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1、地下水污染原位空氣擾動修復技術模擬實驗研究LaboratorySimulationStudyofAirSpargingforRemediationofGroundwaterPollution作者姓名：宋興龍專業(yè)名稱：環(huán)境工程指導教師：趙勇勝學位類別：工學碩士答辯日期：2015年5月28日摘要隨著社會經濟的快速發(fā)展，土壤和地下水受到的有機物污染越來越嚴重，其中揮發(fā)性有機污染物是重要的一類污染物，發(fā)展土壤和地下水有機污染修復技術對水資源保護和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。在眾多技術當中，原位空氣擾動技術（AirSparging，AS）被認為是去除地下水中揮發(fā)性有機污染
2、物的最有效方法。雖然原位空氣擾動技術已有工程運行實例，但是其設計和運行大多是依據以往有限的場地實踐經驗來確定關鍵的參數，如影響半徑等，缺少作用機理和規(guī)律方面的理論支持。綜合國內外研究現狀，本論文通過可視化二維模擬實驗研究了原位空氣擾動技術運行過程中主要參數的變化規(guī)律，包括最小、最大曝氣壓力，氣流運動方式，曝氣流量，氣體飽和度等。對氣流影響區(qū)域的形狀、大小及氣流分布規(guī)律進行了分析探討，并建立了預測公式，探討了公式所需參數和使用條件。本文取得的主要研究成果如下：(1)多孔介質粒徑級配決定氣流運動方式，當介質有效粒徑D10小于等于0.22mm時為腔室流，D10處于0.
3、42~1.42mm區(qū)間時，為孔道流，D10大于等于2.10mm時為鼓泡流。(2)曝氣壓力與流量成線性關系，且介質粒徑越大，介質的滲透性越好，方程斜率越大。當介質有效粒徑D10從0.22mm增加到4.20mm時，方程斜率從0.0726增大到0.2089。曝氣初始階段，氣體平均飽和度隨曝氣壓力上升而快速增大，但增加的速度逐漸減緩，達到最大飽和度后不再變化，最大值處于49%~76%范圍。(3)影響區(qū)域形狀與氣流運動方式有關。當氣體以腔室流的方式在介質中運移時，影響區(qū)域不規(guī)則，難以刻畫。當氣體以孔道流或鼓泡流方式運移時，影響區(qū)域呈錐面型。影響區(qū)域隨著曝氣壓力的上升而擴展
4、，當超過某一臨界壓力后，影響區(qū)域變化很小，存在一個―穩(wěn)定影響區(qū)域‖，它代表著特定介質粒徑下影響區(qū)域穩(wěn)定的形狀和大小。介質粒徑越大，―穩(wěn)定影響區(qū)域‖越小。(4)影響區(qū)域大小可以采用曝氣角和橫向遷移距離來定量描述，并建立影響半徑預測公式：R=H????+L，建立影響區(qū)域體積計算公式：12?=????????????+3?+3?。公式預測的影響半徑和實際場地觀測值3I對比表明，在均質各向同性介層條件下，預測公式能有效地預測場地條件下的影響半徑。(5)氣流在影響區(qū)域上分布不均勻，在曝氣頭處氣流流量最大，距離曝氣頭越遠，氣流流量越小。提高曝氣壓力或者增大介質粒徑都會增加氣
5、流分布的不均勻性。(6)氣流在影響區(qū)域上的分布符合高斯方程，同一粒徑介質不同壓力下的氣流分布具有相似性，可以進行無量綱分析，進而建立氣流分布預測公式：?/????2???=?+?×????2。2?本論文的創(chuàng)新點在于：（1）通過模擬實驗研究，建立了影響區(qū)域半徑和體積預測公式，并討論了公式所需參數和適用條件。（2）定量表征了氣流在影響區(qū)域上的分布，建立了氣流分布預測公式，并討論了公式所需參數。通過上述研究，為空氣擾動修復技術氣流影響區(qū)域半徑和體積的確定提供了理論計算方法。關鍵詞：原位空氣擾動技術，氣流運動方式，影響區(qū)域預測公式，氣流分布規(guī)律IIABSTRACTInr
6、ecentyears,withtherapiddevelopmentofsocialandeconomy,soilandgroundwaterorganicpollutionismoreandmoreserious.Volatileorganicpollutants(VOCs)areaclassofimportantpollutants,thedevelopmentofefficienttechniquestoremediatesoilsandgroundwatercontaminatedwithvolatileorganiccompoundsisofgreat
7、importancetosustainabledevelopmentofhumanenvironment.Airsparging(AS)hasproventobethemosteffectivemeansofremediatinggroundwaterandunsaturatedsoilsthathavebeencontaminatedwithVOCsinallthepollutedsiteremediationtechnologies.Althoughtherehavealotofinsituairspargingsite,itsdesignandoperat
8、ioncanonlyba
