铬污染场地原位淋洗技术研究与示范工程

摘要

目前，我国地下水、地表水和土壤受到了铬的严重污染，生态环境和人体健康也受到严重威胁。铬污染场地中铬的含量非常高，易向周围环境扩散，因此，对其进行修复成为我国亟需解决的环境问题之一。原位淋洗修复技术具有运行成本低、治理效果好、操作人员不需直接接触污染土壤等优点，适合在污染土壤埋深大且污染严重的场地运用，成为近年来土壤修复领域研究的重点。但针对铬污染土壤的原位淋洗技术却研究较少，因此本文选择对铬污染土壤原位淋洗技术进行模拟实验研究与示范工程研究，为原位淋洗技术在实际工程中的运用提供理论基础，并对其实际运行具有指导作用。
　　 结合铬污染土壤的特性，采用模拟柱为实验装置，进行了原位淋洗模拟实验，对出水浓度、出水体积和土壤浓度进行了长期跟踪监测;借助COMSOL软件，建立数学模型，对土壤和淋洗水分中六价铬的迁移规律进行分析，探讨了影响原位淋洗效果的因素;结合以上研究成果，在青海海北化工厂现场建立了原位淋洗技术的示范工程，考察了不同泵流量、泵放置深度及抽水井位置情况下，抽水过程对地下水流场的影响，并对示范区域污染土壤进行了原位淋洗。得到如下结论:
　　 (1)土壤的吸附解吸平衡关系可应用于土壤原位淋洗的治理过程模拟中，原位淋洗的顶层土壤六价铬含量降至接近极限吸附量，底部土壤六价铬含量与淋溶出水浓度满足吸附解吸平衡关系。
　　 (2)模拟实验结果显示，土壤原位淋洗过程中初始出水浓度很高，同时浓度降低非常快，出水体积维持在200mL·d-1左右不变;土壤中六价铬浓度的降低主要在前50天，其溶出六价铬的量达到总溶出量的90.85％;土壤的最低浓度降至186mg·kg-1，接近其极限吸附量176.7mg·kg-1;实验后期将硫酸亚铁溶液作为淋洗剂，硫酸亚铁模拟柱运行12天后会产生明显堵塞现象，出水量减小至70mL·d-1，出水浓度在12天后即降为未检出，土壤中六价铬浓度的降低也比以水为淋洗剂的模拟柱快。
　　 (3)采用COMSOL软件能很好的模拟原位淋洗时土壤和淋洗剂进行的物质交换过程;通过模型模拟研究原位淋洗使用条件发现，该技术适用于渗透系数大，饱和吸附量小的污染场地;将模型计算结果与实验实测值进行比对，模拟数值在趋势上与实测值基本吻合，说明通过模型模拟能很好的预测原位淋洗的结果，该模型可运用于以后的工程项目中，作为预测治理周期的工具。
　　 (4)通过现场的抽水实验结果可知，选取15 m3·h-1的抽水泵能将该区域的地下水流场控制住;抽水泵的放置深度对流场控制的影响很小，未对流场产生显著影响;为保证流畅控制效果，同时运行1＃和3＃抽水井;在此基础上运行原位淋洗工程，运行60天后的土壤污染浓度显示，土壤中的六价铬浓度得到显著降低。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 铬的性质和用途

1．1．1 铬的特性

1．1．2 铬在环境中的迁移转化

1．1．3 铬的用途

1．2 铬的污染及危害

1．2．1 铬的污染途径

1．2．2 铬的危害

1．3 铬污染场地修复技术发展现状

1．3．1 治理技术的分级

1．3．2 治理技术介绍

1．3．3 土壤淋洗的特点及应用

1．4 研究意义及内容

1．4．1 目的意义

1．4．2 研究内容

1．4．3 技术路线

第二章 铬污染土壤原位淋洗模拟实验研究

2．1 材料与方法

2．1．1 土壤样品的采集及处理

2．1．2 模拟反应器的结构示意图及运行方式

2．1．3 分析方法

2．2 结果与讨论

2．2．1 供试土壤的理化性质

2．2．2 渗透出水的变化规律

2．2．3 土壤浓度的变化规律

2．2．4 加入还原药剂后效果比对

2．3 小结

第三章 原位淋洗模型建立与研究

3．1 软件介绍

3．2 土壤原位淋洗模型建立

3．3 原位淋洗影响因素模型模拟研究

3．4 模型结果验证

3．5 原位淋洗治理效果预测分析

3．6 小结

第四章 基于地下水流场控制的土壤原位淋洗示范工程

4．1 土壤原位淋洗治理示范工程技术路线

4．2 示范工程方案确定与建设

4．2．1 青海海北化工厂土壤污染情况

4．2．2 地下水流场分析及抽提井位置布置

4．2．3 示范工程的建设

4．3 示范工程的实验与运行

4．3．1 抽提泵的流量

4．3．2 抽提泵的放置深度

4．3．3 抽提泵的位置

4．4．4 示范工程运行结果

4．5 小结

第五章 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

致谢

在学期间发表的论著及取得的科研成果