表面活性剂强化空气扰动修复氯苯污染含水层

通过一维砂柱实验研究了阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对空气扰动技术(air sparging,AS)修复氯苯污染地下水的强化效果.结果表明,SDBS的加入降低了地下水的表面张力,减小了水气两相毛细压力,从而提高了地下水中的空气饱和度.当曝气量为100 mL/min,地下水的表面张力由72.2 mN/m降至49.5 mN/m时,地下水中空气饱和度由13.2%提高至50.1%,而后随着表面张力的进一步降低,空气饱和度不再提高,反而有小幅下降.通过污染物的去除实验发现,SDBS的加入大大提高了氯苯的去除率,且去除率的变化与空气饱和度的变化趋势基本相符.因此,表面活性剂的加入可以作为空气扰动技术一种十分有效的强化手段.      

强化空气扰动技术中表面活性剂的选择

为了提高空气扰动技术（air sparging,AS）的效果,做了一系列的实验,研究了表面活性剂强化空气扰动技术（surfactant-enhanced air sparging, SEAS）中表面活性剂的选择方法。结果表明：在气流运行方式以鼓泡为主要机制时,表面活性剂的加入强化了气泡的起泡性和稳泡性,使空气饱和度增加;在气流运行方式以微孔道为主要机制时,表面活性剂的加入因减小了表面张力而减小了空气驱替水所需的毛细压力,使空气饱和度增加。比较Tween-80、TritonX-100、SDS和SDBS在介质上的吸附损失,确定出在中砂中TritonX-100为优,在砾石中SDBS为优。     

空气扰动技术对地下水中氯苯污染晕的控制及去除效果

原位空气扰动技术(air sparging,AS)是去除饱和土壤和地下水中挥发性有机物的最有效方法之一。首先利用二维砂槽研究曝气量与空气饱和度、影响半径的关系。结果表明:提高曝气量可以增大地下水中的空气饱和度以及曝气影响半径,但二者的增幅与曝气量的增幅不成比例,随着曝气量的增加,二者增幅减缓。又利用砂槽研究了在水力梯度一定的情况下,不同曝气量对氯苯迁移和去除效果的影响。空气的注入降低了影响区域的渗透系数,减缓了地下水的流动,有效地控制了污染物的迁移。未曝气时,130 h以后,氯苯随地下水流迁移出砂箱的比例为19.7%,而曝气量为0.1、0.2 m³/h时,此比例仅为3.6%和0.9%;与此同时,AS对氯苯的去除率分别为68.2%和78.6%。这说明AS可以有效控制污染物的迁移和去除,曝气量较大时效果更为明显。     

空气扰动技术修复氯苯污染地下水的影响因素研究

通过实验室一维砂柱模拟研究了不同影响因素下空气扰动技术(air sparging,AS)修复氯苯污染地下水的效果,包括介质渗透性、曝气方式、共存污染物、残余饱和态氯苯。结果表明:介质渗透性极大地影响着AS的效果,渗透系数越大,去除效果越好。对渗透系数为10-5m/s数量级及其以下的介质应用AS较为困难;在曝气时间相同的情况下,对于渗透系数为5.1×10-4m/s的中砂,脉冲曝气较连续曝气效果好,对于渗透系数为6.2×10-3m/s的粗砂,2种曝气方式效果相仿;苯和氯苯共存时各污染物的去除存在协同作用;AS对残余饱和态氯苯的去除存在着明显的拖尾效应。     

黄原胶在含水层的迁移特性及对KMnO4迁移的影响

向地下水注入化学药剂进行修复时,药剂迁移主要集中在渗透性相对较高的区域,致使低渗透区内的污染物无法有效去除。通过注入聚合物（黄原胶）对地下水进行黏度控制,可以有效提高修复药剂在低渗透区的迁移能力,从而提高修复效果。黏性流体在地层中的迁移特性是该技术应用的理论基础,因此本研究运用一维模拟柱实验分析了含水层介质对黄原胶流体的阻滞作用,黄原胶注入前后介质的压力及渗透系数的变化以及黄原胶与修复药剂KMnO4迁移同步性。实验结果表明:当黄原胶溶液注入到介质后,介质对黄原胶的阻滞导致其有效孔隙度减小,因此会在一定程度上加速后续注入溶液溶质的运移,且介质渗透系数越小,对黄原胶阻滞作用越明显;黄原胶注入导致含水层渗透性降低,流体运移阻力增加,特别是在细砂和粉砂介质中,渗透系数都降低了一个数量级;虽然黄原胶和KMnO4在迁移锋面存在一定差异,但经过2 h后迁移速率基本相同,具有较好的同步性。     

胶态微泡沫在非饱和多孔介质中的迁移规律及影响因素

传统原位土壤淋洗修复存在淋洗效率低、淋洗液迁移难控制、污染范围易扩大的弊端。胶态微泡沫（CGAs）密度轻、粒径小、流动性好,可以有效解决传统液相淋洗修复中的问题。在修复过程中,压力作为一项重要的指标,可以有效地反映CGAs在介质中的迁移分布;因而本研究通过一维和二维动态模拟实验探讨了介质粒径、介质含水量、聚合物（黄原胶）添加等对土壤修复体系压力的影响以及CGAs在土壤中的运移规律。研究表明：随着介质粒径、介质含水量、黄原胶质量浓度的增大,体系中压力总体呈现降低趋势;CGAs从模拟槽一侧单点注入介质时,其在介质中的迁移轨迹呈现近似半圆形,在覆盖区域分布均匀,能够有效克服重力对其迁移分布的影响;随着介质粒径的增大,CGAs在介质中的波及效率先增大后减小,介质粒径为0.8~1.0 mm时波及效率最大,为34.77%;随着含水量的增加,CGAs的波及效率随之增加;黄原胶的添加有效增加了CGAs在介质中的波及效率,黄原胶质量浓度为500 mg/L时CGAs波及效率最大,为40.28%,是未添加黄原胶时的1.48倍。