【摘要】：地下水,作為重要的飲用水源,一旦受到有機(jī)物的污染,將會(huì)嚴(yán)重威脅生態(tài)環(huán)境和人類健康。因此,地下水有機(jī)污染修復(fù)對(duì)于生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展及人類健康至關(guān)重要。由于水文地質(zhì)條件的復(fù)雜性以及實(shí)際含水層的非均質(zhì)性,非水相液體(NAPLs)在非均質(zhì)含水層中的遷移過程極其復(fù)雜,去除非均質(zhì)含水層中NAPLs是當(dāng)前地下水環(huán)境研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。以往的研究主要集中于有機(jī)污染物在均質(zhì)含水層中的遷移和修復(fù),本論文選擇常見的地下水有機(jī)污染甲基叔丁基醚(MTBE)和氯苯(CB),研究其在非均質(zhì)含水層中的遷移與修復(fù)。首先,為了研究非均質(zhì)含水層對(duì)有機(jī)污染物遷移特征的影響,本論文開展了砂質(zhì)含水層對(duì)地下水常見有機(jī)污染物的吸附特性研究。選用甲基叔丁基醚(MTBE)和甲苯(TOL)兩種在地下水中大量檢出的非水相液體(NAPLs)作為典型有機(jī)污染物,通過吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)和等溫吸附實(shí)驗(yàn)考察粗砂、中砂和細(xì)砂對(duì)MTBE和TOL的吸附能力。結(jié)果表明:粗砂、中砂、細(xì)砂對(duì)MTBE和TOL具有一定的吸附能力,吸附能力順序均為為細(xì)砂中砂粗砂,吸附過程均符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模式,吸附等溫線符合Langmuir模型。其次,選用MTBE作為典型的NAPLs,分別應(yīng)用不同的砂質(zhì)介質(zhì)填充砂柱,組成了不同的非均質(zhì)多孔介質(zhì),以模擬層狀非均質(zhì)含水層,并結(jié)合一維MTBE溶解相遷移數(shù)學(xué)模型,以研究MTBE在不同非均質(zhì)含水層中的遷移規(guī)律。結(jié)果顯示:相比于NaCl,MTBE在均質(zhì)砂質(zhì)中的遷移速率更低。在不同組合方式的非均質(zhì)介質(zhì)中MTBE濃度的增長速率和穿透時(shí)間均有所不同。相比于在均質(zhì)介質(zhì)中的遷移,MTBE的遷移過程依賴多孔介質(zhì)的非均質(zhì)性,且存在一定程度的延遲性,即穿透曲線存在明顯的拖尾現(xiàn)象。此外,基于污染物遷移柱實(shí)驗(yàn)結(jié)果,對(duì)MTBE在兩種非均質(zhì)地下水多孔介質(zhì)中溶解遷移過程進(jìn)行數(shù)值模擬,建立了溶質(zhì)遷移模型并設(shè)定其邊界條件,通過試差法進(jìn)行參數(shù)率定后,該模型能夠有效地模擬MTBE在非均質(zhì)介質(zhì)中的遷移過程。第三,將零價(jià)鐵/生物炭(ZVI/BC)和鐵-銅/生物炭(Fe-Cu/BC)兩種復(fù)合反應(yīng)介質(zhì)用作PRB的潛在填料,用于模擬地下水中典型有機(jī)污染物PRB修復(fù)。(1)利用ZVI/BC復(fù)合反應(yīng)介質(zhì)去除水中的MTBE及氯苯(CB),并考察了不同的初始pH、鐵炭比、初始污染物濃度以及反應(yīng)時(shí)間對(duì)兩類有機(jī)污染物的降解。結(jié)果發(fā)現(xiàn):ZVI/BC復(fù)合反應(yīng)介質(zhì)對(duì)MTBE的去除率僅為30.2%,說明了微電解反應(yīng)并不能有效地去除水中MTBE。而當(dāng)氯苯初始濃度為33.68mg/L、初始pH為2、鐵炭質(zhì)量比為2:1、反應(yīng)時(shí)間為4h時(shí),該反應(yīng)介質(zhì)對(duì)氯苯的最高率去除率能夠達(dá)到99.6%,且降解過程符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。(2)由于Cu的催化作用,Fe-Cu/BC復(fù)合反應(yīng)介質(zhì)對(duì)氯苯的去除效率明顯高于無Cu添加時(shí),該系統(tǒng)對(duì)氯苯的降解同樣符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。然而,系統(tǒng)中的Cu含量不宜過高,否則將縮短復(fù)合反應(yīng)介質(zhì)的使用壽命。最后,設(shè)計(jì)了串聯(lián)組合式PRB柱實(shí)驗(yàn)以研究Fe-Cu/BC復(fù)合反應(yīng)介質(zhì)對(duì)地下水中氯苯的處理效果,主要包括均質(zhì)和非均質(zhì)地下水系統(tǒng),用于考察天然地下水含水層的非均質(zhì)性對(duì)PRB修復(fù)地下水中有機(jī)污染物的影響。此外,監(jiān)測(cè)出水鐵離子濃度及pH值的變化,并對(duì)不同時(shí)間段的中間產(chǎn)物及最終產(chǎn)物進(jìn)行了分析,以此探討Fe-Cu/BC復(fù)合反應(yīng)介質(zhì)對(duì)CB的降解機(jī)理。結(jié)果表明:非均質(zhì)系統(tǒng)出流液中,氯苯的平均濃度略低于其在均質(zhì)系統(tǒng)出流液中的濃度,且鐵離子的濃度達(dá)到峰值的時(shí)間略早于在均質(zhì)系統(tǒng)中的時(shí)間。Fe-Cu/BC復(fù)合反應(yīng)介質(zhì)對(duì)氯苯的降解涉及微電解、催化和吸附等過程,其中,微電解作用對(duì)系統(tǒng)氯苯總?cè)コ呢暙I(xiàn)最大,Cu催化作用次之,吸附作用最小。
【圖文】：

圖 1-1 滲透性反應(yīng)墻（PRB）示意圖Fig. 1-1 The schematic diagram of Permeable Reactive Barriers980 年代，歐美國家率先應(yīng)用 PRB 法去除地下水中的污染物，污染物，隨著 PRB 法的廣泛推廣及應(yīng)用，逐漸開始應(yīng)用于去污染物。1982 年，PRB 技術(shù)首次出現(xiàn)在美國環(huán)保署（USEPA手冊(cè)中；1991 年，加拿大滑鐵盧大學(xué)的研究人員正式提出 PR。1992 年，世界上首個(gè) PRB 的實(shí)地應(yīng)用工程在加拿大安大略空軍基地進(jìn)行，反應(yīng)墻的填充材料為 21%的鐵屑和 79%的粗砂之后，TCE 和 PCE 的去除率達(dá)到 90%。1994 年，美國加利福ale 應(yīng)用 PRB 技術(shù)成功修復(fù)了受制造業(yè)污染的地下水[72]。此后續(xù)應(yīng)用于處理含多種有機(jī)物和無機(jī)物的地下水。與此同時(shí)，，隨工程的逐漸增多以及 PRB 技術(shù)的逐步完善，該技術(shù)的經(jīng)濟(jì)和

技術(shù)路線圖
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X523

【參考文獻(xiàn)】

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4 高茂生;劉森;劉紅軍;;石油類污染物在潛水含水層中的運(yùn)移[J];海洋地質(zhì)前沿;2012年11期

5 呂曉立;邵景力;劉景濤;黃冠星;張英;崔海煒;溫吉利;劉俊建;孫繼朝;;某石油化工污染場(chǎng)地地下水中揮發(fā)性有機(jī)物污染特征及成因分析[J];水文地質(zhì)工程地質(zhì);2012年06期

6 趙勇勝;;地下水污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)管理與修復(fù)技術(shù)篩選[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版);2012年05期

7 高存榮;王俊桃;;我國69個(gè)城市地下水有機(jī)污染特征研究[J];地球?qū)W報(bào);2011年05期

8 朱雷;張枝煥;王新偉;何奉朋;汪淑潔;;石油烴在土柱中的縱向遷移行為模擬[J];環(huán)境科學(xué)研究;2010年08期

9 劉菲;王蘇明;陳鴻漢;;歐美地下水有機(jī)污染調(diào)查評(píng)價(jià)進(jìn)展[J];地質(zhì)通報(bào);2010年06期

10 李登勇;吳超飛;韋朝海;盧彬;;柚子皮生物碳質(zhì)對(duì)4-氯硝基苯的吸附動(dòng)力學(xué)及吸附平衡特征[J];環(huán)境工程學(xué)報(bào);2010年03期

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本文編號(hào)：2708095