人工回灌井微生物生长与水质恶化

上海市人工回灌地下水措施,在缓和地面沉降、含水层储能等方面取得了预期效果。但某些人工回灌井水质恶化和深井腐蚀的加剧及出水堵塞等环境地质问题也随之而来。它们是化学的、物理的、生物的,多方面综合作用的结果。其中微生物的水文地球化学作用是一个重要的方面。这里重点就微生物生长与水质恶化作一探讨。     

含水层人工回灌物理堵塞的实验与数值模拟

以地表水体和雨洪水作为回灌水源,人工补给地下含水层过程中会发生含水层堵塞问题(特别是物理堵塞),将严重影响人工回灌的效果.采用模拟实验系统研究了悬浮固体颗粒对含水介质堵塞的机理,并用数学模型预测了含水介质物理堵塞的发生和发展过程.研究表明,含水介质的渗透性在回灌初期不断下降,随着回灌时间的延长逐渐趋于稳定;另外,悬浮物堵塞会导致介质的非均质性,渗透距离越小的砂层,堵塞越严重.建议将回灌液悬浮物浓度控制在25mg/L之内,在雨季悬浮物浓度较高时要进行周期性反冲洗,其频率为1次/d.     

井周堵塞对承压含水层定流量回灌渗流场影响的半解析研究

为分析定流量条件下回灌堵塞对井周含水层渗流响应的影响,采用指数形式的渗透系数衰减方程反映堵塞作用下井周含水层渗透特性的时变效应,建立了考虑堵塞效应的定流量非完整回灌井流力学模型,采用变量代换、Laplace变换和有限余弦Fourier变换得到了井周含水层中水位抬升在Laplace空间的解,应用Stehfest数值逆变换方法获得了实时空间内的水头抬升和回灌压力。参数分析结果表明,较小的渐近渗透系数Kr,∞会增加回灌过程中水头抬升和回灌压力,并加剧含水层达到拟稳态时的渗流响应;较大的渗透系数衰减指数λ仅增加回灌过程中水头抬升和回灌压力,但不影响含水层达到拟稳态时的渗流响应;因Kr,∞和λ不同而引起的水头差在井筒处达到最大值并沿径向距离逐渐减小。研究结果可以为定流量回灌中井周含水层堵塞的识别与预测提供理论依据。     

加强反硝化条件下地下水中常见有机污染物苯和甲苯微生物降解研究

利用实验室含水层物质微环境实验,对地下水中常见有机污染物苯和甲苯在厌氧反硝化条件下的微生物降解进行了研究。通过１０种方案实验结果的分析对比,所得重要结论如下：在加强了的反硝化条件下,微生物利用ＮＯ－３作为电子受体降解苯和甲苯;降解苯和甲苯的反硝化细菌来自于含水层物质;微生物所需的宏量营养由苯、甲苯和硝酸盐提供,痕量元素来自于含水层物质;环境的酸碱条件对微生物降解具有重要影响,ｐＨ值过高或过低均抑制微生物降解作用的产生。     

液态二氧化碳洗井新工艺浅介

为了取得真实的水文地质资料,正确地反映含水层的渗透性,必须对含水层孔段的井壁及其裂隙进行清洗,以排除堵塞物,疏通含水通道.这就是水文水井钻探成井工艺     

多孔介质中氢氧化铁表面膜分布与微生物运移

微生物在矿物表面上的吸附作用是影响微生物在含水层中运移最为重要的因素之一,而掌握了微生物在含水层中迁移规律对当地制订地下水的生物治理工程尤显必要。由于在多孔介质中矿物质存在化学不均一性,因此分几种情况评价氢氧化铁表面膜存在及分布对微生物运移规律的影响。     

岩溶地下水环境微生物信息技术应用研究进展

岩溶含水层特有的非均质性使其微生物群落具有多样性,微生物信息技术研究对岩溶地下水资源开发利用和保护具有重要意义。在总结国内外微生物信息技术应用研究现状基础上,分析岩溶地下水环境中微生物来源,重点讨论微生物示踪技术、微生物监测技术在岩溶地下水环境中的应用。认为,由于岩溶含水层的复杂性和微生物的易变异性,微生物信息技术应用过程中对岩溶地下水环境造成的污染风险还需进一步探讨,提出推进微生物信息技术在岩溶地下水资源合理开发利用中的研究展望。     

地下水源热泵水井泵砂与堵塞原因分析

地下水源热泵系统常会出现抽水井泵砂、抽水井和回灌井堵塞等问题,影响系统的正常运行或系统效率。以湖北省荆州市某地下水源热泵工程为例,分析了江汉平原广泛分布的卵砾石夹细砂含水层中成孔方法选择、滤料及过滤管设计中存在的问题;指出了目前在过滤管外包不锈钢丝网是防止在细砂层中水井泵砂的有效手段之一,但宜与泥浆密度轻、对地层污染小的反循环成孔工艺配合使用,且仍要根据含水层的颗粒级配曲线选择滤料,发挥滤料的过滤作用,避免过滤压力转移到包网过滤管,以减少抽水井堵塞。     

清水气举反循环钻探工艺在深水井施工中的应用

清水气举反循环钻探工艺是解决含水层裂隙在钻探过程中被堵塞问题的一种有效方法，尤其是对层压较低、裂隙稀少的含少层段，含水裂隙一旦发生堵塞则不易清洗干净，严重影响水井出水量，甚至造成水井报废。该方法的引入，对提高北京地热井水量有积极作用。     

地下水人工回灌堵塞问题研究进展

地下水人工回灌堵塞问题的产生与回灌水质、入渗介质的矿物成分及颗粒组成特征等多种因素有关,通常根据成因将堵塞分为物理堵塞、化学堵塞和生物堵塞3种类型。大颗粒悬浮物的物理堵塞效应与机理的研究比较成熟,但对于中间颗粒,尤其是胶体颗粒物的堵塞作用机制的研究还相对比较薄弱;化学堵塞的机理复杂,影响因素众多,水文地球化学模拟技术在化学堵塞机理的研究中显示了良好的应用前景;生物堵塞主要由回灌水中细菌和藻类等微生物的繁殖和代谢导致,大量的研究集中在细菌方面,对藻类引起的堵塞问题研究尚不深入;多种堵塞的相互作用过程和作用机理是目前研究的难点问题。堵塞预测的方法主要包括3种:①指标法(如MFI、悬浮物浓度、浊度、AOC、BFR等),简单实用,但不能对堵塞演化过程进行描述或对堵塞程度进行定量表达;②经验公式法,受特定场地的条件限制,难以直接推广和利用;③解析公式法,对堵塞机理的表达更加科学、合理,但模型的建立与求解难度较大。通过合理的水质预处理技术和合理的回灌工艺,可以有效延迟堵塞发生的时间、减缓堵塞累积的程度。开发快速、高效、简单的堵塞处理技术对于延长工程使用寿命和降低经济成本具有重要的现实意义。     

大庆油田齐家水源地取水设备腐蚀与堵塞特征及形成机理分析

为查明齐家水源地取水设备腐蚀与堵塞的机理 ,在现场测试地下水 Eh值和 p H值的基础上 ,采集了地下水、腐蚀管材及沉砂管中沉积物样品。利用微生物分析、X衍射分析、显微镜鉴定和扫描电镜分析等手段 ,结合水文地球化学特征研究 ,认为滤水管的石墨化及防腐泵铸铁外壳的腐蚀为宏观腐蚀电池电化学腐蚀 ;滤水管、扬水管内壁发生了厌氧硫酸盐还原菌电化学腐蚀和厌氧 H2 O-CO2 电化学腐蚀。堵塞物大部分是腐蚀产物 ,堵塞伴随腐蚀而产生。该水源地水井堵塞的机理与国内外普遍认同的富 Fe2 +地下水氧化结垢使水井堵塞的机理不同。     

微生物建造的磷块岩

根据我国南方震旦-寒武纪磷块岩的结构成因类型和形成阶段,将磷块岩划分为微粒磷块岩、颗粒磷块岩和壳粒磷块岩三大基本类型。其中壳粒磷块岩的最主要的结构组分是由微生物建造的磷酸盐壳粒组成的。笔者对壳粒磷块岩进行了深入地研究,在壳粒中发现六种形态的磷质微生物(化石):(1)管状微生物;(2)杆状微生物;(3)纤维状微生物;(4)球状微生物;(5)灌丛状微生物;(6)三射状微生物。     

铀有机地球化学研究进展

与铀矿有密切关系的有机质主要是腐殖酸(HAs)、富里酸(FAs)、微生物及细菌.腐殖酸与铀酰存在着强烈的吸附、络合及还原作用关系.微生物和细菌在铀矿形成过程中也起到很微妙的作用.在研究手段上包括试验、计算、热解分析、X射线分析、裂变径迹分析、电子探针、红外光谱、紫外光谱、荧光光谱、顺磁共振、色谱质谱联用等方法.     

土壤呼吸研究进展

根据近些年国内外文献资料,综合分析介绍了土壤呼吸的研究进展情况:土壤呼吸是个复杂的生物化学过程;土壤释放的CO_2具有一定的时空特性;土壤呼吸受多种因素影响,不但受生物因素(植被净初级生产力和凋落物及微生物等)影响,还受环境因素(温度、土壤水分、气候等)的影响,近年来人类活动改变了土地利用和土地覆被,很大程度上影响了土壤呼吸;土壤呼吸通量是直接测定从土壤表层释放的CO_2通量,测定方法也逐渐由静态气室法向动态气室法完善;作者认为,土壤呼吸及其影响因素之间的数量关系,区域及全球土壤呼吸释放CO_2总量和C减排对策是未来的研究方向。     

Clogging mechanism in the process of reinjection of used geothermal water: A simulation research on Xianyang No.2 reinjection well in a super-deep and porous geothermal reservoir

In the process of geothermal exploitation and utilization, the reinjection amount of used geothermal water in super-deep and porous reservoir is small and significantly decreases over time. This has been a worldwide problem, which greatly restricts the exploitation and utilization of geothermal resources. Based on a large amount of experiments and researches, the reinjection research on the tail water of Xianyang No. 2 well, which is carried out by combining the application of hydrogeochemical simulation, clogging mechanism research and the reinjection experiment, has achieved breakthrough results. The clogging mechanism and indoor simulation experiment results show: Factors affecting the tail water reinjection of Xianyang No. 2 well mainly include chemical clogging, suspended solids clogging, gas clogging, microbial clogging and composite clogging, yet the effect of particle migration on clogging has not been found; in the process of reinjection, chemical clogging was mainly caused by carbonates (mainly calcite), silicates (mainly chalcedony), and a small amount of iron minerals, and the clogging aggravated when the temperature rose; suspended solids clogging also aggravated when the temperature rose, which showed that particles formed by chemical reaction had a certain proportion in suspended solids.     

微生物参与下的水/粒界面吸附反应研究进展

回顾了近年来微生物存在下的水/粒界面吸附反应研究进展，包括微生物对金属阳离子的吸附、矿物微粒对微生物的吸附和微生物参与下的水/粒界面吸附；目前，这些吸附反应的定量化模型研究主要有体积分配关系和表面络合模型两种方法。其中，体积分配关系可从野外直接测得；而表面络合模型是采用不受溶液条件变化影响的准热力学常数来描述表面化学反应，能外推至实验室无法直接模拟的条件。随着人们对微生物在环境中重要性认识的加深，微生物参与下的水/粒界面吸附和可预测吸附程度的定量化模型受到人们越来越多的重视。     

黄河上游干支流交汇区沙坝淤堵形成条件

针对黄河上游干、支流交汇区形成的沙坝淤堵事件,利用野外观测资料,分析了支流高含沙洪水特性及交汇区沙坝淤堵特点,探讨了汇流比(支流流量与干流流量之比)、支流洪水水量、支流洪水沙量等因素对沙坝淤堵形成的影响;根据动量原理建立了交汇区形成沙坝淤堵的判别关系,结合黄河上游干、支流洪水输移特性,得出了基于汇流比与支流洪水水量关系及支流洪水沙量与支流洪水水量关系的沙坝淤堵判别条件。由此,可根据汇流比、支流洪水水量及沙量判断交汇区能否形成沙坝淤堵,可为暴雨洪水期黄河上游交汇区形成沙坝淤堵灾害的预报及防治提供参考。     

填埋场排水层淤堵条件下渗滤液最高水位研究

在Rowe和Fleming提出的用以计算淤堵时间简化模型的基础上,针对填埋场排水层淤堵时空分布特征,合理地作了进一步假设和推导,得到了可以反映淤堵发展的简化模型,推导出了排水层渗透系数的变化规律。采用水量平衡的单元分析方法,建立了淤堵条件下最高水位计算模型,获得了排水层最高水位深度的计算方法,并与稳态、瞬态方法进行比较。结果表明,无淤堵时得到的结果与瞬态结果一致,且都趋于稳态结果;淤堵较严重时水位受到显著影响,必须考虑淤堵。通过参数分析发现,前期渗透系数越小（后期越大）、排水距离越长、入渗速度越快、离子浓度越高,则淤堵对水位的影响越严重,同时提出考虑淤堵条件下改进排水系统的设计建议。     

Cause and prevention of well bore clogging by particles

Well bore clogging is caused by accumulation of particles on the well bore. However, all abstracted groundwaters contain particles, but not all wells clog. Apparently, clogging is not caused by the mere presence of particles, but other factors are also involved. Results from on-line well-head readings demonstrate that the clogging rate is not constant: the specific capacity decreases during long abstraction periods and remains constant during intermittent abstraction. Results of particle counts reveal that the particle concentration in the abstracted groundwater shows a peak immediately after switching on the well. This concentration peak is caused by the removal of particles from the well bore that accumulated during the preceding abstraction period. As long as all accumulated particles are removed, no clogging will occur; if not, clogging will occur. Consequently, well bore clogging can be prevented by switching the pump on and off with sufficient frequency to remove the particles accumulated on the well bore during the preceding abstraction period. Moreover, this explanation leads to additional recommendations for well operation, well construction and well design to prevent well bore clogging.