表面活性剂冲洗修复土壤轻油污染数值模型与模拟研究

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由于地下环境污染修复工作本身所具有的复杂性,地下环境污染修复策略的制定和实施都需直面众多挑战。在实际修复NAPLs污染点时,要对所采用修复技术的有效性进行评估,就要求对所采用修复技术的效果进行预测分析,数值模拟就成为必需的工作。通过对表面活性剂冲洗修复系统中多相运移的模拟,可以帮助我们优化修复系统的设计从而大大降低修复成本,使我们能对修复方法在试验和实地的性能进行评估,同时深化我们对修复过程机制的认识,可为寻求更优的修复方案奠定基础。   本文通过分析论述包气带中表面活性剂对多相流系统的多种影响,在油运移模型NAPL的基础上开发了表面活性剂冲洗修复土壤轻油污染模型,模型能够模拟系统中各相的流动及各相中溶质组分的运移,模型能够描述表面活性剂修复油污染的各种主要机制,包括表面活性剂对轻油的增溶和增流机制、水相中表面活性剂至固相的吸附和至油相的分配及油至土壤的吸附及油的挥发,也能描述表面活性剂对流体性质的影响。模型中,流体的密度和粘度处理为依赖于流体组分的函数;表面活性剂的增流作用通过在无表面活性剂系统的毛细压力值上乘以一个界面张力比例系数描述;根据文献中的最新研究成果,开发了描述油至水相的溶解、水相中油至气相的挥发、水相中表面活性剂至油相溶解的线性驱动动力模型和油、表面活性剂至土壤上吸附的传质模型,同时开发了表面活性剂至油相分配和表面活性剂至土壤吸附的平衡分配模型。   采用时间隐式顺序迭代方法求解数学模型,应用模型模拟试验中的多相流情景,结果表明,模拟表面活性剂对油的增溶和增流获得了较好的结果,开发模型中的增溶和增流数学描述能较好地反映表面活性剂的增溶和增流作用,模型具备较好地处理和模拟实际问题的能力,能够为表面活性剂冲洗修复土壤中污染物时修复策略的制定、修复工程的设计和效果的评估提供有力的技术支持。
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