防污幕墙中六价铬迁移特性研究

摘要

合理高效利用污水灌溉对解决水资源紧缺问题具有重要意义。研究表明，应用前置库预处理技术净化污水行之有效。防污幕墙是前置库的重要组成部分，利用土壤理化性质和地下水渗流特点，可阻控、净化、去除污染物以达到农田灌溉水质标准。开展防污幕墙技术研究，可为污水安全高效灌溉提供理论依据和技术支撑。 本文针对污染物中最危险的五种物质之一重金属铬，采取理论分析、室内物理试验和数值模拟方法，揭示防污幕墙中六价铬迁移特性。主要开展了以下几方面研究: (1)分析了地下水渗流场与浓度场耦合数学模型，研究了地下水污染物迁移特性。 (2)开展了粒径为0.5mm、0.2mm、0.1mm砂和0.075mm粉土等材料分别组成的单级防污幕墙污染物运移室内物理试验。结果表明:防污幕墙中六价铬的迁移包括在水力梯度、浓度梯度和电场梯度作用下对流、机械弥散、分子扩散和吸附等过程，而影响迁移的因素有:污染物浓度、地下水流速、PH值、水力停留时间和土壤介质理化特性等，其中地下水流速和土壤结构是主要因素。 (3)应用了岩土软件GeoStudio渗流模块SEEP/W和溶质运移模块CTRAN/W进行耦合数值模拟，以室内试验结果为例，分析了防污幕墙污染物去除效果。弥散系数是衡量一定流速下多孔介质对污染物弥散能力的重要参数。在压实程度相同的情况下，砂土粒径越小，弥散系数越小，达到相同去除效果水力停留时间越长。 (4)构建了多级防污幕墙，给出了较高去除率下多级组合幕墙结构几何尺寸和水力控制条件，揭示了渗流、浓度参数变化规律。

目录

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 污水灌溉现状

1．2．1 污水灌溉必要性分析

1．2．2 污水灌溉可行性分析

1．2．3 污水灌溉安全评价

1．3 国内外污水灌溉预处理技术研究进展

1．3．1 污水预处理技术研究进展

1．3．2 污水灌溉技术展望

1．4 本文研究内容和技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 技术路线

第二章 地下水渗流场与浓度场耦合数学模型

2．1 地下水渗流场数学模型

2．1．1 渗流场基本微分方程

2．1．2 定解条件

2．2 地下水浓度场数学模型

2．2．1 污染物运移模型控制方程

2．2．2 定解条件

2．3 重金属在地下水中迁移机理

2．4 本章小结

第三章 防污幕墙中六价铬迁移特性试验研究

3．1 试验材料和方法

3．1．1 试验材料

3．1．2 试验装置

3．1．3 测定方法

3．2 试验结果分析

3．2．1 试验结果

3．2．2 不同流速下浓度时间过程线

3．2．3 不同土样浓度时间过程线

3．2．4 不同时刻浓度空间变化

3．2．5 污染物去除效果分析

3．3 本章小结

第四章 防污幕墙中溶质运移数值模拟计算

4．1 防污幕墙溶质运移模型的建立及解析解

4．2 防污幕墙溶质运移有限元数值模型计算

4．2．1 防污幕墙数值模型

4．2．2 定解条件及模型计算参数

4．2．3 数值模拟结果分析

4．3 本章小结

第五章 多级组合幕墙中六价铬迁移特性研究

5．1 多级幕墙结构几何尺寸

5．2 水力控制条件

5．3 多级组合幕墙中六价铬迁移特性

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

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