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《北京师范大学》 2006年
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表面活性剂冲洗治理土壤轻油污染多相流试验研究

支银芳  
【摘要】: 近些年来,油品溢出或化学品泄漏等原因引起的土壤和地下水油污染问题越来越引起人们的关注,已成为当前国际上土壤和地下水环境保护中的热点问题。存在油污染的土壤或地下水中,往往伴随着不溶混的气或是水的共同运动,水、气、油相中的两相或三相相互作用、相互影响,共同构成多相流体系统。表面活性剂冲洗法是土壤和地下水污染原位处理方法之一,主要利用表面活性剂的胶束增溶及降低界面张力作用去除污染物。 本文以环境工程学、多孔介质流体动力学以及水文地质学原理为基础,选取柴油作为轻质油的代表,通过不同的室内试验模拟方法,在所选用表面活性剂能有效去除轻油污染的前提下,重点研究了表面活性剂界面张力降低作用对多相流动系统动力学基本参数的影响以及表面活性剂冲洗治理土壤轻油污染中的多相流动和污染物运移规律及各相压力变化规律。 首先进行了能有效去除轻油污染的表面活性剂的筛选。通过初选四种化学表面活性剂溶液对柴油的增溶、对油污土样的一次性清洗以及对油污土柱的冲洗三个步骤确定非离子表面活性剂Triton X-100去油能力较强,进行后续试验研究。 毛细压力(h)和饱和度(S)是多孔介质多相流研究中的重要参数。在表面活性剂对两相系统基本参数影响研究中,对理想和实际多孔介质不含和含有Triton X-100的水-气和水-油两相系统的h-S关系进行了系统地测定,得出了不同系统中h-S关系曲线。试验结果表明:含有表面活性剂的Triton X-100系列和不含表面活性剂的纯水系列相比,在同一湿润相饱和度时,Triton X-100系列对应的毛细压力水头值低于纯水系列的毛细压力水头值,降低的比例和Triton X-100引起的界面张力的降低成比例。因此可通过引入界面张力比值系数对纯水系列的h-S关系曲线进行折算,从而合理确定表面活性剂系统的h-S关系,为表面活性剂冲洗的多相流运动定量模拟提供基本参数关系。 表面活性剂冲洗治理油污染室内模拟实验部分,通过室内二维箱试验对一定量柴油点源泄漏产生的污染运移和表面活性剂冲洗治理进行了物理模拟。通过给油相染色和彩色照相的办法记录了污染和冲洗过程中的油锋运移情况,由“压力传感器-巡检仪-电脑”组成的数据自动采集系统实现了对各相压力变化的实时监测。油锋运移结果表明,在冲洗过程中,油锋面进一步向下运移,污染区范围也因此进一步扩大。在试验过程中观察到了表面活性剂界面张力降低作用引起的毛细区在砂箱整个宽度上的缓慢下降以及由此所产生的包气带排干现象。根据各相压力等值线分析了污染及冲洗过程中各相压力变化过程及趋势,对表面活性剂冲洗多相流动体系二维系统中污染物运移及多相运移机制进行初步分析。试验现象和监测数据可为更好地理解表面活性剂冲洗中的多相流运动提供基础数据。 本文研究成果可为表面活性剂冲洗治理土壤及地下水油污染的实地应用提供理论依据和试验支持。
【学位授予单位】:北京师范大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:X53

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【引证文献】
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【参考文献】
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