尤其是多年来,环境污染事件频繁发生,造成了重大损失。硝基苯(NB)具有叁致作用,被美国环保局列为“环境优先控制有毒有机污染物”之一;由于硝基的强电子亲和力,结构稳定且难以开环氧化,故需要更苛刻的条件才能被微生物降解。NB污染地下水的修复近年来已经成为环境热点问题之一,乳化纳米铁(EZVI)原位反应带修复技术由于其高效、经济的特点被广泛应用。但地下含水层介质多为非均质地层,污染物经高渗透介质进入低渗透介质,修复试剂经过非均质含水层,在低渗区出现“绕流”现象,导致修复试剂无法充分地与低渗区的污染物接触,使得低渗区污染物难以被去除。当周围环境中污染物被去除,在浓度梯度的作用下,低渗区的污染物会扩散至周围环境,即为反弹现象,造成二次污染,大大增加了修复成本。因此,很多学者利用黄原胶(XG)的剪切稀化特性,即在低渗透性介质中剪切速率较大,流体粘度相对减小,可携带修复试剂进入低渗区,进而强化修复非均质地层污染。本文制备出稳定的、抗氧化的黄原胶/乳化油-纳米铁(XG/VO-ZVI)悬浊液,研究XG浓度、多种地下水成分对其降解NB的影响,模拟槽实验进一步证明XG/VO-ZVI修复NB污染非均质含水层的可行性,对实际工程应用有重要意义。主要结论如下:(1)实验室条件下在厌氧环境中采用液相还原法制得NZVI,并分别用乳化油,乳化油及XG混合液对NZVI进行改性。对其多种性能进行表征,结果表明XG/VO-ZVI大大减小了NZVI的团聚和沉降,在60 min内几乎未见沉降;且zeta电位为负,能够促进ZVI在含水层介质中迁移;FTIR结果表明XG与EZVI间存在氢键结合。(2)与XG-VO/ZVI和VO-XG/ZVI相比,XG/VO-ZVI对NB有更好的去除效果,且反应迅速,降解产物基本为苯胺(AN)。当XG添加浓度不超过100mg L~(-1)时,XG/VO-ZVI对NB的降解情况与EZVI相似;当XG浓度大于100mg L~(-1),XG浓度越大,NB的降解效率越低,然而AN生成率越小,氧化偶氮苯(AZOX)浓度变化量较小,偶氮苯(AZO)的生成量越大。(3)Cl~-可促进NZVI的活性位点的再生,促进XG/VO-ZVI降解NB。HCO_3~-能够促进铁腐蚀作用,附着在铁颗粒表面,阻碍XG/VO-ZVI降解NB。Ca~(2+)/Mg~(2+)形成沉淀沉积在NZVI颗粒表面,抑制还原反应。但HCO_3~-和Ca~(2+)/Mg~(2+)只影响铁的活性位点,不影响NB及其降解中间产物间的电子转移,因此不会影响AZO和AZOX的生成。初始Fe~(2+)参与了反应,可促进固液相间的电子传递,加快还原反应,降解副产物AZO和AZOX含量总和随Fe~(2+)浓度增加而减少。(4)XG/VO混合液仍具备剪切稀化特性,即溶液粘度随剪切力的增加而减小,理论上可作为NZVI的载体促进铁颗粒在非均质介质中迁移。与EZVI比较,XG/VO-ZVI在模拟非水相NB污染非均质含水层中具有更好迁移性,在低渗区介质中的波及效率更大,分布更均匀,同时检测到大量的降解产物AN生成。因此XG/VO-ZVI可强化修复NB污染非均质含水层。(本文来源于《吉林大学》期刊2018-06-01）
廉静茹[6]（2018）在《流体粘度调控下KMnO_4对TCE非均质含水层污染的强化修复机理与效能》一文中研究指出通过向含水层注入修复药剂,利用污染物和药剂间的物理化学反应使污染物转化为无毒、低毒的物质或降低其迁移性是地下水修复常用的方法。但受介质非均质性的限制,药剂迁移主要集中在渗透性相对较高的区域,致使低渗透区的污染物无法有效去除;此外,药剂溶液注入含水层后,其来流密度与水体密度的差异引起水流分层,导致药剂在含水层分布不均,影响修复效果。因此,如何提高药剂在低渗透地层中的迁移能力,并改善修复药剂的均匀分布是含水层污染修复的关键问题。鉴于此,本论文通过注入聚合物对地下水的粘度和流度进行调控,以此来强化药剂在低渗透地层中的迁移,并促进其在含水层的均匀分布,改善修复效果。选择生物聚合物—黄原胶(XG)、氧化剂—高锰酸钾(KMnO_4)、污染物—叁氯乙烯(TCE),开展了批次实验、一维模拟柱和二维模拟槽实验。首先分析了XG与KMnO_4的兼容性,明确了XG粘性流体的流变特性;其次,探讨了含水层孔隙介质对XG及KMnO_4迁移的影响,并掌握了XG与KMnO_4在含水层迁移的同步性;再次,揭示了XG流体在非均质含水层中运移分布的变化特征,特别考察了各类型介质的渗透性比和地层厚度对迁移分布的影响;然后,分析了密度效应作用下,KMnO_4在含水层的迁移规律,以及粘度调控对密度效应的影响;最后,综合分析XG粘度调控下KMnO_4对TCE非均质含水层污染的修复效果。所得主要结论如下:(1)XG与KMnO_4的兼容性及流变特性XG作为一种剪切稀化流体,在同一剪切速率下,其粘度随着XG浓度的增加而增加;地下水中常见的K~+、Na~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)等阳离子均可以降低XG溶液的粘度;基于氧化剂消耗量和粘度变化两个方面,KMnO_4与XG有较好的兼容性;水溶性TCE对XG的粘度影响较小。(2)XG在含水层迁移的阻滞作用及与KMnO_4迁移的同步性当XG溶液注入到介质后,介质对XG的阻滞导致其有效孔隙度减小,因此会在一定程度上加速后续注入溶液溶质的运移,且介质渗透系数越小,对XG阻滞作用越明显;XG注入后导致含水层渗透性降低,流体运移阻力增加,特别是在细砂和粉砂介质中,渗透系数都降低了一个数量级以上;虽然XG和KMnO_4的迁移锋面存在一定差异,但总体上看,二者迁移具有较好的同步性。(3)XG流体在非均质含水层中运移分布的变化特征XG的加入增大了液体的粘度和含水层原位孔隙压力,降低了流体在高渗透介质中的流速,在介质交界面形成了显着的交叉流,增大了修复流体在低渗透区域的波及效率,因而有效提高了KMnO_4的利用效率;在等厚度的中砂、细砂双层模拟槽中,注入300mg/L XG溶液后流体的利用效率提高了0.33倍。非均质含水层各介质厚度大小对XG强化修复作用影响显着,相对于含水层厚度占比为25%中砂-75%细砂、50%中砂-50%细砂的非均质结构,XG流体在75%中砂-25%细砂模拟含水层中的利用效率比二者分别提高了0.12倍和0.05倍,在低渗透介质中的迁移速率分别提高了0.005cm/min和0.004cm/min,即高渗透地层厚度越大,XG的强化流体均匀分布的效果越明显;介质渗透系数差异对XG的强化流体利用率也有影响,注入XG溶液后,流体在中砂-粉砂模拟槽中的利用效率和低渗透介质中的迁移速率分别相比于50%中砂-50%细砂非均质结构提高了0.33倍和0.011cm/min,即介质间渗透系数差异越大,XG的强化流体均匀分布的效果越明显。(4)密度效应对KMnO_4在含水层迁移的影响在细砂含水层中,密度效应对KMnO_4迁移的影响较小;在中砂和粗砂含水层中,密度效应对其迁移分布影响较大;当1,2.5,5g/L的KMn O_4溶液注入到粗砂含水层后,KMnO_4迁移锋面与水平面产生的夹角β值从5h的69°,36°和25°分别减小到11h的34°,19°和12°。且任意时刻的角β都满足β_(1.0g/L-粗砂)>β_(2.5g/L-粗砂)>β_(5.0g/L-粗砂)。即:溶液下沉程度随着KMnO_4浓度升高、迁移时间和距离的增加而加重;当KMnO_4-XG混合溶液注入9h后,2.5g/L KMn O_4-XG(0,100和300mg/L)叁组实验的β值由最初的90°变为25°,58°和74°。5.0g/L KMnO_4-XG(0,100和300mg/L)叁组实验,β值由最初的90°变为19°,26°和39°。即:向KMnO_4溶液中加入XG后,可以改善KMnO_4由于密度效应引起的溶液下沉现象。XG溶液浓度越大,KMnO_4迁移过程越接近于垂直推流形式,其在模拟槽中的垂向分布也越均匀。(5)XG粘度调控强化KMnO_4对TCE非均质含水层污染的修复效果单独注入KMnO_4时,KMnO_4在非均质地层产生了明显的绕流和溶液下沉现象。同一列的下层取样口中KMnO_4浓度明显高于上层取样口的浓度,而且在出口浓度没有达到初始浓度时,出水口中KMnO_4浓度始终满足1号孔>2号孔>3号孔>4号孔。同时,KMnO_4在低渗透地层的波及效率仅为23.3%,仅取样口4-5的TCE浓度下降了30.8%,其他取样口的浓度下降百分比均小于20%,TCE去除效果较差;注入KMnO_4-XG混合溶液后,明显改善了KMnO_4由于密度效应而引起的溶液下沉和绕流现象。KMnO_4在含水层中呈现出很好的垂直推流形式。同时,在低渗透地层中,KMnO_4的波及效率增大到48%,3-5的TCE浓度下降比增加到62.7%,其他取样口中的TCE浓度下降比也提高到30%左右。实验结束后,TCE总去除率达到了57.8%。(本文来源于《吉林大学》期刊2018-05-01）
姚猛[7]（2018）在《原位空气扰动修复含水层中气流分布机理及表面活性剂强化效果研究》一文中研究指出随着社会经济的快速发展,土壤和地下水有机污染日益严重。原位空气扰动修复技术(Air Sparging,AS)被广泛应用于地下水污染修复。目前,原位空气扰动技术相关实验研究已经很多,但是其设计和运行只能根据以往有限的场地经验,对于AS曝气过程中气流分布规律和影响区域形状等,缺乏相应的理论分析和气流通道的高精度刻画。综合国内外研究现状,本论文通过一种改进的实验室二维气流可视化装置对影响区域(Zone of the influence,ZOI)内不同高度(20,30和40 cm)的气流分布进行了定量描述,寻找相应的理论应用于AS曝气中气流分布预测,建立气流分布的预测模型,最后通过投加表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠,SDBS),降低地下水表面张力来研究AS曝气中不同介质曝气流量作用及变化规律。本文取得的主要研究成果如下:1.当距离曝气头垂直高度为20 cm时,测量的气流分布呈现梯形分布;而当垂直高度变为30和40 cm时,气流分布呈现高斯分布。说明AS曝气过程中当ZOI内气流分布相对统一均匀时,其气流分布符合紊动射流理论,该理论可以应用于ZOI内气流分布和预测模型。此外,ZOI内气流分布可以划分成两个区段:起始段和主体段。2.根据紊流射流理论,ZOI内气流分布具有一些基本性质:(1)ZOI内气流分布的相似性;(2)ZOI内影响区域半径与气流分布高度的线性关系:R/x= const,ZOI的形状为锥形;(3)ZOI内气体流量动量守恒:∫ Qdm= ∫AρQ2dA。3.同一介质粒径下不同曝气压力ZOI内气流分布通过无量纲分析具有相似性,可以建立气流分布预测公式:气流分布主体段表示如下:Q/Qm=f1(D/D1/2)= C + A× exp(-2(D/D1/2-xc)2/w2);气流分布的起始段表示如下:Q/Qm = f2(△Dc//△Db)= G +J/(1+exp(△Dc/△Db-x1/v))。4.AS曝气中ZOI内压力分布呈现高斯分布。随着气体流量的增加,对应ZOI内的压力呈线性增加;ZOI内不同高度的最大气流流量(Qm)随着曝气压力的增加呈线性增加,方程的斜率与距离曝气头垂直高度呈负相关关系。5.在相同的曝气流量下,AS技术在地下水中空气饱和度与介质粒径呈负相关关系,而在SDBS浓度为200 mg/L的地下水中空气饱和度与介质粒径呈正相关关系;这说明AS技术在地下水的修复过程中较粗的介质往往需要较大的曝气流量,而表面活性剂的添加,则可以有效的改变这种情况。6.当介质粒径为0.5～1.0 mm时,在一定表面张力范围内表面张力与空气饱和度呈反比关系;表面活性剂的添加极大的提高了空气饱和度,但当表面张力在49 mN/m时,继续增大SDBS浓度对空气饱和度的提高影响不大。7.当介质粒径为0.25～0.5 mm时,表面活性剂的添加可以有效的提高苯污染物的去除效率,缩短了修复时间。(本文来源于《吉林大学》期刊2018-05-01）
陈震[8]（2018）在《层状非均质含水层污染与水动力修复过程中污染物的迁移规律研究》一文中研究指出非均质地层对地下环境的溶质运移过程起着决定性的作用。低渗透介质的存在极大地降低了抽出处理、空气扰动、原位化学氧化和原位微生物降解等场地修复技术的有效性,拖尾效应和反弹效应的出现导致修复效果不佳。因此,低渗透性、非均质地层中污染物的迁移规律成为研究的重点和关键。本文利用对模拟槽流场无损的图像分析法,以层状非均质含水层为研究对象,选取惰性示踪剂—食用亮蓝代表可混溶、非反应性的污染物开展非均质含水层的污染和水动力修复相关模拟实验。实验设置不同地下水流速和介质渗透级差,以探究不同条件下低渗透性介质中污染物运移和分布规律,并基于Matlab编程定量计算地下水污染过程和水动力修复过程中模拟槽内污染物质量的富集和去除过程,以期为理解污染物在非均质含水层中的迁移过程提供依据。本文构建了基于Matlab的图像分析方法,从浓度信息提取精度和污染羽的描绘准确度两个方面与传统取样法进行对比,验证图像分析法的准确性,并利用相关程序对模拟槽内的污染物贮存质量进行定量计算。结果表明,与传统取样法结果相比:图像分析法的检测精度可提高1个数量级;污染羽的描绘准确度至少可提高2.9%,在实验所设置的非均质条件下可提高17.4%。利用自行编制的Matlab程序对本实验模拟槽内贮存亮蓝质量进行计算可得,当剖分格数为3 700~2时,亮蓝贮存质量的计算值最接近实测值,最小误差仅为0.5%。综合来讲,图像分析法是一种准确度高、空间分辨率高的信息采集和处理手段,可实现对非均质地层中有色示踪剂运移过程更为精细的描述。在层状非均质含水层的污染实验中,地下水流速的增加有利于高渗透地层中污染物的穿透,但会降低穿透曲线的峰值。低渗透地层中污染物的迁移过程并非仅由浓度梯度导致的分子扩散引起的,高渗透区水动力条件的变化对低渗透地层中的溶质运移有着重要的影响。高渗透地层中的地下水流速的增大不仅会使污染物在低渗透性地层中的迁移距离增长,还会导致污染物在低渗透性地层中的富集质量增加。从渗透级差的角度讲,渗透级差越大,越不利于污染物向低渗透性地层中的迁移。在层状非均质含水层的水动力修复实验中,高渗透地层的穿透曲线存在明显的拖尾效应。渗透级差越大,拖尾效应越明显。低渗透地层中的污染物去除过程同样会受到高渗透区水动力的影响,单纯的分子反向扩散机理不适用于解释层状非均质含水层的污染物“释放”过程。高渗透地层中的水动力作用会在低渗透地层中形成污染物的快速传质区域,该区域随着渗透级差的增大逐渐减小。快速传质区域内的污染物运移受高渗透地层中的水动力作用的影响,快速传质区域外的污染物的运移是反向扩散为主导的。高渗透区地下水流速的增加有利于低渗透区污染物的去除,但同时会引起污染物在低渗透区内的进一步迁移。污染物在上层低渗透介质与下层低渗透介质中的运移呈现非对称性。上层介质中的污染和水动力修复过程均要快于下层。(本文来源于《吉林大学》期刊2018-05-01）
付玉丰,廉静茹,郭超,何宇,秦传玉[9]（2018）在《密度效应对修复药剂在含水层迁移的影响——以KMnO_4溶液为例的室内实验研究》一文中研究指出利用典型的地下水修复药剂KMnO_4,通过一系列二维模拟槽实验,探究了密度效应作用下KMnO_4在模拟含水层的迁移分布规律,并分析了溶液浓度和介质粒径对密度效应的影响.结果表明,KMnO_4溶液在中砂和粗砂的模拟含水层中产生了明显的下沉现象,且迁移锋面的下沉程度会随着迁移进程不断加重,这导致KMnO_4的运移逐渐由推流向分层流转变,致使部分浅层模拟含水层无法接触KMnO_4;介质粒径越大、药剂浓度越高,密度效应造成的初期锋面下沉现象越明显,但后期下沉的变化幅度却和粒径与浓度成反比;对于锋面后的药剂迁移主体区域,KMnO_4会随着迁移时间延长逐渐分布均匀,并达到与原浓度基本一致的水平.(本文来源于《中国环境科学》期刊2018年03期）
董洋,温春宇,于锦秋,张霞龙,任黎明[10]（2017）在《乳化纳米铁修复硝基苯污染含水层研究》一文中研究指出通过模拟槽实验,研究了乳化纳米铁原位反应带修复硝基苯污染含水层的有效性以及水文地球化学指标的变化特征.结果表明,在第40d注入井下游大部分区域无硝基苯检出,与之相对应有大量的苯胺生成,这说明注入乳化纳米铁可形成原位反应带对硝基苯进行去除,有效控制硝基苯污染羽;乳化纳米铁的注入导致含水层pH值升高,然而乳化油水解产生的有机酸可与OH-发生中和反应,使pH值得到有效缓冲;Eh降低说明乳化纳米铁注入产生了较强的还原环境,有利于进行硝基苯的降解;pH值的升高与Eh的降低可说明铁还原反应与生物还原反应协同作用降解硝基苯,强化对硝基苯的修复效果;NO_2~-、硫化物的生成说明在模拟槽内发生了NO_3~-还原反应和SO_4~(2-)还原反应.(本文来源于《中国环境科学》期刊2017年12期）
含水层修复论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
在石油开采、加工和储运的过程中,由于泄露和事故等原因,常常导致石油类有机污染物进入含水层,对地下水造成了严重的污染,危及生态环境和饮用水安全。石油类污染物进入地下含水层后通常以非水相流体的形式(Non-Aqueous Phase Liquids,NAPLs)存在,包括密度比水小的轻非水相流体(LNAPLs)和密度比水大的重非水相流体(DNAPLs)。DNAPLs具有低溶解性、低迁移性以及高密度等特性,因此往往会长期滞留在地下含水层中造成持续的地下水污染,比LNAPLs更难清除,采用传统的抽出-处理技术(Pump&Treat,P&T)对其进行清除效果不佳。表面活性剂强化含水层修复处理技术(Surfactant Enhanced Aquifer Remediation,SEAR)作为抽出-处理技术的改进,通过将含有表面活性剂的水注入到地下含水层中,利用表面活性剂对DNAPLs的增溶和增流作用从而大幅提高抽出-处理技术对含水层中DNAPLs的清除效果。然而,SEAR所需费用很高,且影响其工程费用和修复效果的因素很多,比如抽、注水井的总数,抽、注水井的位置分布,抽、注水量以及修复时间等。如何既保证修复效果,还要在经费上做到节省,并对众多影响因素进行统筹考虑从而制定出经济有效的修复方案,是一个极具挑战的工作。模拟-优化方法(Simulation-optimization approach)是解决表面活性剂强化的地下含水层污染修复方案优选的有效方法。为减小模拟-优化方法的计算负荷,需要采用替代模型来代替模拟模型进行计算。替代模型的精度很大程度上取决于抽样方法和替代模型的建模方法。因此,研究更优的抽样方法和替代模型建模方法至关重要。然而,由于引入了替代模型来代替模拟模型进行优化求解,两者间的误差存在不确定性。并且,在模拟模型建立的过程中,也存在着大量的不确定性因素,例如模拟模型参数取值的不确定性等。因此,必须对这些不确定性加以分析和处理。本文针对某化工厂硝基苯(属于DNAPLs)泄漏污染地下水的修复方案优选问题,综合运用多相流模拟技术、替代模型、模拟-优化法以及不确定性分析等方法,获得了不同置信水平下的最优修复方案(在满足修复指标的同时,修复费用最低)。首先,根据所搜集到的资料建立了用于描述硝基苯运移的多相流数值模拟模型,并用软件UTCHEM对其进行求解。模拟模型建立完成后,采用拉丁超立方抽样法获得了用于建立替代模型的初始训练样本。基于初始训练样本,依次使用多基因遗传规划法(MGGP)、支持向量回归机(SVR)以及克里格法(KRG)建立了相应的替代模型。之后,把所建立的叁个单一替代模型加以组合排列,构建了包括KRG-SVR、MGGP-KRG、MGGP-SVR以及MGGP-KRG-SVR在内的四个组合替代模型。采用合适的指标对所建立的替代模型的精度进行了评价,筛选出了精度最高的替代模型(即MGGP-KRG组合替代模型)。之后,为进一步提高替代模型的精度,采用自适应抽样法在误差较大的样本点附近抽取新的样本点加入到初始训练样本中,并基于更新后的训练样本,对所筛选出的精度最高的替代模型进行更新,提高了替代模型对模拟模型的整体逼近程度。接着,以修复方案费用极小化为目标函数,以抽、注水井的总数,抽、注水井的位置分布,抽、注水量在各井中的分配以及修复时间为决策变量,以污染质的去除率达到修复指标为不等式约束条件,以描述污染质运移规律的多相流模拟模型的替代模型为等式约束条件,再考虑其他约束条件,建立了0-1混合整数非线性规划优化模型。应用遗传算法对此优化模型进行求解。然后,采用“保守替代模型”法对替代模型的不确定性进行了处理,减小了替代模型与模拟模型之间的误差对优化结果的影响。最后,针对模型参数的不确定性,先是采用蒙特卡洛模拟对其不确定性进行了分析,然后建立了随机优化模型并采用概率约束规划法对其进行求解获得了不同置信水平下的最优修复方案。通过以上研究,可总结出以下几点结论:(1)相比克里格法(KRG)以及支持向量回归机(SVR),多基因遗传规划法(MGGP)所建立的替代模型精度更高,说明多基因遗传规划法在替代模型建模方面有一定的优势。(2)相比单一替代模型,组合替代模型具有更高的精度,说明组合替代模型是一种有潜力的替代模型建模方法。在所建立的全部组合替代模型里,精度最高的是MGGP-KRG组合替代模型而非MGGP-KRG-SVR组合替代模型,说明组合替代模型不是将越多的单一替代模型组合在一起越好,只有将具有互补性质的单一替代模型组合在一起才能发挥其最大优势。(3)采用基于交叉验证误差的自适应抽样法有效地改善了抽样的整体效果,从而提高了替代模型对模拟模型的整体逼近程度,说明该自适应抽样法对于替代模型精度的提高有一定的帮助。(4)不仅将抽、注水井的位置分布,抽、注水量,以及修复时间作为决策变量,还将抽、注水井的总数也作为待求的决策变量,建立了0-1混合整数非线性规划优化模型,从而实现了对这些决策变量的统筹考虑,获得了整体最优的修复方案。(5)通过对地下水修复方案优选过程中的不确定性进行分析成功获得了不同置信水平下的最优修复方案,可为决策者提供多种决策方案。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
含水层修复论文参考文献
[1].康学赫.层状非均质地层界面对原位空气扰动修复苯污染含水层的影响研究[D].吉林大学.2019
[2].欧阳琦.基于替代模型的DNAPLs污染含水层修复方案优选及不确定性分析[D].吉林大学.2019
[3].张旭.非均质含水层地下水典型有机污染物迁移与修复实验研究[D].上海交通大学.2018
[4].温春宇.表面修饰纳米铁在含水层的迁移机制和修复效能研究[D].吉林大学.2018
[5].董洋.XG/VO-ZVI强化修复硝基苯污染非均质含水层研究[D].吉林大学.2018
[6].廉静茹.流体粘度调控下KMnO_4对TCE非均质含水层污染的强化修复机理与效能[D].吉林大学.2018
[7].姚猛.原位空气扰动修复含水层中气流分布机理及表面活性剂强化效果研究[D].吉林大学.2018
[8].陈震.层状非均质含水层污染与水动力修复过程中污染物的迁移规律研究[D].吉林大学.2018
[9].付玉丰,廉静茹,郭超,何宇,秦传玉.密度效应对修复药剂在含水层迁移的影响——以KMnO_4溶液为例的室内实验研究[J].中国环境科学.2018
[10].董洋,温春宇,于锦秋,张霞龙,任黎明.乳化纳米铁修复硝基苯污染含水层研究[J].中国环境科学.2017