铬污染土壤原位修复技术研究 ——以青海海北化工厂为例

论文摘要

目前,我国地下水、地表水和土壤都受到铬的严重污染,生态环境和人体健康也受到严重威胁。铬污染场地中污染物的含量高,易向周围环境扩散,因此,对其修复成为我国亟需解决的环境问题之一。铬污染场地的污染土壤埋深大且污染严重成为治理的难点。对土壤进行原位处理,借此减轻地下水的污染,成为土壤治理研究的重点。从污染物类型的角度分析,污染土壤中Cr（Ⅵ）主要为水溶性,适合采用淋洗技术。但从土壤类型的角度分析,土壤淋洗技术最适用于多孔隙、易渗透的土壤。研究表明,渗透系数大于10-3cm/s的土壤,可被推荐用土壤淋洗技术进行修复。土壤铬释放率与土壤铬含量有关,随铬含量的增加,土壤铬释放率也随之增加。青海海北化工厂场地污染严重,土壤铬含量特别大,适于选用原位淋洗技术处理。但当土壤铬含量增加到一定值时,铬释放率的增加幅度逐渐降低,直至不变。所以在淋洗后期还需考虑添加淋洗药剂或固定稳定化药剂。根据六价铬的解吸动力学的研究选取了连续漫灌式和间歇漫灌式,又根据现场实地处理深度的需要,选取灌注式,共三种淋洗方式进行研究对比,并建立数学模型,借助COMSOL软件,对土壤和地下水淋洗水分与六价铬迁移进行预测分析。研究结果表明:（1）.污染土壤中Cr主要以酸可提取态存在,其次是可氧化态。在偏碱性条件下调节pH对铬的存在形态与价态影响不大。（2）.偏碱性的土壤,水更为适合做淋洗液。针对青海化工厂,硫酸亚铁与葡萄糖适合做固定稳定化药剂。硫酸亚铁可以快速有效的将六价铬还原;但从环境角度,葡萄糖更适于做固定稳定化药剂。（3）.进行原位淋洗,连续漫灌式可以有效地节约时间,为实际工程减少不必要的开销;间歇漫灌式可以有效地节约用水。同时,连续漫灌式与漫灌式的结合可以充分有效地去除六价铬。（4）.六价铬在砂性土壤中很容易解吸,因此在本次实验模拟过程中,控制六价铬迁移的主要是水的对流和弥散作用。针对化工厂不饱和土壤,溶质运移模型初始压力头为最敏感的参数;需要严格控制参数范围。（5）.采用COMSOL可以模拟地下水流动和不同时间条件下地下水系统中可溶性污染物的动态变化规律,预测污染扩散、污染浓度的时空分布特征,该方法对其它地区地下水污染问题普遍适用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 土壤铬污染概述
• 1.1.1 铬及铬污染
• 1.1.2 铬污染来源和危害
• 1.2 土壤铬污染修复技术
• 1.2.1 植物修复
• 1.2.2 固定/稳定化
• 1.2.3 电动修复
• 1.3 化学淋洗修复技术
• 1.3.1 原位土壤冲洗
• 1.3.2 化学淋洗－地下水抽提复合技术
• 1.3.3 土壤异位清洗技术（Ex-situ soil washing）
• 1.3.4 土壤淋洗的特点及应用
• 1.4 水分、溶质运移方程
• 1.5 论文研究目的和内容
• 1.5.1 目的意义
• 1.5.2 研究内容
• 1.5.3 技术路线
• 1.5.4 论文纲要
• 第二章 研究区域概况及样品采集、处理分析
• 2.1 青海海北化工厂土壤污染情况
• 2.1.1 场地概况
• 2.1.2 污染场地调查
• 2.2 土壤理化性质分析
• 2.2.1 土壤样品的采集及处理
• 2.2.2 分析与测定方法
• 2.2.3 实验结果分析
• 2.3 化学修复中淋洗剂和固定稳定化药剂的选择
• 2.3.1 淋洗药剂作用机理
• 2.3.2 淋洗药剂的筛选
• 2.3.3 固定稳定化药剂的选择
• 2.4 模拟土柱淋洗海北化工厂土壤重金属Cr 研究
• 2.4.1 实验装置和方法
• 2.4.2 实验方法
• 2.4.3 实验结果与分析
• 2.5 小结
• 第三章 六价铬迁移动态模型的建立与运用
• 3.1 基本概念和理论
• 3.1.1 模型建立的基本思路
• 3.1.2 基本概念
• 3.1.3 基本理论
• 3.2 模型的建立
• 3.2.1 水流运动微分方程
• 3.2.2 溶质运移控制方程
• 3.2.3 后处理所用方程
• 3.3 数值模拟结果验证与敏感性分析
• 3.3.1 数值模拟结果验证
• 3.3.2 参数敏感性分析
• 3.4 模拟实际应用
• 3.4.1 工程实例分析
• 3.4.2 地下水流向和六价铬迁移的模拟
• 3.4.3 抽提回灌条件下地下水水力梯度数值模拟
• 3.5 小结
• 第四章 铬污染场地修复方案技术路线
• 4.1 铬污染场地修复目标限值制定
• 4.1.1 土壤环境质量标准
• 4.1.2 修复目标限值确定
• 4.2 土壤修复方案
• 4.2.1 修复工程总体思路
• 4.2.2 修复方案设计
• 4.2.3 表层土壤修复方案
• 4.2.4 深层土壤修复
• 4.3 含铬废水处理方法
• 4.4 地下水的处理
• 4.4.1 地下水的抽提回灌技术研究
• 4.4.2 低浓度污染地下水渗透反应格栅技术
• 4.5 修复方案的经济分析
• 4.6 小结
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 作者介绍