PRB修复地下水中Cr(Ⅵ)的室内实验及场地数值模拟研究

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:sist_003
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铬(Cr)及其化合物被广泛应用于工业制造、印染、木材防腐、有机合成、皮革染色等领域。目前,我国很多地区地下水已被Cr污染,且以Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)为主要存在形式。天然水体中Cr(Ⅵ)远较Cr(Ⅲ)活泼,易迁移,毒性百倍于Cr(Ⅲ),长期接触或吸入时有致癌危险。在铬污染水体修复中,主要的反应机理为将Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ),并使之水解成难溶的Cr(OH)3,从水中沉淀分离出来。渗透反应格栅(PRB)相对于传统的抽出处理技术是一种新兴的原位处理技术,具有经济、便捷等特点,国外已有用Fe~0-PRB修复地下水中Cr(Ⅵ)的成功实例。因此,选取PRB修复技术作为新乡某铬污染场地地下水的修复方案。本文在室内批实验和柱实验的基础上,根据地质和水文地质条件,建立研究区PRB工程条件下三维水流和污染物运移及修复模型,通过数值模拟方法,模拟研究PRB技术修复该场地地下水中Cr(VI)的可行性并进行优化设计,为场地PRB结构、尺寸等参数的确定提供参考,并得出以下结论:(1)铸铁与活性炭1:1混合为去除地下水中Cr(Ⅵ)的最佳反应材料,进水Cr(Ⅵ)浓度为160 mg/L,地下水流速约为0.82 m/d时,反应材料对Cr(Ⅵ)的去除速率常数为7.68 d-1,在场地水流速度下,所需PRB厚度为0.78 m;铸铁与活性炭对Cr(Ⅵ)的去除过程中主要发生电极反应、氧化还原反应,以及矿物的沉淀反应;(2)数值模拟结果显示,渗透系数分别为30 m/d和80 m/d,反应常数分别为7.68d-1和2.8 d-1,厚度分别为1 m和2.1 m的PRB均可以将通过其中Cr(Ⅵ)浓度为160 mg/L的地下水修复。但由于相对于污染羽的宽度PRB长度较小,PRB不能完全捕获污染羽;(3)将PRB长度增加到120 m,PRB才能完全捕获模拟得到的研究区污染羽;污染羽轴部污染物浓度最大,在污染羽轴部区域适当增加PRB的厚度,有利于保证PRB的修复效果;采用漏斗-门系统的PRB,需要更长的PRB长度;在反应材料层上游和下游增加高渗透性的砾石层,有利于PRB对污染羽的捕获;U型PRB在去除效果和捕获污染羽方面,较一字型PRB略有优势;在PRB下游添加抽水井,并抽水一定时间后,PRB上游污染羽可达到稳定并被完全捕获。
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