基于砂槽电化学-水动力学循环系统氯代烃反应迁移实验与模拟研究

在室内砂槽实验尺度,建立了潜水-微承压含水层中电化学-水动力循环系统下混合氯代烃生物降解的反应迁移模型,求取了混合氯代烃体系中各组分的反应动力学参数,并基于模型探究了含水层性质及工艺参数对该修复过程的影响机制.研究结果表明:（1）增大抽水流量可加快反应速率常数大的污染物降解,同时也会抑制反应速率常数较小的污染物去除.（2）增大电流强度和井内电极对氯代烃的好氧降解和厌氧脱氯过程分别具有促进和抑制作用.（3）含水层非均质性越强,氯代烃降解速率越小,这尤其体现在低渗区,且含水层非均质性对易降解污染物修复效果的影响较小.      

电化学循环井耦合氧化 -还原降解地下水中三氯乙烯

三氯乙烯（TCE）是一种地下水中常见的有机污染物,传统的地下水循环井修复技术虽然有效但耗时长,且需配套地面处理。文章研发了一种电化学循环井耦合修复体系,以期通过顺序化学氧化 -还原作用高效快速降解地下水中TCE。以地下水循环井为基础,通过抽水井中的地下水电解,原位提供O2和H2,投加Fe（Ⅱ） -EDTA络合物活化O2产生羟基自由基氧化降解TCE,进而利用钯催化剂催化剩余的H2还原降解TCE。在二维砂槽模拟含水层中评价了该体系的运行效果,含水层中初始TCE浓度为7.50 mg/L,经过13天的连续通电处理后,TCE浓度降低到1.65 mg/L,降解率达到78%。处理后Cl-浓度相应增加118.20 μmol/L,接近于TCE降解量（44.50 μmol/L）的3倍,证明TCE近乎完全脱氯。运行过程中,TCE平均降解速率由0~5 d的0.90 mg/(L·d) 降低到9~13 d的0.10 mg/(L·d),氧化降解主要发生在前期阶段,钯催化还原效率较为稳定,后期两种过程降解效率都逐渐下降,主要原因是溶解态Fe（Ⅱ）浓度减少以及钯催化剂活性降低。该耦合修复体系是基于地下水循环井技术的改进,其氧化 -还原作用机理有望实现地下水中多种不同有机污染物的降解。     

二价铁活化过硫酸盐去除水中苯胺

零价铁和硝基苯反应后生成二价铁和苯胺,而苯胺也是地下水污染物。硫酸根自由基具有强氧化性,可以降解苯胺。而二价铁可以活化过硫酸盐产生硫酸根自由基,进而去除苯胺。本文研究了二价铁浓度、过硫酸盐浓度、苯胺初始浓度、体系初始pH、反应温度等因素对二价铁活化过硫酸盐去除水中苯胺处理效率的影响。结果表明:1)Fe2+活化过硫酸盐生成SO-4·能快速并有效氧化降解苯胺,对于目标浓度为1 000 mg/L的苯胺而言,Fe2+浓度为3.3 mmol/L,Na2S2O8浓度为4.4 mmol/L时,对苯胺有较佳降解效果,苯胺的降解率为86.33%。2体系对较低浓度的苯胺降解效果较好,当污染物初始浓度由1 000 mg/L降低到500 mg/L和100 mg/L时,苯胺降解率由86.33%升高为90.27%和97.16%。3初始pH对苯胺的降解率影响较大,中性条件下(pH=7左右)降解率较好,高初始pH(pH=9,11)和低初始pH条件(pH=3,5)下均低于中性条件下苯胺的降解效率。4体系的温度变化对降解率影响不明显。     

反硝化条件下河岸渗滤过程中苯胺的降解

通过河岸渗滤作用(riverbankfiltration, RBF) 诱发河水的补给, 增大地下水的允许开采量可以满足更多居民生活饮用水需求.受人类活动的影响, 河流等地表水体遭受苯胺污染, 可能通过RBF进入地下水, 以致饮用该地下水存在健康风险.为研究反硝化条件下, 苯胺在RBF中的转化, 采集渭河河床沉积物及沿岸地下水含水层的含水介质, 装置土柱, 进行土柱动态模拟实验.经过153 d的实验研究发现, 利用苯胺对RBF中土著反硝化微生物进行驯化, 大约经过37d菌种完全适应.具有该菌种的RBF系统, 对苯胺具有巨大降解能力, 在NO3——N约为23.0 mg/L的条件下, RBF系统可使40、80甚至400 mg/L浓度的苯胺100%降解, 矿化率分别达97.99%、91.39%与75.30%.反硝化条件下, 苯胺在RBF中的降解仅有少部分经过脱氨作用, 绝大部分与腐殖质以共价键形式形成耦合物, 该耦合物更易为微生物降解, 且降解过程中不产生对研究环境微生物有毒的中间产物, 可实现反硝化条件下RBF中苯胺的连续降解.      

电化学循环井驱动模拟含水层化学氧化降解三氯乙烯

传统原位化学氧化地下水修复技术存在氧化剂迁移距离短和利用率低等问题。本研究在双井循环模式促进传质的基础上,通过注水井中的地下水电解原位提供O₂和H₂,配合乙二胺四乙酸(ethylenediamine tetraacetic acid,EDTA)络合溶解出含水层Fe(Ⅱ),活化O₂产生羟基自由基(•OH),实现地下水三氯乙烯(TCE)的氧化降解。在填充了砂土和黏土互层的二维砂槽中,设置电流为0.2 A、流速为72 cm/d、初始TCE浓度为3 mg/L,经过9 d的连续通电处理后,TCE浓度降低到1 mg/L,降解率达到67%。通电前投加0.5 mmol/L EDTA,经过1 d水流循环后含水层中溶解态Fe(Ⅱ)浓度从02 mg/L增加到414 mg/L,黏土区域较高。通电过程中,循环井促进O₂、Fe(Ⅱ)-EDTA和TCE的有效接触与反应,使TCE氧化降解。通电初期,黏土区域Fe(Ⅱ)氧化速率、TCE降解速率较周围慢,后期差异逐渐减小。未通电时加入醋酸钠可促进Fe(Ⅲ)还原,使含水层中铁循环利用。该修复过程通过循环井提升了氧化剂迁移距离,使用源于含水层的Fe(Ⅱ)-EDTA和稳定性较好的O₂提高了氧化剂利用率,有望应用于有机污染地下水修复。     

膨润土负载纳米铁镍同步修复地下水中三氯乙烯和六价铬复合污染

纳米零价铁原位注射修复地下水污染是近年发展的新技术,以往研究多侧重于单一目标污染物的去除效果及作用机理,但是地下水多种污染物共存问题不容忽视。本文针对典型污染物三氯乙烯TCE和六价铬Cr(Ⅵ),运用合成的活性高、稳定性强的膨润土负载纳米铁镍(B-Fe/Ni)开展修复实验,研究B-Fe/Ni对TCE和Cr(Ⅵ)共存复合污染的修复效果及其作用机制。通过一步法合成B-Fe/Ni,对TCE和不同浓度Cr(Ⅵ)混合污染的去除进行试验研究,对反应前后的样品B-Fe/Ni进行表征,并跟踪反应过程中TCE和Cr(Ⅵ)的浓度变化。结果表明:B-Fe/Ni同步去除水中TCE和Cr(Ⅵ)快速高效,50 mg/L Cr(Ⅵ)在2 h内能被B-Fe/Ni (1 g/L)完全去除而不受共存TCE(0. 1 mmol/L)的影响,然而TCE降解速率会随共存Cr(Ⅵ)的浓度(0、10、30、50 mg/L)增大而降低。经透射电镜-电子能谱及X射线光电子能谱表征验证,这是由于B-Fe/Ni与Cr(Ⅵ)快速反应,生成部分Fe-Cr共沉淀会覆盖B-Fe/Ni表面的活性位点,抑制了TCE的降解,但通过分析TCE降解产物可知,B-Fe/Ni同样能对TCE完全脱氯。因此,B-Fe/Ni适用于地下水复合污染修复,实际应用时需考虑多种污染物共存的相互影响,选择适宜试剂用量和注射方式,这对纳米零价铁修复技术的发展具有重要理论意义和应用参考价值。     

岩溶水硝酸盐污染原位修复试验

岩溶含水层的极不均一性特征使岩溶水溶质运移受构造、裂隙空间及其发育方向控制;因环境条件复杂,开展岩溶水污染原位修复技术难度较大,截止目前,国内尚未系统地开展岩溶含水层水污染原位修复研究工作。文章选择鲁中南山区典型岩溶发育及硝酸盐污染地段,施工组合钻孔建设修复试验工程,采用“乙醇+葡萄糖”液态碳源和“聚乙烯醇+淀粉颗粒”固态反应器分别进行岩溶水硝酸盐污染原位修复试验。结果表明:浓度500 mg?L－1、1 000 mg?L－1的“乙醇+葡萄糖”反硝化溶液对硝酸盐浓度的降解率分别为6.45 %和21.52 %;单位长度组成材料“聚乙烯醇3 kg+淀粉颗粒3 kg”、“聚乙烯醇2 kg+淀粉颗粒4 kg”的两种反硝化固态反应器对硝酸盐浓度的降解率分为33.91%和34.96%。试验证明在裂隙型岩溶地区采用孔组方案进行地下水污染原位修复技术可行、且能取得较显著效果。修复工程布设方式和试验成果对类似地区开展岩溶地下水污染原位修复具一定借鉴意义。      

Effectiveness of Wastewater Treatment Using an Anaerobic/Anoxic/Aerobic-membrane Bioreactor

采用厌氧/缺氧/好氧膜生物反应器对北京某城市污水处理厂的初沉池出水进行中试试验,约200 d的研究表明,在水力停留时间保持12.5 h后,化学需氧量、生物需氧量及总有机碳的去除率分别稳定在92%、98%、85%左右,其中生化降解部分与膜过滤部分对COD去除的贡献率分别为89%和11%;NH4＋-N、总氮（total nitrogen,TN）的去除率分别为98%、79%左右,出水ρ（TN）平均在10 mg/L左右;系统在污泥龄为40 d左右时,总磷（totalphosphorus,TP）平均去除率为85%,出水ρ（TP）在0.93 mg/L左右;反硝化除磷、好氧吸磷、膜截留对总磷的去除所占的比例分别为44.6%、51.8%、3.6%;出水浊度极低且几乎无悬浮物,可直接回用于城市杂用水.间歇抽吸、曝气冲刷、在线水力反冲及定期药洗保证了该系统的可持续运行.     

Fenton氧化膜-生物反应器出水中丙烯腈的实验研究

采用膜-生物反应器和Fenton氧化组合工艺对丙烯腈废水进行处理。从GC/MS测量结果来看,膜-生物反应器出水中主要物质为2,6双（二甲基-乙基）-4-酚、苯二甲酸和硝基苯二甲酸,均为生物难降解有机物,使出水不能达标。后续Fenton氧化工艺处理膜生物反应器出水,可以使COD含量等指标达到所要求的排放标准。经过膜-生物处理与Fenton法结合的优化工艺,COD去除率达到80%~88%,去除率达到98%,出水水质可达排放标准。Fenton氧化工艺的最佳工艺条件为：pH值为3.4,硫酸亚铁的投加量为700mg/L,双氧水的投加量为600mg/L。     

六价铬污染模拟含水层的注入型黄原胶凝胶阻截屏障试验研究

由于工业废物的不合理排放,大量的重金属污染物Cr(Ⅵ)进入地下环境,严重威胁着人类健康和生态环境。Cr(Ⅵ)在地下水环境中高度易迁移的特性,造成其污染修复上的困难,亟待一种绿色、经济、有效的阻截方式提高地下水对Cr(Ⅵ)的阻控能力。研究利用焦亚硫酸钠原位还原地下水中的Cr(Ⅵ),产生Cr³⁺作为黄原胶交联剂,形成凝胶阻截屏障,探究了各类成分对凝胶时间、黏度变化的影响及凝胶屏障对含水层的阻截效果,得到如下结论：(1)在Cr(Ⅵ)质量浓度达到200 mg/L的体系中,质量分数0.4%的黄原胶溶液在1.5 h内即可形成具有一定机械强度的凝胶;(2)凝胶具有耐盐性,适用于常见含水层,2.5～5 g/L的Na⁺和K⁺对凝胶起促进作用;(3)注入型凝胶阻截屏障能够大幅降低中砂介质的渗透系数至1×10^-7 cm/s,满足地下水阻截需求。注入型凝胶屏障的形成无需引入有害物质,阻截结束后注入型屏障可经生物作用自然降解,不会长期改变含水层水力条件。研究成果可为Cr(Ⅵ)污染地下水中凝胶阻截屏障的构筑提供理论基础。     

Hydrogeology of the Ordos Basin,China

The Ordos Basin is located in the east of NW China that is composed of different aquifer systems. Karst groundwater is stored in the Carmbrian-Ordovician carbonates along the margins of the basin. Fissured-pore water is present in the Cretaceous strata in the central-western basin and pore water is stored in the overlying Quaternary deposits discontinuously. The main origin of groundwater in the basin is direct or indirect infiltration of precipitation. Groundwater flows from recharge areas to adjacent local discharge areas. Besides evaporation and abstraction, groundwater feeds springs and rivers, such as the Yellow River and its tributaries. According to the karst aquifer lithologic structure, the features of karst development and circulation, the karst aquifer is divided into three structural and circulation patterns. Based on the control of Cretaceous sedimentary environment, lithologic structure, lithofacies, and palaeogeographic characteristics, the Cretaceous system is divided into the northern desert simple plateau aquifer system and the southern loess plateau aquifer system. PACKER was used to obtain temperature, hydrogeochemical and isotope data at specific depths. Groundwater circulation is studied using hydrodynamic fields, temperature fields, isotopes, hydrogeochemical data and numerical simulations. According to the result, it is divided into local, intermediate and regional systems.     

基于遥感技术估算藏东南山区地下水径流模数方法

如何科学评估野外场地条件下的地下水径流模数对于满足工程水文地质需求具有重要应用价值.结合现场调查、遥感解译和气象水文观测等技术手段,通过建立线性回归模型,开展了帕隆藏布流域场地条件下的地下水径流模数估算研究.结果表明:研究区具有典型的季节性积雪融雪规律.冬季积雪在夏季大量融化产流,作为地下水的一个额外补给源.去除融雪产流对径流模数影响后,研究区岩浆岩裂隙型、变质岩裂隙型、碎屑岩裂隙型、碳酸盐岩-碎屑岩裂隙溶隙型含水介质地下水径流模数分别在1.081~2.792 L/s·km2、1.833~3.225 L/s·km2、1.128~2.889 L/s·km2、3.455~3.879 L/s·km2之间.估算结果显示本文所建立的地下水径流估算模型可作为藏东南地区及类似条件区域地下水径流模数估算新方法,为雅鲁藏布江下游梯级开发等大型基础工程提供重要的水文地质参数支撑.      

新疆喀什三角洲地下水流系统的水化学和同位素标记

新疆喀什三角洲地下水“水质型”缺水问题较为突出，开展地下水流系统研究具有实际意义.采用水化学和环境同位素年龄测试法，在对喀什三角洲地下水含水系统划分基础上，对地下水化学和循环更新特征进行了分析研究.结果表明:三角洲含水系统由山前倾斜冲洪积平原潜水、河流冲积平原潜水和河流冲积平原承压水构成.沿地下水流向，水化学类型演化为HCO₃·SO₄-Ca→SO₄-Ca→SO₄·Cl-Mg·Na→SO₄·Cl-Na，TDS增高，水质趋向盐化.山前倾斜冲洪积平原为溶滤-径流区，河流冲积平原为径流-累盐区.研究区地下水更新速率为0.03%~16.35%·a-1，具有山前倾斜冲洪积平原潜水>河流冲积平原潜水>河流冲积平原承压水的特征.利用3H估算得出，山前倾斜冲洪积平原潜水年龄为8~49 a，平均值为29 a；河流冲积平原潜水年龄为14~>50 a，其中上部潜水平均年龄为24 a，下部潜水平均年龄大于50 a.利用14C估算得出，河流冲积平原潜水为476~33 623 a，平均值为8 106 a；河流冲积平原承压水为5 186~34 578 a，平均值为30 043 a，与潜水比为“更古老”的水.综合以上特征得出，喀什三角洲地下水含水系统可以划分为2个更新速率较快的局部水流系统（Ⅰ₁和Ⅰ₂）和一个循环滞缓的区域水流系统（Ⅱ）.      

Soil-Column Test on Aniline Degradation in Riverbank Filtration under Denitrification Conditions

INTRODUCTION Riverbankfiltration(RBF)isaprocessbywhich surfacewaterissubjectedtogroundpassagebeforebe ingcollectedandusedasadrinkingwatersource(His cockandGrischek,2002;Rayetal.,2002;Doussanet al.,1997).Duringinfiltrationandtravelthroughthe riverbedandaquifersediments,surfacewaterissubjec tedtoacombinationofphysical,chemical,andbiologi calprocessesthatcansignificantlyimprovetherawwa terquality(HiscockandGrischek,2002).Thus,RBF hasbeenusedasapretreatedmethodtoimprovedrink ingwate…     

含水介质对地下水污染曝气修复的影响

为进一步研究地下水曝气原位修复技术的影响因素,采用室内实验的方法系统地研究了含水介质对原位曝气技术修复地下水污染的影响。研究结果表明:大量水相中的柴油在曝气的开始阶段被去除,随着时间的延长,污染物去除率不断增加,但增加的幅度逐渐减小。污染物去除率与时间关系曲线符合对数曲线规律,相关方程为y=alnx+b,R2=0.802 4～0.907 1,相关性较好。含水介质的渗透系数对地下水污染修复的影响较大,渗透系数与污染物的去除率基本呈正相关关系,渗透系数越大,污染物的去除率越大;含水介质密度与污染物去除率基本呈负相关关系,含水介质密度越大,污染物的去除率越小。     

Assessing the effectiveness of nanoscale zero-valent iron particles produced by green tea for Cr(VI)-contaminated groundwater remediation

Nanoscale zero-valent iron particles (NZVI) produced by using green tea (GT) extract as a reductant can remove Cr(VI) from water effectively, which can be utilized in groundwater remediation. In order to define the reaction mechanism and removal effect in the aquifer, in this study, GT-NZVI particles were prepared and measured by some characterization methods to define their surface performance, and then batch and one-dimensional experiments were carried out to reveal the reaction properties of GT-NZVI and Cr(VI) in groundwater. The results showed that the prepared GT-NZVI particles were regular spherical with a diameter of 10–20 nm, which could disperse in water stably. The main component of GT-NZVI was α-Fe with superficial polyphenols as a stabilizer. GT-NZVI suspension had good ability to reduce the Cr(VI) to Cr(III) in water. When the concentration of GT-NZVI was 1 g/L, the removal efficiency of Cr(VI) with an initial concentration of 100 mg/L reached 92.8% in 1 h reaction. In column tests, GT-NZVI passed through the natural sand column successfully with an average outflow percentage of 71.2%. The simulated in-situ reaction zone (IRZ) with GT-NZVI was used to remediate Cr(VI) contaminated groundwater. The outflow concentration of Cr(VI) kept in 0.14–0.32 mg/L corresponding to the outflow rate below 0.32% within 15 days, and the removal efficiency of Cr(VI) by IRZ with GT-NZVI decreased with the increase of aquifer medium particle size, groundwater flow rate and ionic strength. Most of Cr(III) as reduzate was adsorbed or immobilized on the surface or in the lattice of GT-NZVI, which indicated effective immobilization for chromium.     

湘南泥盆系碳酸盐岩区富锶饮用天然矿泉水成矿规律

湘南地区泥盆系碳酸盐岩分布广泛,文章在分析湖南省新田县新圩富锶饮用天然矿泉水形成的岩性、构造、水文地质条件、水文地球化学成因的基础上,通过探究影响锶富集的因素,揭示出泥盆系碳酸盐岩分布区富锶饮用天然矿泉水的成矿规律:泥盆系佘田桥组泥灰岩中锶的高丰度、相对封闭的地下水循环交替条件和弱的水动力条件是形成富锶饮用天然矿泉水的根本条件,循环深度和水温是锶富集的重要影响因素。湘南地区台盆相佘田桥组泥灰岩分布区是寻找富锶饮用天然矿泉水的首选靶区,特别是平缓的溶丘岗地地区的阻水断裂上盘以及靠近岩浆岩岩体和区域导热断裂附近是寻找富锶饮用天然矿泉水的有利地段。