土壤气相抽提作用机制探讨和基本数学模型建立_黄国强

合集下载

dssat模型原理

dssat模型原理

dssat模型原理
DSSAT模型(Decision Support System for Agrotechnology Transfer)是一种基于过程的作物生长模拟模型,可以定量描述作物
生长发育和产量形成过程及其与气候因子、土壤环境、品种类型和技
术措施之间的关系。

该模型是现代农业系统研究的有力工具,为不同
条件下作物生长发育及产量预测、栽培管理、环境评价以及未来气候
变化评估等提供了定量化工具。

DSSAT模型的应用原理主要基于以下几个方面:
1. 土壤水分平衡模块:该模块用于模拟土壤水分动态变化过程,包括
土壤蒸发、作物蒸腾、降雨等作用。

通过输入气象数据和土壤参数,
模型可以预测土壤水分状况,进而影响作物生长和产量形成。

2. 氮素平衡模块:该模块用于模拟作物氮素吸收和土壤中氮素的动态
变化过程。

通过输入氮肥施用量、作物类型、土壤参数等数据,模型
可以预测作物生长过程中的氮素需求和土壤氮素平衡状况。

3. 物候发育模块:该模块用于模拟作物的生长发育过程,包括种子萌发、苗期、花期、成熟期等阶段。

通过输入气象数据和作物类型等参数,模型可以预测作物的生长速率、叶面积指数、干物质积累等指标。

4. 生长发育模块:该模块用于模拟作物生长过程中的形态发育和结构
变化,包括株高、茎粗、叶面积等指标。

通过输入气象数据、土壤参
数、作物类型等参数,模型可以预测作物的生长速率和形态发育过程。

土壤气相抽提(SVE)技术研究进展

土壤气相抽提(SVE)技术研究进展

土 壤气相 抽提 (VE) S 技术 研 究进展
摘要 土壤 气相抽提 ( 、 是石油类土壤及地 下水 污染修复工程 中广泛采用的原位治理技 术。本 文主要介绍 了 S E s ) V 土壤 原位修 复 现场试验性测试 全面 S VE
技术的影响 因素、 系统设计 、 运行机理 以及 现场监测 , 阐述了 S VE技 术及 其理论进展。最后展 望 了该技术 的应 用前景 。 关键词 土壤气相抽提技术
维普资讯
环境保护科学 第 3 卷 2
第6 期
20 年 1 06 2月
土壤气相抽提(V ) S E 技术研究进展
Std o r s n S iVa o x r c in T c n lg u y Pr g e so o l p rE ta t e h o o y o 杨乐巍 ¨ 黄国强。 李鑫钢。 (. 1 天津大学化工学院 天津 30 7) ( . 00 2 ; 2 天津大学精馏技术国家工程研究中心 天津 30 7 ) 0 02
A sr c S i v p re ta t nh sb e d l p l da ni — st raig tc nq ei r cia e ino e r lu b t t ol a o xrci a e nwieya pi sa a o e n iute t eh iu p a t l sg fp toe m n n c d
1 前 言
随着工业化 的进程 , 石油类有机物污染跃居首
土壤 中挥 发 性 有 机 物 ( o teO gncC m V l i rai o - al pu d , O s , on sV C )用真空设备产生负压驱使空气流
过土壤孔隙, 从而夹带 V C 流 向抽取系统 , Os 抽提 4 ] 同 位, 对环境的危害 日益严重。环境保护的重点应该 到地面后收集和处理[。由于新鲜空气的引人 , V 放到防治根本上 , 污染物经不饱和土壤 向饱和区运 时可考虑原位生物降解 。早期 S E主要用于非水 移, 最终迁移至地下水系统, 其治理难度及范围将会

2023年国家重点研发计划大气水土壤公式

2023年国家重点研发计划大气水土壤公式

2023年国家重点研发计划大气水土壤公式2023年国家重点研发计划大气水土壤公式一、前言在当今社会,环境保护和生态平衡越来越受到人们的重视。

作为一个担负着责任的国家,我国也在积极推动大气水土壤保护和治理工作,其中2023年国家重点研发计划提出的大气水土壤公式更是备受瞩目。

本文将针对这一重要主题展开深入探讨,帮助读者更好地理解和关注这一重要计划。

二、什么是2023年国家重点研发计划大气水土壤公式?2023年国家重点研发计划大气水土壤公式,是指根据当前我国大气、水、土壤等环境因素的实际情况,结合现代科学技术,制定适合我国国情的大气水土壤保护公式,以实现生态环境的良性循环和可持续发展。

该公式将综合考虑大气污染、水质保护、土壤治理等多个方面的因素,为相关部门制定科学、合理的环境保护政策和措施提供依据,有助于更好地保护我国的生态环境。

三、为什么2023年国家重点研发计划大气水土壤公式如此重要?环境保护已成为全球性问题,各国都在不遗余力地加强环境治理和保护工作。

我国作为世界上人口最多的国家之一,积极参与全球环境治理,对于全球环境保护事业具有重要的影响力和责任。

制定符合我国国情的大气水土壤公式,对于全球环境治理具有重要的意义。

大气水土壤污染已经成为我国生态环境保护的重点问题。

工业化、城市化进程加快,大气污染和水土壤污染问题日益突出,已经对人们的生活和健康造成严重影响。

制定科学的大气水土壤公式,有助于从根本上解决环境污染问题,保障人民的生存环境和健康。

2023年国家重点研发计划大气水土壤公式的制定,也将为我国环境治理提供更有力的支撑。

通过科学的公式计算和分析,能够更准确地评估环境状况,为环境治理部门提供更有针对性的政策和措施,推动我国环境治理工作向更加科学、专业的方向发展。

四、个人观点与理解在我看来,2023年国家重点研发计划大气水土壤公式的制定,是我国环境治理事业迈出的一大步。

通过科学的公式计算和分析,能够更好地了解环境问题的本质,为环境保护和生态平衡提供更有力的支持。

气相色谱法测定土壤呼吸的原理_概述说明

气相色谱法测定土壤呼吸的原理_概述说明

气相色谱法测定土壤呼吸的原理概述说明1. 引言1.1 概述土壤呼吸是指土壤中的微生物和植物通过供氧与底物反应,释放出二氧化碳(CO2)的过程。

作为土壤生态系统中的一个重要过程,土壤呼吸对全球碳循环和气候变化具有重要影响。

因此,准确测定土壤呼吸速率对于了解生态系统功能、理解碳循环流通以及评估人类活动对环境的影响具有重要意义。

随着科学技术的不断发展,许多方法用于测定土壤呼吸速率。

其中,气相色谱法作为一种常用的分析手段,在测定土壤呼吸方面展现出广泛应用价值。

本文将详细介绍气相色谱法测定土壤呼吸的原理、实验方法与步骤,并分析结果与讨论其在环境保护和农业生产方面的意义。

1.2 文章结构本文共包括引言、原理、实验方法及步骤、结果与讨论、结论五个部分。

在引言部分,将首先概述文章内容,并介绍文章目录结构。

接下来,在原理部分将对气相色谱法概述、土壤呼吸的含义和重要性以及气相色谱法测定土壤呼吸的原理进行详细阐述。

随后,在实验方法及步骤部分将介绍样品收集与处理、仪器设备和条件设置以及分析步骤与操作注意事项。

之后,通过结果与讨论部分对实验结果进行分析解释,并讨论影响土壤呼吸测定结果的因素以及与已有研究的对比。

最后,在结论部分总结文章主要研究发现,讨论研究的局限性和未来发展方向,并探讨这一研究对环境保护和农业生产的意义。

1.3 目的本文旨在介绍气相色谱法在测定土壤呼吸中的应用原理,并提供详细的实验方法与步骤。

通过本文的撰写,可以帮助读者深入了解气相色谱法作为一种常用手段测定土壤呼吸速率的原理,从而更好地评估生态系统碳循环过程和人类活动对环境影响的范围。

同时,本文还致力于探索该研究的局限性,并提出未来发展方向,以期在环境保护和农业生产等领域提供参考依据。

2. 原理:2.1 气相色谱法概述:气相色谱法(Gas Chromatography, GC)是一种常用的分析技术,广泛应用于化学、环境、生物等领域。

其基本原理是通过样品中不同组分在固定相(柱填充物)和流动相(惰性气体)之间的分配与传递过程来实现样品分离和定量分析。

气相抽提法修复油污土壤的影响因素研究

气相抽提法修复油污土壤的影响因素研究

b tt r st eb s e tlt n fo Elvih d n mise u to o l e c b h e u heewa h etv n i i w. o c y a c q ain c ud d sr et ermov lp o e so a oi ,a d te l e rc ud d srb h ao l i a r c s fg s l ne n i a o l e c et e h n i r lto s i ewe nv ntain f w dc n tn W h l ebio a o l x r s er lto s i e e n v n i to o a d g s ln o srt eain hp b t e e i t o a o sa t l o l n a. iet n milc u de p e st ea n hp b t e e tl inf w ao iels ae h h i w a l n
Ma a fi Z e g li F n e o g LuAi WuZ o g o g ne Y ‘ hn a ’ egXu d n i j Xi u h n d n
( K yL b rtr f enE v o me t n c lg, ns yo Edc t n Oca ies yo Chn , ig a , hn o g 2 6 0 ; C l g 1 e a oaoyo Oca n  ̄ n n dE ooy Miir f u ai , e Unvri f ia Q n do S ad n 6 10 2 ol e a t o n t e o Reo re n n i n na E gn e n , h n o gUnv ri f eh oo yZb , hn o g 2 04 ) f sucs dE vr me tl n ier g S ad n ies o T cn lg, io S ad n 5 0 9 a o i y t Ab ta t I re rs ee et f oo s daSpri es eo ers r ge et e es fsivp ret cint h oo y(V , src nodrt gapt f c o ru i’ at l i nt eti f ci ns l ao xr t c lg S E) o h p me c z h on v o o a o en

土壤气相抽提过程中多孔介质扰动的数值分析

土壤气相抽提过程中多孔介质扰动的数值分析
态与环境重点实验室, 吉林 长春 1 3 0 0 1 2 ;2 . 吉林大学环境与资源学 院, 吉林 长春 1 3 0 0 2 6 ;3 . 卡迪夫大学地球与海
洋科学学院, 英 国 卡迪夫 C F 1 0 3 YE )
摘要 : 基于质量守恒与流体达西定律推导水气二相流动的连续性微分方程, 进而结合饱和度~ 相对渗透率~ 毛细压力耦合关系构建二相流动 数学模型, 并建立多孔介质孔隙度变化与水气二相饱和度之间的数学关系, 最终实现多孔介质扰动时空变化的定量表征. 案例模拟分析结果
表 明: 对 于特 定场 地 而言 , 抽 提 影 响带 的空 间形 态与 抽提 真 空度 密切 相关 , 抽提 真 空度越 大 , 影响 半径 及影 响 带 内的气 流速 度 越大 , 本案 例 中 抽提 真 空度在 1 l k P a和 3 1 k P a时 的抽 提 影响 半径 分别达 到 8 . 5 m和 9 m; 在抽提 过程 中, L 隙 度及渗 透 率随 时间 呈现 先 增加 后稳 定 的显著 变
G Y u e - s u o , D O NG L i — q i n ( 1 . K e y L a b o r a t o r y o f We t l a n d E c o l o g y nd a E n v i r o n me n t , No r t h e a s t I n s t i t u t e
化, 达到 稳定 所需 的时 长及其 变 幅则与 离抽 提段 的空 间距 离成 反相关 , 抽提 压力 为 0 . 7 x l 0 Z P a 、特 征参数 C = o . 8的情 景模 拟显 示 : 距 离抽 提
段1 n l 的P 1点在 约 4 0 mi n后孔 隙度 达到 稳定 、增 幅为 0 . 0 3 8 7 , 而 较远 的 P 4点, 距抽 提段 水平 距离 为 3 m, 约在 6 0 m i n后达 到稳 定 、增幅 为 0 . 0 0 3 1 , 相应 地, P l 和P 4点介质 渗透 率分 别从 1 . 1 8  ̄ 1 0 。 m 增加 至 2 . 2 2 x 1 0 。 与1 . 2 5 x 1 0 0 m2 ; 在相 同抽提 压力 下, 孔 隙度增 幅与 关键 参数 C 值 成 正相关 , 抽提 压力 为 O . 9 x 1 0 P a 、 C . 1 和0 . 8时 的孔 隙度 最大 增 幅分别 约 为 0 . 0 0 9 和0 . 0 5 5 ; 相 同参数 C 条件 下, 孔 隙度增 幅 与抽提 压

【doc】土壤气相抽提(SVE)技术研究进展

【doc】土壤气相抽提(SVE)技术研究进展

土壤气相抽提(SVE)技术研究进展环境保护科学第32卷第6期2006年12月土壤气相抽提(SVE)技术研究进展StudyProgressonSoilVaporExtractionTechnology杨乐巍¨黄国强.李鑫钢.(1.天津大学化工学院天津300072);(2.天津大学精馏技术国家工程研究中心天津300072)摘要土壤气相抽提(s,)是石油类土壤及地下水污染修复工程中广泛采用的原位治理技术.本文主要介绍了SVE技术的影响因素,系统设计,运行机理以及现场监测,阐述了SVE技术及其理论进展.最后展望了该技术的应用前景.关键词土壤气相抽提技术土壤原位修复现场试验性测试全面SVE AbstractSoilvaporextractionhasbeenwidelyappliedasanin—situtreatingtechniqueinpracticaldesignofpetroleum contaminatedsoilandgroundwaterremediation.Theeffectfactors-systemdesign,operatio nprinciples-andsystemmonito—ringofSVEaremainlydiscussedinthepaper.Fu~hermore-techniquesandtheoreticsofSVE arealsoreviewed.Application ofSVEtechnologyinthefutureisforeseenattheendofthepaper.KeywordsSoilV aporExtractionTechnologySoilRemediationIn—SmPilol—TeslFulI—ScaIeSVE1前言随着工业化的进程,石油类有机物污染跃居首位,对环境的危害日益严重.环境保护的重点应该放到防治根本上,污染物经不饱和土壤向饱和区运移,最终迁移至地下水系统,其治理难度及范围将会大大增加,因而不饱和区土壤的污染治理尤为重要.土壤气相抽提(soilvaporextraction,SVE),也称"土壤通风[1]''或"真空抽提",是一种新兴的土壤原位修复技术.因其对石油类污染土壤及地下水的治理的有效性和广泛性,使之正逐渐发展为一种标准的环境修复技术,被美国环保局(Ⅱ,A)列为"革命性技术"大力倡导应用[.近年来,SVE又开始深人到生物修复与地下水修复等多学科交叉领域.SvE影响因素复杂,目前对SVE过程中流体的运移机制,污染物传质机理和现场综合的数学模拟方面需投入大量基础研究工作.2土壤气相运行机理及场址调查2.1SvE中土壤气相运行机理SVE的运行机理是利用物理方法去除不饱和收稿日期:2o06一O1—1O作者简介:杨乐巍(1972一),男,甘肃兰州人,硕士研究生. 一62一土壤中挥发性有机物(V olatileOrganicCom-pounds,VOCs),用真空设备产生负压驱使空气流过土壤孔隙,从而夹带VOCs流向抽取系统,抽提到地面后收集和处理[4].由于新鲜空气的引人,同时可考虑原位生物降解.早期SVE主要用于非水相液体(non—aqueousphaseliquids,NAPLs)污染物的去除[5],目前也陆续应用于挥发性农药污染物充分分散等不含NAPI的土壤体系[6].2.2SVE修复效果的影响因素文献报道中SⅦ修复效果的影响因素主要有以下几方面:土壤的渗透性;土壤的渗透性影响土壤中空气流速及气相运动.土壤的渗透性越高,气相运动越快,被抽提的量越大.地下水在土壤中的渗流性质(水力传导性质)取决于流体(水)的物性与土壤介质性质(渗透率).Frank等[7]研究认为,气体在土壤的通透性为主要因素,是设计s,装置的标准.土壤湿度及地下水深度:土壤水分对sVE修复效果的影响很大,普遍认为增加土壤含水率后会降低土壤通透性[引,不利于有机污染物的挥发. Fischer等[用砂土箱在不同土壤含水率条件下做土壤气相抽提(SVE)技术研究进展杨乐巍了SVE实验,通过对实验数据和模型计算,讨论了此标准对SVE优化设计的应用.BohnE加对此研究表明:当SVE抽气速率过大时,土壤湿度降低能降低净化效率.土壤结构和分层(土壤层结构的多向异性):土壤结构和分层是影响气相在土壤基质中的流动程度及路径.其结构特征(如夹层,裂隙的存在)使得优先流的产生,若不正确引导就会使修复效率降低.气相抽提流量和Darcy流速:不考虑污染物由土壤中迁移过程的限制时,抽提流量将正比于去污速率.Crow[11]和FallE挖]等在汽油泄漏处设计了现场去污通风系统,结果表明:随着气流增加,汽油蒸汽去除速率也增加.根据Darcy定律,土壤气相渗流速度与抽提的压力梯度成正比.蒸汽压与环境温度:SVE技术受到有机污染物蒸汽压影响很大,低挥发性有机污染物不宜使用SVE修复.而决定气体蒸汽压的主要因素是环境温度,温度对纯有机物蒸汽压影响可由Antoine方程决定¨].2.3场址调查及评估场址特征描述及修复调查是对土壤和地下水修复项目的必要程序.通常需要经过场址特征描述及修复调查(RI),才能确定污染的程度或范围. 场址特征描述是确定场地相关有害污染治理的条件.RI活动由场地修复和额外收集数据组成EM]. RI活动通常包括以下内容:移除诸如储油罐泄漏的污染源;安装抽提及地下水监测井;土样及地下水水样收集和分析;含水层测试.通过以上活动,收集以下数据:目前污染土壤和地下水的类型; 收集样本中的污染物浓度;自由漂浮产品或重质非水相液体(DNAPIs)垂直和平面分布范围;土壤特性包括土壤类型,密度,湿度含景等;地下水位的提升;收集含水层测试中水位降低数据.场址调查可获得有关场址的历史及水文地质条件(判断地下水流向),包括场址计划,钻孔日志, 土壤及地下水品质数据,地下水潜水位.气体调查可为土壤的污染程度和范围提供依据.3S,系统设计SVE技术的主要优点之一是体系设计相对简单.SVE优越于其它如生物处理或土壤冲洗等技术它不需要复杂的设计或特殊的设备,就会达到体系最佳的效率及污染物的去除效果.3.1决定SVE系统设计因素决定sVE系统设计的三个主要方面:污染物的组成和特征;气相流通路径及流动速率;污染物在流通路径上的位置分布.SVE设计的基本信息:空气的渗透性:评估土壤特性;现场试验测试. 污染物的特性:DNAPL的组成;挥发性(蒸汽压,亨利常数等).空气流动:地层构成;所需不透性覆盖层;地下水水位线及所需泵量.SVE系统的设计基于气相流通路径与污染区域交叉点的相互作用过程,其运行应当以提高污染物的去除效率及减少费用为原则.抽提体系是SVE设计的核心,抽提体系的选择常见方法有:竖井;沟壕或水平井;开挖土堆.其中竖井应用最广泛,抽提具有影响半径大,流场均匀和易于复合等特点而最为常见,适用于处理污染至地表以下较深部位的情况.工程应用中根据污染源性质及现场状况可确定抽提装置的数目,尺寸,形状及分布, 并对抽气流量及真空度等操作条件加以控制. SVE系统中的关键组成部分为抽提系统.其抽提井及监测井的结构见图1.一水泥一硼润土灰浆垩錾料(如硼润————ABS管(内径6om外径6-3cm)透过性填料(如砾砂)ll--…:TF)一R.:l一堵头l间距l5.宽!i2mm地下水稳定水位线l…………………一…..露度一目一霹.监测井EWl一抽:醴井抽提井及监测井剖面图(期圈1典型SVE累统抽提井殛监测井的结构选择抽提井的数量及位置是SVE系统设计的主要任务之一.影响半径(RODE]被认为是SVE设计最重要的参数.精确的ROI值由稳态(中试) 试验确定.抽提井及监测井的压力降数据可以作图以确定影响半径.抽提井的设置应使得其影响半径相互交迭以完全覆盖污染区.设计SVE系统[1]时也应考虑地下水水位的波动(如水位随季节变化),因为水位的上升会浸没一些污染土或井屏的一部分而使得空气流动失效. 这种情况对于水平井尤其重要,因其井屏与水位线是平行的.地表密封是为了阻止地表水下渗,减少一63一最聪∞=兮m加环境保护科学第32卷第6期2006年12月气相逸出,阻止空气流动的垂直短路,或增加设计的影响半径.3.2初步(试验性J研究[17]试验性研究是SVE设计阶段的极其重要的部分.它所提供的数据对于设计全面SVE系统是必要的,同时也为SyE运行早期被抽取的VOCs浓度提供信息.初步(试验性)研究被推荐来评估任意场址的SVE修复效果.初步(试验性)研究包括短期(1到30d)从单个抽提井中抽提气相,同时可以有监测井的存在.但是长期试验性研究(6个月以上)常利用多个抽提井,适合于较大场址.应用不同的抽提速率及井头真空度可以确定最佳操作条件.气相浓度,气相抽提速率及真空度数据也可用于设计过程中抽提及治理设备的选择.在某些场合下,采用如HyperV entilate(EPA,1993)的井屏模型可能适合于评估SVE的潜在修复效果,也可用于确定SVE在场址的可行性,评估空气的渗透性测试,估计所需的最少井数目.现场中试(现场设计试验),以获得工程现场第一手的设计资料和参数.中试主要内容包括:测定土壤空气渗透率,气相抽提范围半径,抽提气体的浓度和成分,所需空气流量,真空水平,真空泵功率,估计修复时间和成本等.中试实验系统组成L1.]见图2,包括气相抽提井,真空泵,至少三个观察点,气相后净化处理系统,流量计,真空表,取样点,取样装置,分析仪器(如气相色谱)等.eJ_1]厂1f气桕土壤类型l,一喜一一喜,二土翊睽,害,耋me"……………………….圈2中试实验系统组成示意初步(试验性)研究测试数据由以下因素确定:井的有效影响半径;土壤不饱和区的固有渗透性;单位长度井屏的流动速率;土壤污染及流动速率的范围.一64—4系统运行及监测4.1SVE系统的运行SvE系统一旦设计,组建,安装完成,要建立起稳态流需要系统运行几小时到几天,这取决于土壤构成及空气渗透性.土壤中VOCs的抽提速率通过尾气或流动中的取样测量单位时间的质量流量.许多研究显示V oCs的抽提速率开始很高,但由于传质及扩散的限制随时间增加会逐渐减少. 由于扩散速率慢于流动速率,连续操作的去除速率随时间而下降.4.2SVE系统监测SVE的运行必须监测以保证有效运行及确定关闭系统的合适时间.推荐测量和记录以下参数: 测量日期及时间;每个抽提井及注射井的气相流动速率;测量仪器可采用不同的流量计,包括皮托管, 转子流量计等;每个抽提井及注射井的压力监测用压力计或真空表读数;抽提井的气相浓度及组成分析可采用总石油烃分析仪;土壤及环境空气的温度;水位提升监测通过安装在监测井内的电子传感器测量;气象数据,包括气压,蒸发量及相关数据.4.3气/水分离装置及排放控制系统的设置气/水分离装置的设立是为防止气相中的水或沉泥进入真空泵或引风机而影响系统的运行.排放控制系统是SvE系统收集的气相中的污染物在排放到大气之前必须进行处理.用活性炭吸附是近年来处理含挥发性有机物气相的常用技术. 5土壤气相抽提技术及其理论的研究进展svE工程技术最早由美国TerraVac公司于1984年开发成功并获得专利权,逐渐发展成为8O 年代最常用的土壤及地下水有机物污染的修复技术.综合SVE的应用效果,该技术有成本低,可操作性强,可采用标准设备,处理有机物的范围宽,不破坏土壤结构,不引起二次污染等优点.早期对SVE技术的研究集中在现场条件的开发和设计, 这主要依赖于场址状况,工程类型,操作参数等与有机物性质和污染程度的关系.多孔介质气体流动模型的现场应用.Baehr等人n.]利用空气流动模型应用于现场抽提条件下的气相泵吸试验,预测了全面泵吸试验的空气渗透性."局部相平衡"(IocalEquilibrium).Baehr等人采用局部传质模型(包括达西定律)做了实验室一维土柱实验,为现场多维不饱和区的气相抽提土壤气相抽提(SVE)技术研究进展杨乐巍的空气流动模型的建立提供了基础.Marley等人先后提出和发展了所谓"局部相平衡"(IocalEqui- librium)思想,采用亨利模型的假定把气相中的有机物浓度有液相和吸附相中的浓度建立相平衡的关系,亨利模型在很多场合特别是有机物浓度高时的去除率计算中与实际情况较吻合,使这一理论成为了SVE理论的主导思想.6结束语土壤气相抽提技术由于其在环境修复领域具有有效去除VOCs及易于操作和运行等优点,目前已被发达国家广泛应用于土壤及地下水修复领域的实际工程中,并与其它如生物通风,空气喷射,双相抽提,热强化,生物修复等原位修复技术相结合及互补形成了SVE增强技术[...,日益成熟完善.在国外(如美国USEPA及USACE)已成功应用于工程实际中,积累了不少的经验.国内研究起步较晚,实验室土柱通风实验的研究目前已做了不少工作,但对场址调查,现场试验性测试,中试研究工作做的不够.至于SVE的最终目标一全面修复我国仅在台湾地区有初步尝试.综上所述,土壤气相抽提技术有着广阔的应用前景及市场潜力,在进行基础理论研究的同时需要进一步加强现场技术应用的研究.参考文献I.U.SEnvlmnmentalProtectionAgency(EPA).Developmentof RecommendationsandMethodstOSupportAssessmentofSoilV entingPerformanceandClosure:officeofResearchandDevel—opmentWashingtonDC20460.EPA/6OO/R--O1/070,September 2001.2.黄国强.土壤气相抽提过程中有机物的传质机理及数值模拟的研究[A].天津大学博士论文,2002.3.U.SEnvironmentalProtectionAgency(EPA).1991a.SoilV aporExtractionTechnology:ReferenceHandbookCincinnat—i.OH£OfficeofRes~rchandDevelopment.EPA/540/2—91/003.4.黄国强.李凌,李鑫钢.土壤污染的原位修复[J].环境科学动态,2000,(3)l25~27.5.夏眷林.有机污染土壤的通风去污技术[J].环境科学, 1995,(15)l246~249.EPAReport.Bestmanagementpmctices(BMP)forsoils treatmenttechnologies.EPA53O—R一97一OO7,1997.7.FrankU.Reinediationoflowpermeabilitysubsurfaceformations byfracturingenhancementofsoilvaporextraction.j.Hazard. Mater.,1995,(4o):191~201.8.ParkerJC,RJLenhard,TKuppusarny.Aparametricmodel forconstitutivepropertiesgoverningmultiphaseflowinporous media.WaterResour.Res.,1987,(23):618~624.9.FicsherU,RSehulin.MKeller.Experimentalandnumericalin—vestigatlonofsoilvaporextractiomWaterRecur.Res.,1996, (32):3413~3427.10.BohnHLV aporextractionratesfordecontaminatingsoils. PollutionEngineering,1997,(29),52~56.II.CrowWL,ERAnderson,EMinugh.Subsurfaceventingof vaporsemanatingfromhydrocarbonproductongroundWater. GroundWaterMonitor.Rev.,1987.(7):51~57.12.Flal1EWIn—situhydrocarbonextractionIacasestudy.Haz—ardousWasteContaminant,1989,(1):1~7.13.J.八迪安编,尚久方等译.兰氏化学手册I-M'].北京.科学出版社,1991.14.U.SEPA,SiteCharacterizationforSubsurfaceRemediation. EPA625/R--91/026,U.&EPA,WashingtonDC,1991.15.Johnson.P.CandIL八Ettinger.Considerationsforthede—signofinsituvaporextractionsystems;radiusofinfluenceVS. goneofremedration.GWMR,Spring1994,123~128,1994.16.Johnson,PtC,CCStanley,M.W.Kemblowski,,Aprac—tiealapproachtothedesign.operation,andmonitoringofin—situsoilventingsystems,GroundWaterMonk.Rev.,10(2):159~178.1990a.17.EPA,1991.SoilV aporExtractionTechnologyReference Handbook,既,A,lL.Cincinnati,OH.八PedersonandJ.Curtis,Editors,EPA/540/2--91/003.18.张锡辉.水环境修复工程学原理与应用[M].北京.化学工业出版社,2002.19.Baehr.八L,Hoag,G.E,Marley,M.C1988.RemovingV olatileContaminantsfromtheUnsaturatedZonebyInducing AdvectiveA.r—PhaseTransport.JournalofContaminantHy—drology,4{1~2.2O.U.SEnvironmentalProtectionAgency(EPA).Analysisof SIectedEnhancesForSoilV aporExtractionlofficeofSolid WasteandEnge~yResponse(5102G).EPA--542一R一97—007.一65—。

气相抽提技术修复石油类污染土壤的研究进展

气相抽提技术修复石油类污染土壤的研究进展
图 "!MkW操作系统示意 =<1E"!=@IX^?<91,90 INP*>MkWSKSP>0
EFE D 修 复 原 理 kC+S在土壤中主要有 & 种存在形式%气相)溶解
相)非水相 流 体 ! g[J3$ 相) 吸 附 相( 气 相 是 指 污 染 物挥发进入气体的部分"溶解相是指污染物溶于水的
土壤修复
MkW主要用于挥发性较强的有机污染修复"且 要 求土壤质地均一)渗透性好)孔隙率大)含水率小及地 下水位较低( 表 " 给出了 适 用 于 MkW修 复 的 污 染 场 地和污染物的部分参数条件*/+ (
表 ED土壤气相抽提技术" #.,# 的适用场合 ’;7M>E D ’S>;UUMQ<;9QAR:;R]>AP8AQMO;UA:
CD引D言 随着经济社会快速发展"石油及其产品的需求量
不断增 大"诸多 原 因 致 使 石 油 类 污 染 土 壤 日 益 增 多" 已经成了亟待解决的重大环境问题( 刘五星等*"+ 调 查发现"部分油田 区 土 壤 受 石 油 污 染 严 重" 其 中 在 油 井周围 "’’ 0内采集的绝大多数土样中石油含量远 高于临界 值 ! /’’ 012i1$ ( 石 油 类 污 染 土 壤 分 为 异 位修复和原位修复( 前者先将污染土壤挖出"再进行 后续处理"简单易行"但容易造成二次污染"且修复费 用较高"一般适用 于 小 规 模 或 重 污 染 土 壤 的 修 复# 后 者 最 常 用 的 是 气 相 抽 提 技 术 ! SI<@R94I,>ZP,9AP<I:" MkW$ "因具有设备简单)操作灵 活)净化效率 较高)对 周围环境危害小)治理费用低等特点"是石油类污染 土壤修复技术研究热点之一*#+ ( E D #.,概 述

土壤气相抽提(SVE)技术在污染场地土壤修复中的应用

土壤气相抽提(SVE)技术在污染场地土壤修复中的应用

土壤气相抽提(SVE)技术在污染场地土壤修复中的应用2.陕西省西安市生态环境局长安分局环境监测站 710100摘要:随着我国工业化、城市化、农业集约化的不断发展,土壤资源的利用及保护问题日益突出。

大量未经科学处理的污水直接灌溉农田、化学农药的施用及残留、生活垃圾和固体废物的简单填埋等活动都在直接或间接的污染着人类赖以生存的土壤资源。

另外,工业企业搬迁地块的污染场地土壤修复问题也受到各地政府和居民的高度重视。

因此,必须采取科学有效的土壤修复措施,加强土壤污染修复治理。

目前,土壤气相抽提(SVE)技术具有操作简单、投入成本低、对附近的环境产生影响较小,高效修复效果等优点,被广泛应用在污染场地的修复阶段中。

本文主要通过对土壤气相抽提(SVE)技术的基本概述、适用性与实际的应用进行分析,以期提供相应的参考。

关键词:土壤气相抽提(SVE)技术;土壤修复;技术应用引言:近年来我国土壤污染程度日益严重,政府对农业用地、矿业用地、工业用地、搬迁企业用地等污染地块的土壤修复要求更加严格规范。

土壤气相抽提(soilvaporextraction, SVE),也称叫做“土壤通风”或“真空抽提”,属于土壤原位修复技术,第一次的应用出现在上个世纪70年代末,因其对石油类污染土壤修复效果显著得以广泛推广,同时,SVE技术在操作上具有操作简单、投入成本低、对附近的环境产生影响较小,高效修复效果等优点[1]。

1.SVE技术概述SVE技术主要由抽提系统、尾气处理系统及中央控制系统三部分组成。

抽提阶段使用真空泵的抽提进而使土壤孔隙中挥发性有机物(VOCs)流向抽取系统,经过这个步骤可以促使污染物发生变化后转变成气态并与空气同时被抽出来。

在这样的方式下可以快速去除污染物,起初这项技术主要应用于非水相液体(NAPLs)污染物的去除,目前也应用于挥发性农药污染物充分分撒等不含NAPL的土壤体系中。

2.SVE的适用性SVE技术主要适用于挥发性较强的有机污染物修复,并且要求土壤质地均一、渗透性较好、孔隙率较大、含水率较小及地下水位低。

土壤气相抽提技术在有机物污染场地中的研究及应用进展

土壤气相抽提技术在有机物污染场地中的研究及应用进展

土壤气相抽提技术在有机物污染场地中的研究及应用进展高玉苗;刘冠军
【期刊名称】《天津化工》
【年(卷),期】2024(38)2
【摘要】本文对土壤气相抽提技术的原理进行了概述,并分析总结了其主要影响因素,介绍了该技术与其他技术联合应用的原理及应用实例,旨在为气相抽提技术在挥发性及半挥发性有机污染场地的修复应用提供参考。

【总页数】3页(P4-6)
【作者】高玉苗;刘冠军
【作者单位】天津渤化环境修复股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ09
【相关文献】
1.土壤有机物污染异位气相抽提技术研究
2.气相抽提与氧化压裂技术结合在有机污染土壤修复工程中的应用
3.气相抽提技术在有机物污染场地中的应用
4.苯系物污染土壤热强化气相抽提技术研究
5.土壤气相抽提技术修复柴油污染场地示范研究
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

气相抽提法去除土壤中的苯和乙苯

气相抽提法去除土壤中的苯和乙苯

表l苯、乙苯理化性质
Table l
Physicochemi姐I properti龋0f benzene and ethyIbem伽【e
Sample
pH篙,筹。甓=2 B?颦:ic
/g。cm。 8.48 4.85 6.76 O.54 O.95 2.01 2.65 2.70 2.70 I.30 1.59 1.54
Reeeiw蚰date:2009一03—25.
Con惯poⅡding aⅡthor:Prof. LI Fasheng,lifs@craes.org.cn,
ZHOU Youya,zhouyy@craes.org.cn
Fo¨dati蚰it哪:
supported by the Key Projects
During
Vapor
was 1 6.8%at the 600 ml・min一1
flow
rate
for the binary mixture.Control experiments indicated that soil type and soil organic matter
were also kev factors in SVE. Key words: soil vapor extraction; red earth; fluvo—aquic soil; black soil; benzene; ethylbenzene
mm,膜厚O.5 pm),配氢火焰检测器
(FID)。
自行设计加工的,不同的是其他研究室一般采用单 柱,而本研究采用的是三组不锈钢柱,通过阀门控 制各个柱子既可独立也可同时使用。由空气压缩 机、过滤器、稳压罐、气体流量计、实验土柱、活 性炭柱和气体管道等组成(图1)。土柱采用9510×

有机污染物的影响因素研究

有机污染物的影响因素研究

有机污染物的影响因素研究维普资讯 ////0>. . . .第卷第期环境工程学报年月土壤气相抽提法去除红壤中挥发性有机污染物的影响因素研究贺晓珍周友亚汪莉谷庆宝李发生.北京科技大学土木与环境工程学院,北京 ;.中国环境科学研究院土壤污染与控制研究室,北京摘要土壤气相抽提技术是一种安全、经济、高效的土壤治理技术,广泛应用于不饱和土壤中挥发性有机污染物的去除。

本实验以我国南方典型土壤红壤粘性较大的土壤为实验土样,选用最常见的挥发性有机物苯作为污染物,采用一维土柱通风模拟过程,研究了通风流量、土壤含水率以及间歇操作对苯污染红壤去污过程的影响。

结果表明,在各土柱垂向气相中苯浓度变化趋势一致,通风初期浓度迅速降低后进人长时间的拖尾阶段,拖尾阶段初期进行间歇操作可降低能耗达到较经济的治理效果。

通风流量与土壤含水率是影响净化时间和修复效果的重要因素,两者均存在最佳值。

当通风流量为/ ,含水率为 . %时本实验净化时间降低为 ,去除率为 . %,达到了最佳的治理效果。

关键词土壤气相抽提红壤苯通风流量土壤含水率中图分类号文献标识码文章编号 ? . , ,. , , ,, . ? . .,., . .. , , . ../ . %. ; ; ;;一随着石油工业的高速发展,在石油化工生产区、些进展,但效果并不理想,因此,开发经济有效的加油站和汽修厂等地,由于输油管道、储油罐渗漏, 挥发性有机物污染土壤治理技术是当务之急。

含油污水排放,落地油等原因,使大量油类污染物进基于处理时间、成本、适用条件及处理过程危害入土壤,导致土壤污染,不仅破坏了土壤本身的生态系统,对地下水资源也构成威胁¨’。

这些污染物,基金项目:“十一五”科技支撑计划资助项目尤其是其中大量的挥发性有机物,如苯系物,还具有收稿日期:? ? ;修订日期:? ?作者简介:贺晓珍 ~ ,女,硕士研究生,主要从事污染场地修致癌、致畸、致突变等作用,并易于在生物体内富集,复研究工作。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

*国家自然科学基金资助项目(批准号:20276048)­通讯作者作者简介:黄国强(1973~),男,工学博士,主要研究方向为传质分离过程和土壤、地下水修复工程。

E -mail:hgq tju@si na.co m 收稿日期:2003-05-27;收到修改稿日期:2003-09-30土壤气相抽提作用机制探讨和基本数学模型建立*黄国强 李鑫钢 徐世民­(天津大学化工学院,天津 300072)摘 要 土壤气相抽提(SVE)是全球石油污染土壤修复的迫切需求下应用的新兴原位技术,其理论相对滞后,有必要进行系统研究。

SVE 涉及多学科交叉,土壤体系中包含了物质在气)液(水))液(油))固等多相间各种复杂的迁移、转化和物理化学行为,本文根据多孔介质流体动力学理论和化工传递原理分析了气相抽提过程中污染物的迁移机制和多相传质关系,在近实际假设条件下提出了一套任意维数下SVE 基本数学模型,严格导出了土壤体系中流体的运动方程、污染物质量方程和污染油的衰减方程等主要控制方程,研究结果可作为SVE 理论分析和工程设计的基础。

关键词 土壤气相抽提;机制;数学模型;传质;连续介质理论中图分类号 S15216,TQ02811 文献标识码 A大宗石油产品等挥发性有机物(VOCs)对土壤的污染成为影响全球环境的重要问题之一。

土壤气相抽提(Soil vapor extraction,SVE)是十几年来全球清除土壤中石油组分污染的新兴技术,在美国等世界各国均有成功修复实例。

SVE 主要基于污染物的原位物理脱除,通过在包气带抽提气相来强迫土壤空气定向流动并夹带VOCs 迁移到地上得以处理,该技术具有低成本、高效率、原位处理等显著特点,美国EPA 证明其大大优于传统修复技术[1],国内相关报道也显示其值得我国推广[2]。

SVE 过程涉及土壤动力学、环境工程学和化学工程等交叉领域,尤其是体系中污染物在固)液(水))液(油))气相间存在各种复杂传质关系和迁移机制,进行完全的理论描述十分困难,现有工程技术过多依靠经验。

本文在宏观平均的连续介质理论和化学工程理论基础上,结合作用机制和一定的近实际假设来推导建立SVE 过程的一种基本数学模型。

1 SVE 作用机制111 污染物在土壤各相中的分布油污染土壤中,污染物除了以油相或自由液态(NAPL)存在外,还分布于土壤气相、土壤水相、土壤固相中。

对SVE 过程的描述应考虑污染物在以上各相中的迁移转化及相间的传质过程。

首先考虑NAPL )土壤气相)土壤水相间的质量传递关系。

当NAPL 进入地下环境后,将挥发至土壤气相并同时溶解于土壤水中。

在理想和平衡条件下,挥发过程由污染物的饱和蒸汽压所控制,而溶解过程由饱和水溶度所控制;若NAPL 为多组分体系,则蒸汽压和溶解度可由Raoult 定律和Henry 定律确定;当NAPL 相全部消失,则挥发过程仅由Henry 定律描述。

一般非平衡关系可能更符合SVE 实验中表现出来的抽提浓度的拖尾效应,一些文献报道采用一级动力学传质关系可以足够精确地描述这种非平衡关系[3]。

其次,再考虑污染物在土壤固相中的输运关系。

一般来说,在水相和气相中的污染物均可与土壤固相发生吸附/解吸关系。

对于液(Water ))固吸附,可采用一般的吸附等温常数K d 的关系描述。

对于SVE 中的气)固吸附,通常情况下,由于土壤固相表面均有水膜覆盖[4],气、固相几乎没有相界面存在,因而可忽略该过程;虽然Culver 等[5]在非常干燥的土壤体系中采用了一个污染物气相分配系数K g 描述气固吸附过程,并评价了由此对SVE 过程的影响,但在实际的SVE 修复中,土壤水分含量一般不低于Culver 等所描述的状况。

第41卷第3期土 壤 学 报Vol 141,No 132004年5月AC TA PEDO LOGI CA SI NICAMay,2004112包气带土壤中污染物的迁移机制在包气带土壤中,污染物蒸汽的迁移输运机制(不包括相间传质)存在多种形式,主要有如下几种:气相中压力诱导的对流,即在压力梯度下的对流,可能由于地质和气候等自然条件下的压力变化造成,也可能由SVE的真空系统诱导产生;气相中密度诱导的对流,由蒸汽的密度差异及梯度造成;气相中的扩散;水相中的扩散。

虽然一些研究显示,在某些场合(如高渗透性介质中)气相中密度诱导的对流可能是重要的迁移机制[6],但对SVE体系,通常压力诱导远大于密度诱导的影响,后者可以忽略。

另外,由于污染物在气相中的扩散系数比水中的扩散系数要高出4个数量级左右,因而水相中的扩散也可忽略。

这样,SVE过程中污染物的迁移机制主要考虑气相中的压力诱导对流和扩散两种形式。

特别对于分层土壤的SVE修复中,污染物由低渗透层向高渗透层的扩散将成为操作后期的主要迁移机制。

2理论基础和基本假定211SVE模型基础)))宏观平均连续介质理论为推导建立SVE的数学模型,本文采用的物理基础建立在多孔介质宏观平均的连续介质理论上。

根据多孔介质流体动力学理论[7],可通过孔隙率和表征体元的定义将多孔介质用一种假想的连续介质所代替。

运用连续介质方法后,多孔介质和流体可看成是/互相穿插0的,即空间上任意一点均被所有流体组分和多孔介质所同时占据。

有了假想的连续介质在各自表征体元上的平均变量和参数,就可借助类似于流体在自由空间流动的偏微分方程描述多孔介质中流体的流动现象。

212基本假定为理论描述SVE过程,并使之能够求解,需对这一复杂过程作近实际简化假设。

本文建立SVE 基本数学模型的假定条件如下:流动与传质在恒温下进行;忽略水蒸气在土壤气相中的存在;只考虑土壤气相的运动,土壤水和NAPL视为停滞流体;SVE 过程中不考虑地下水水位变化及土壤中水分散失;土壤固相视为不可压密介质,土壤气相及有机物蒸气均视为理想气体,多组分NAPL视为理想溶液;污染物在气液(Water)固相界面处的局部相平衡为Henry模式;忽略毛细作用力对有机物蒸汽压的影响。

3SVE基本数学模型建立这里对SVE过程的数学描述建立在宏观平均上连续介质中流体及组分的质量和动量微分衡算基础上,由于体系为恒温过程,因而可暂不考虑能量方程。

为不失一般性,这里讨论在任意维数下,污染体系(RE V)中含有1,2,,,i,,等任意个多组分NAPL的一般化情况。

311连续性方程31111土壤气相的质量微分方程气相中污染物i组分的连续性方程为:W5(S g Q g f i g)5t=-ý#(Jig)+I i gN+I i gw+I i gs(1)式中,W为土壤总孔隙率;S g为气相饱和度;Q g为气相质量密度(M L-3);f i g为气相中i组分的质量分率;J i g为气相中i组分的质量通量(M L-2T-1);I i gN、I i gw、I i gs分别为单位体积土壤中NAPL-气、水-气、固-气相间传质速率(M L-3T-1)。

气相中空气的连续性方程:W9(S g Q g f a g)9t=-ý#(Jag)(2)式中,f a g为气相中空气的质量分率;J a g为气相中空气的质量通量(M L-2T-1)。

整个气相的连续性方程为方程(1)所包含的i 个等式和方程(2)的加和形式。

31112土壤水相的质量微分方程土壤水相中污染物i组分的连续性方程为:W9(S w Q w f i w)9t=IiwN+Iiwg+Iiws(3)式中,S w为水相饱和度;Q w为水相质量密度(M L-3);f i w为水相中i组分的质量分率;I i wN、I i wg、I i ws分别为单位体积土壤中NAPL-水、气-水、固-水相间传质速率(M L-3T-1)。

土壤水相中水的连续性方程:W9(S w Q w f w w)9t=0(4)式中,f w w为水相中水的质量分率。

假定水相的质量密度恒定,又由于油污染物在水中的溶解度不大(f w w U1),方程(4)可写成:9S w9t=0(5)整个水相的连续性方程为方程(3)所包含的i 个等式和方程(5)的加和形式。

3期黄国强等:土壤气相抽提作用机制探讨和基本数学模型建立39531113 NAPL 相的质量微分方程 NAPL 相中污染物i 组分的连续性方程为:W 9(S N Q N f iN )9t=I i Ng +I i Nw +I i Ns(6)式中,S N 为NAPL 相饱和度;Q N 为NAPL 相质量密度(M L-3);fiN为NAPL 相中i 组分的质量分率;I i Ng 、I i Nw 、I iNs 分别为单位体积土壤中气-NAPL 、水-NAPL 、固-NAPL 相间传质速率(M L -3T -1)。

若NAPL 相中各组分密度相近,并忽略NAPL 与固相间的传质,则方程(6)转化为:W Q N9(S N f i N )9t=I i Ng +I i Nw (7)整个NAPL 相的连续性方程为方程(6)或(7)所包含的i 个等式的加和形式。

31114 固相的质量微分方程 吸附于土壤固相的污染物中i 组分的质量衡算方程为:Q b9C i s 9t=I i sg +I isw (8)式中,Q b 为干土表观密度(M L-3);C i s 为吸附于土壤固相中i 组分的浓度[M M -1];I i sg 、I i sw 分别为单位体积土壤中气-固、水-固相间传质速率(M L -3T -1)。

31115 土壤气相中的质量通量的描述 对SVE 过程来说,方程(1)中i 组分在气相的质量通量应由对流通量和扩散通量组成:J i g =JC i g +JD i g(9)J A g =JC A g +JD Ag(10)式中,JC ig 为气相中i 组分的对流质量通量(M L -2T -1);JD ig 为气相中i 组分的扩散质量通量(M L -2T -1);JC A g 为气相中空气的对流质量通量(M L-2T -1);JD A g 为气相中空气的扩散质量通量(ML-2T-1)。

气相中i 组分的对流通量可由气相体积通量、气相质量密度和该组分的质量分率得到:JC i g =Q g f ig q (11)式中,q 为气体Darcy 流速或气相体积通量[L T-1]。

相应地,气相中空气的对流质量通量为:JC A g =Q g f Ag q(12)根据连续介质流体动力学理论,气体达西流速可按多相流的修正Darcy 定律形式描述如下:q =-k rg kL g(¨p -Q g g )(13)式中,k 为土壤内在的渗透率(L 2);k rg 为空气相的相对渗透率;L g 为土壤气相的粘滞度(M L-1T-1);p为土壤气相的压强(M L -1T -2);g 为重力加速度(L T -2)。

相关文档
最新文档