含水介质中石油的残留及其水理性质研究

论文摘要

含水介质被石油污染之后,其水理性质如界限含水率、持水性、毛细性和渗透性的变化会改变介质的力学性能、持水功能和渗透性能,水分和污染物的运移也会受到影响,从而对地下水的补给和污染物去除带来一定负作用。不同种类的油品在不同类型含水介质中的残留程度不同,对介质性质的影响也不同。因此,本文选取了柴油和原油两种性质差异较大的油品,以壤土和砂为代表性含水介质,首先研究了石油在含水介质中的挥发、入渗过程,确定了石油污染物的残留程度,进而对不同污染程度的石油污染介质的水理性质进行了试验分析,得出结论如下:(1)考察了含油量、风速、温度对柴油和原油在含水介质中挥发速率和挥发残留的影响。结果表明,介质中含油量越高、风速越大、温度越高,挥发速率越大。同种条件下,含油量越高,油品在介质中的残留率越高,对于同一含油率的含水介质,温度和风速越高,挥发量越高,介质中油品残留率越低。挥发是含水介质中柴油含量降低的一个重要因素。(2)对柴油在不同含水率砂柱中的入渗和残留研究发现,随着砂柱初始含水率升高,柴油入渗过程中其所吸持的油量降低。砂初始含水率在0.36%~18%范围内,柴油在砂柱中的残留量在3.31%~11.32%。油污砂柱淋滤后,最终持留量随砂柱初始含水率的升高而降低,最终残留率范围为0.64%~2.68%。(3)柴油在不同含水率壤土中的入渗和残留试验表明,风干壤土中柴油入渗最快,含水率越大柴油入渗越困难,饱和含水率时不能向下入渗。风干壤土的柴油残留率在7.11%~9.71%,含水率为17.33%的壤土土柱中残留含油率为0~2.58%。淋滤试验结果表明,柴油大部分被截留在油污土层下部5cm范围内,壤土对柴油具有较强的截留能力。(4)土颗粒表面对柴油的吸附能力远小于对水的吸附,柴油在壤土中仅仅充当了介质流体的作用,土的塑性指数基本不受柴油含量的影响。含油量高的原油污染壤土颗粒表面被覆裹,引起一种“假性粘度”,土的塑性增强,导致塑限减小而达到流动状态的液限值升高,塑性指数相应突然增大。(5)对于柴油污染砂,在0~6%含油率范围内,随着含油率的增加,砂的持水度降低。含油率继续增大,在砂中持留力较小的油分会随水流出,持水度并不会继续降低。对于原油污染砂,由于原油粘滞性大,黏附在砂粒表面,随着含油率增大,孔隙度减小,持水性能降低。原油对含水介质持水性能的影响较柴油显著。(6)原油在含水介质中的存在大大削弱了介质孔隙对水的毛细力作用,试验中未观察到原油污染介质中毛细水上升;对于砂来说,当砂中柴油含量小于2%时,随着含油率的增大,砂中毛细上升高度减小,大于2%时,毛细水不能上升。对于壤土来说,含油率为12%时仍能观察到毛细水上升,随着含油率增大,毛细水上升速度变慢,最大上升高度越小。(7)石油污染使含水介质渗透性能降低,柴油污染清洁砂后,可使砂渗透系数降低60%左右,柴油污染壤土的渗透系数在8%含油率时比清洁土降低了97%左右;原油含量较大时,不仅使土颗粒变为疏水性,而且堵塞了孔隙,含油量大于8%时,壤土基本不透水。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 石油在含水介质中的迁移残留研究
• 1.2.2 石油污染对含水介质性质的影响
• 1.3 研究内容和技术路线
• 2 供试样品的组成、性质及分析方法
• 2.1 供试样品的组成及性质
• 2.1.1 含水介质的组成及性质
• 2.1.2 油品的组成及性质
• 2.2 油污土样的制备
• 2.3 试验分析方法
• 2.3.1 含水介质中石油含量的测定
• 2.3.2 油污土含水率的测定及校正
• 3 石油在含水介质中的迁移及残留
• 3.1 石油在含水介质中的挥发及残留
• 3.1.1 试验内容和方法
• 3.1.2 结果与讨论
• 3.2 石油在含水介质中的入渗及残留
• 3.2.1 试验内容与方法
• 3.2.2 柴油在砂中的入渗及残留
• 3.2.3 柴油在壤土中的入渗及残留
• 3.3 小结
• 4 石油污染含水介质的水理性质研究
• 4.1 界限含水率
• 4.1.1 试验内容与方法
• 4.1.2 结果与讨论
• 4.2 持水性
• 4.2.1 试验内容与方法
• 4.2.2 结果与分析
• 4.3 毛细性
• 4.3.1 试验内容与方法
• 4.3.2 结果与讨论
• 4.4 渗透性
• 4.4.1 试验内容与方法
• 4.4.2 结果与讨论
• 4.5 小结
• 5 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 创新性
• 5.3 建议
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文