泵效有限的地下水有机污染及治理治理

摘要

地下水作为数百万人分散的饮用水来源发挥着至关重要的作用，无论怎么强调都不为过。与地表水相比，地下水一般不容易受到污染。此外，雨水在不同的土壤层次渗透时，自然缺陷得到了消除。但是，在印度，地下水被用于灌溉和工业工作，各种基于土地和水的活动正在造成这种资源的污染。过度开采造成了含水层污染，对地下水流动动力学和地水化学过程认识不足导致了其矿化。泵和处理修复通常用于危险废物污染的情况。这种技术过滤地下水是一种水化学过程，通过带有孔隙的柱状流动来过滤分子。我们观察了非水相液体的吸收/解吸和溶解对其有效性的影响。结果表明，地下水的修复直接取决于污染物的物理/化学性质和场地的水文地质。利用磷和T技术修复危险废物污染的地下水存在着大规模污染的局限性和成本。

关键字

采购产品污染，水化学过程，地下水，泵和处理，危险废物，非水相液体。

介绍

地下水污染可分为点污染(通过盐度、氟化物和砷)和非点污染(通过化肥和农药)。农业化肥的大量使用和土地废弃物的处理导致了残留硝酸盐的淋滤，导致地下水中高浓度的硝酸盐。由于工业效率和城市废物对水体造成的地下水污染是印度许多城市和工业集群的另一个主要问题。由于方法和逻辑问题的复杂性，没有对地下水污染引起的公共卫生的估计。然而，毒性水平取决于污染物的类型。汞会损害大脑功能，扰乱内分泌系统。水中的高氟化物常在关节损伤和骨畸形中被检测到，其姐妹色效应频率增加，表明其地质取向效应。砷污染会导致砷中毒，目前还没有有效的治疗方法。

被溶解的有机和无机物质污染的地下水可以抽出含水层，并在地面上进行处理。处理后的地下水可以返回抽水含水层，也可以使用或排放。泵和处理系统采用液压设计，控制污染水的流动，减少溶解污染物，恢复含水层。采用生物处理、活性炭吸附、空气剥离挥发物和金属沉淀的抽送地下水对水的正常利用最为有效。泵和处理修复需要地下水通过含水层的部分，以去除溶解的污染物和从具有水力导流性的地质介质中解吸的污染物。高排量抽水可能会受到含水层低渗透段或相间质传递的限制。修复时间可以用在任何时间点含水层中污染物去除率、初始质量和残留在含水层中的质量的组成来近似表示。在实践中，符合饮用水标准的水泵处理系统是有效的，可能只适用于地质条件简单的地区，而在地质活动复杂的地区则很难。泵和处理系统实时监测污染物浓度，揭示了“拖尾”和“反弹”的概念。“拖尾”是指随着持续操作，溶解污染物浓度下降的速度较慢。 "Rebound" refers appearance of dissolved contaminant concentrations in case of discontinuation in pumping. These both concept may result from contaminant description, Non-aqueous phase liquid (NAPL) dissolution, Precipitate dissolution, Groundwater velocity variation and matrix diffusion.

材料与方法

通过实验和数学模拟，对其作为饮用水的现状进行了检测，并以应用实例对水泵和处理方法的效率进行了估算。我们使用杀虫剂(溴macil，林丹和DDT)和石油产品污染的水。对于农药，我们计算了长10米，宽100米，厚2米的污染区域的预期修复时间。这一段靠近源头，含有最高的溶解农药浓度，均匀分布。为了评估NAPL池的存在对泵的有效性和处理修复的影响，我们考虑了通过溶解到地下水中去除漂浮在地下水位的甲苯池。原来的水池长度分别为100厘米、500厘米和1000厘米。所有池的厚度被认为是均匀的，等于各自长度的1%。

结果与讨论

一般来说，由于在含水层中被吸收，溶解的污染物比地下水移动得慢，这取决于污染物的性质和地质物质的特征。高浓度污染物在地下水中移动缓慢，解离困难，用泵和处理方法去除效果较差。尾砂效应导致修复时间和地下水容量显著增加。此外，如果在总污染物量从含水层中除去之前停止抽取地下水，由于缓慢解吸释放，地下水中的浓度可能会显著增加。磷和T修复是通过在一条直线上使用一系列井来完成的，并覆盖污染区域的整个宽度。这种井的布置确保了含水层污染段的一维均匀流动。井内浓度可用一维平流解吸-吸收方程模拟为:

式中:C =污染物浓度(ML³），

T =时间，

x =纵向笛卡尔坐标(L)，

V= x方向平均孔隙速度(L .t¹），

R=迟滞因子

D = x方向水动力色散系数(L2t . D = x方向水动力色散系数)¹），

Kd =线性吸收系数(L^3.。M¹）

Pb =地质介质的容重(ML³）

ε=地质介质的孔隙度，

k ε =有机碳含量(L^3.。M¹），

有机碳含量。

在模拟中溴macil的熔融阻滞因子为1.5，林丹为52，滴滴涕为8330。林丹和滴滴涕的值根据各自的线性吸收系数阀和含水层有机碳分数Foc = 0.009，由式(2)和式(3)计算[4]。通过实验计算感兴趣的土壤柱顶部氯化钠的洗脱值，计算溴macil的浓度值。

水动力分散系数的测定采用:-

其中α2 =纵向色散度(L)，介质弯曲度和Dm =分子扩散系数(L2t .¹）

估计由Gelhar等人[2]。模拟使用的地下水平均孔隙流速为50 m yr¹(13.7 cm d¹)由于修复阶段地下水流速较高，水动力弥散系数的扩散分量被忽略。根据式(II)，并使用初始和最终条件的输入参数，我们通过含水层剖面(图2)模拟了泵-处理法的修复。

最大污染物水平维持在检测水平的5%。溴macil、林丹和DDT的修复时间依次为1年、14年和无限年。在含水层剖面100m和2m厚度的井中，溴macil和林丹的孔隙体积分别为5和70。对整口井的修复将需要更大的地面泵送和处理容量。R值随有机碳分数的增加而增加，相应的含水层修复时间也随之增加。

NAPL解散

非水相液体(NAPLs)是与水不相溶的液体。当NAPL被释放时，它的部分将被固定，剩余的液体将继续向下移动。这一过程会继续，直到它们遇到一个不透水区域，或者扩散到压力头耗尽的地方，NAPL形成残余。NAPL的地下水可能变得不稳定，表现为NAPL的“手指”穿透含水层[6]。当手指到达一个不可渗透的区域时，它们可以横向移动，并跟随屏障的斜坡。因此，在近饱和英里处，在置换大部分孔隙水后，在含水层内部或含水层底部形成了低渗透介质层[5]。轻于水的NAPLs(例如石油产品)倾向于横向扩散，并在地下水位以上的毛细边缘形成漂浮池[7]。地下水位也随着季节性的补给、排放和局部抽水而上下波动。当地下出现储水池时，溶解在输送到井中的NAPL浓度超过饮用水标准，导致地下水污染。NAPL的溶解度高于饮用水的最大污染物水平。因此，少量的NAPL污染大量的地下水可能会持续多年[7]。

武德里亚斯和叶[7]提出需要非常大的孔隙体积。质量平衡计算表明，通过溶解到地下水中，纯硫的去除率为98.6%，苯的去除率为94.6%，分别需要132和53个孔隙体积的地下水。由Borden和Piwani模拟的公式给出水滴溶解所需的地下水量[1] as:

在哪里Vwi=冲洗化合物的水量(L^3.);

PV =含水层孔隙体积(L^3.），

Ri =化合物i由于固相和油的分配而产生的线性平衡延迟因子;

Pb =化合物i (L)的线性吸收系数^3.m - 1)

Wio=水和油(NAPL)相的上标;

ε =水相或油相孔隙率，

γi =化合物i对水相或油相的活度系数;

Po =油相密度(ML³);

MWi =化合物i的分子量;

Si =组分i在孔隙形态下的水溶解度(ML³）.

上面的方程对于有机液体在水中的平衡是有限制的。完全解散的时间为:-

， m = LWHoε

式中，t =池溶解时间(t)， m =池中NAPL的质量(m)， L =池长，W =池宽，

H =熔池高度，Mx =传质系数

(毫升²t¹)， Cs = NAPL在水中的溶解度(ML³)和?=含水层孔隙度。

传质系数的表达式由Johnson和Pinkow [3.]。利用式(7)，计算出各油池的去除时间。

由图(3)可知，地下水流速< 20 m yr时的去除时间¹随着各NAPL溶解度的增加，效率池去除时间减小:甲苯< 1,1,2 -三氯乙烯(TCE) <苯< 1,1,2 -三氯乙烷(TCA)。

对于完全去除NAPL，由于尾砂效应，溶解污染物的解吸时间。

参考文献

1. RC Borden和MD Piwoni。油气溶解运移;平衡模型与动力学模型之比较。J ContHydrol.1992;10: 309 - 323。
2. LW Gelhar, C Welty, KR Rehfeldt。含水层中现场尺度弥散数据的重要回顾。水资源决议1992;28:1995 - 1974。
3. RL Johnston, JF Pinkow。高浓度氯化溶剂在地下水中的溶解对溶剂池的来源起作用。环境科学学报。1988;26:896 - 901。
4. SW Karickhoft。水生系统中有机污染物的吸收。液压工程学报，1984;10(3):387 - 387。
5. D麦凯，JA切里。地下水污染:泵与处理修复。环境技术，1989;23: 630 - 636。
6. F Schwille。多孔和破碎介质中的浓氯化溶剂。模型实验。李维斯出版社，博卡拉顿，佛罗里达州，1988年。
7. EA武德里亚斯，MF叶。恒定和可变水力梯度下甲苯池的溶解对含水层修复的影响。地下水。1994; 32:305 - 311。