人工回灌过程中雨洪水的预处理技术研究

摘要

地下水人工回灌可以有效缓解水资源短缺、地面沉降,海水入侵带来的问题,但在人工回灌时容易造成堵塞,降低了回灌的效率。在用雨洪水进行地下水人工回灌时,水中的悬浮物易造成含水介质物理堵塞,致使回灌效率明显降低。本文在野外调查和采样的基础上,用河底沉积物进行了悬浮颗粒物沉降去除研究和砂柱过滤处理研究。该研究结果可为人工回灌过程中的雨洪水预处理提供理论依据和技术指导。
　　雨洪水中颗粒物沉降试验中,分别研究了颗粒物粒径、悬浮物浓度及环境温度对水中悬浮物去除的影响。渗流砂柱试验中,分别研究了颗粒物粒径、悬浮物浓度及不同水动力条件对含水介质堵塞及过滤效能的影响。
　　悬浮物沉降试验结果表明,当沉降速度为1m/h时,粒径在18.1μm以上的颗粒物可以通过沉降完全去除;当沉降速度为1m/h时,对于初始浓度分别为115mg/L和516mg/L的悬浮物,其去除率分别为67.7％和81.3%;当温度在18~50℃内变化时,对于7μm以上的颗粒物,温度升高可以加快其沉降,但当沉降速度为0.33m/h时,温度对于7μm以下颗粒物沉降的影响很小。
　　砂柱渗流试验中,不同粒径的悬浮物在砂柱中的运移具有不同的时空特征。研究结果表明,浊度约为100 NTU,定水头约为30cm,介质渗透系数约为30m/d,温度约为15℃,将粒径在12.9、7.3和2.3μm左右的悬浮物分别通入砂柱。在0~5cm的介质层中,介质渗透系数下降到初始值的0.5倍时,砂柱的运行时间分别为1.9、2.6、11.0 h,而三种完全被去除的时间分别为20、28和60h。在5~15cm的介质层中,前二种悬浮物通入砂柱约5 h后,介质的K`值稳定在0.85左右;而后一种悬浮物通入砂柱40 h后,介质的K`值稳定为0.4左右。在砂柱15cm断面处,粒径在2.3μm左右的悬浮物在开始阶段约有20%可以通过该断面,经过约34h后悬浮物不再通过该断面。
　　悬浊液的浊度越高其带入砂柱的悬浮物量就越大,含水介质的堵塞就越严重,而砂柱的过滤效能会越低。用2.8μm左右的悬浮物配置成浊度约为50、100和200 NTU的悬浊液分别通入砂柱。在0~5cm的介质层中,介质渗透系数下降到初始值的0.5倍时,砂柱的运行时间分别为4.3、4.1和2.2 h;三种悬浮物完全被去除的时间分别约为48、54和72h。
　　砂柱内液体的流速和流量都对砂柱的渗透性和过滤效能均有影响。砂柱的进水水头分别控制在15、30和50cm。在0~5cm的介质层中,介质渗透系数下降到初始值的0.2倍时,砂柱的运行时间分别为12.7、9.1和7.3h;三种水头的砂柱形成的堵塞层分别约为0~2 cm、0~5 cm和0~7 cm。
　　配制的悬浊液的CODcr为20mg/L,经0~5cm的砂层过滤后,其中有约30%被过滤去除;0-95cm的砂层CODcr去除率均约为60%。悬浊液中的氨氮浓度为20mg/L,其去除率随时间而降低,试验结束时各断面的氨氮去除率均低于5%。悬浊液通入砂柱2h后,砂柱对氨氮去除率约为75%;通水15h后砂柱对氨氮去除率低于5%。配制的悬浊液中的细菌总数700-1000个/mL,在经过0~5cm的砂层过滤后,其中有约60~85%被过滤去除;整个砂柱可完全去除细菌。悬浊液中有约9种菌群,经过0~5cm的砂层过滤后,有2种菌群残留在水中;在经过0~15cm的砂层过滤后只有1种菌群残留于水中。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1. 绪论

1.1. 选题依据和研究意义

1.2. 研究现状

1.3. 研究内容与创新性

2. 研究区环境概况

2.1. 自然地理概况

2.2. 雨洪水水质特征与回灌水的水质要求

3. 雨洪水中悬浮物沉降性能研究

3.1. 试验装置与材料

3.2. 试验原理与方法

3.3. 不同条件对悬浮物去除率的影响

3.4. 本章小结

4. 雨洪水中污染物的砂滤试验研究

4.1. 试验装置与材料

4.2. 不同因素对介质堵塞及过滤的影响

4.3. 砂滤对污染物的去除效果分析

4.4. 本章小结

5. 结论与展望

5.1. 结论

5.2. 工程实施建议

5.3. 存在问题和展望

参考文献

致谢

个人简历

发表的学术论文

参与的科研项目