收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

含水介质生物堵塞的回灌试验和数值分析

王宏宇  
【摘要】:地下水人工回灌是解决诸如地下水水位下降、咸水入侵、地面沉降等问题的有效措施。但是由于回灌水水质往往不够理想,为微生物提供了生长繁殖的适宜条件,造成含水层的生物堵塞问题,严重制约了回灌效率。 本文利用一维渗流柱模拟了人工回灌过程中典型含水介质生物堵塞的过程,监测并分析了砂柱各处渗透系数、微生物量、水质随时间的变化。根据微生物生长、营养物质降解、孔隙度-渗透系数关系等理论,针对渗流柱试验的水动力条件和定解条件,建立了一维定流量回灌过程中含水介质生物堵塞的数学模型,利用试验结果对模型进行了检验。利用数值模拟方法,综合分析了回灌过程中水质、生物量、渗透系数的时空变化,以及回灌水质、水动力条件对堵塞效应的影响,初步探究了堵塞发展的一般规律。此外,本文基于潜水井的Dupuit理论,建立了单井回灌条件下的生物堵塞数学模型,模拟研究了井灌过程中堵塞的时空发展规律和特征。得到以下结论: (1)微生物富集生长是导致介质渗透系数降低的关键原因。生物堵塞的发展可分为三个阶段:未堵塞期、堵塞期、缓慢堵塞/平稳期,堵塞在距离进水口6cm范围以内最为剧烈,相对渗透系数最低可降至0.0017以下;由于营养在上游几乎耗尽,堵塞的深部发展受限。 (2)数值模拟曲线与实测值吻合程度很高,说明本文建立的模型是可靠的,可以用来预测回灌过程中含水介质堵塞的发生和发展。采用参数局部分析法评价参数敏感性,敏感参数包括μ_(max)和Y,较敏感参数包括k_a和k_d,在实际应用时应当对这些参数的选取加以关注。 (3)数值模拟分析结果表明,渗透系数仅在距进水口0-6cm段发生明显下降,与试验结果基本一致。COD被微生物生长繁殖消耗,浓度沿柱长逐渐降低,降低速度随时间增快;距离进水口越远,营养越早耗尽。砂柱各处悬浮态和附着微生物量都经历了先增大、后缓慢降低的过程,且距离入水口越远,减小趋势越显著。微生物集中分布在进水口5cm范围内,随时间的迁移,上下游之间的差距越来越悬殊,附着态微生物量的差异最高甚至达到了5个数量级。出水流量的随着堵塞的发展而降低,27-35天最为剧烈,降幅达到64%。渗透系数降低速度前期呈加快趋势,后期由于附着微生物脱落作用处于优势地位,甚至出现了解堵的现象。 (4)水质越差,生物堵塞发展的越快,重度堵塞期开始的越早,堵塞达到同等程度时的累计回灌量也越小;水质较好时,生物堵塞的发展范围较小,但空间差异较大,即浅层堵塞更突出。水动力条件对堵塞的发展进度影响不大,但堵塞程度和发展范围随着水动力条件的加强而增大。 (5)井灌过程中,生物堵塞效应造成井周围介质的渗透系数降低,表现为井中水位逐渐升高。生物堵塞的发展仅限于井周围很小的范围内,说明通过反冲洗的方式,将堆积在介质颗粒间的微生物冲刷下来,可以达到一定的治堵效果。比较水质对回灌过程生物堵塞的影响:当COD浓度为5mg/L时,生物堵塞效应几乎可以忽略不计;随着COD浓度的增大,堵塞效应程度和堵塞范围也依次增大。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李国忠;程胜利;;地下水动态平稳过程特征研究[J];水利电力机械;2007年08期
2 黄翠;郑西来;栾熙明;李永霞;;咸淡水驱替过程中含水介质渗透性变化的试验研究[J];水文地质工程地质;2009年06期
3 陆中光;对含水介质空间出现正负压现象的认识[J];水文地质工程地质;1979年06期
4 李志萍,陈鸿汉,李海明,张达政,陈肖刚;不同浅层含水介质系统对排污河渠中磷去除效果影响的模拟实验[J];现代地质;2003年02期
5 武强;连会青;李铎;;天津浅层孔隙含水介质中铁的吸附迁移性能[J];北京科技大学学报;2006年04期
6 李海明;郑西来;商平;;滨海含水介质对垃圾淋滤液氨氮净化功能动态模拟[J];中山大学学报(自然科学版);2007年04期
7 郑西来;王东升;胡志峰;张晓辉;林国庆;;滨海地区咸淡水界面上含水介质水敏感性的实验[J];海洋地质与第四纪地质;2007年05期
8 李海明;张楠;佟琪;贾晓玉;;不同种类胶体在含水介质中沉积和释放特征[J];工程勘察;2011年09期
9 李璐;卢文喜;杜新强;冉渊;;人工回灌过程中含水层堵塞试验研究[J];人民黄河;2010年06期
10 郑西来;模拟水—岩作用的新方法[J];长安大学学报(地球科学版);1990年03期
11 赵继昌,梁静,蔡鹤生;苏北平原地下咸淡水形成与含水介质的关系[J];水文地质工程地质;1993年03期
12 杨立中;非均质各向异性裂隙含水介质研究方法的探讨[J];水文地质工程地质;1986年04期
13 D·R克雷默;林国钧;K纳戈维;金永川;A·T阿贝拉;G·阿尔福特;;生产水井周围与生物堵塞有关的各种堵塞圈半径的理论预测[J];贵州大学学报(自然科学版);1993年03期
14 陶书华;渭北岩溶水的化学特征及其地质背景[J];陕西地质;1999年01期
15 谢运球,裴建国,刘新号,袁中侠;河南缺水山区寒武-奥陶系碳酸盐岩含水介质研究[J];河南地质;1995年02期
16 雷锋斌;李国霞;韩志勇;;含水介质中渗透性突变的机理研究[J];工程勘察;2009年05期
17 刘祥龙,吴险峰;枣庄金河水源地回灌试验研究[J];山东水利;2001年02期
18 张修田;;豫北平原第四系地下水系统研究[J];地下水;2008年04期
19 王德潜;;黄土含水介质特征与地下水类型[J];陕西地质;1985年01期
20 李海明;吴锦兰;贾晓玉;王博;郑西来;;滨海含水介质胶体对垃圾渗滤液氨氮的吸附特征[J];水科学进展;2008年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王广才;史浙明;陈睿智;王金维;;汶川地震地下水位同震变化及应变—含水介质参数反演[A];中国地球物理2010——中国地球物理学会第二十六届年会、中国地震学会第十三次学术大会论文集[C];2010年
2 华瑞茂;左卫雄;刘艺;邱显清;;Re(Ⅰ)催化C-C键、C-O键的形成:在空气、含水介质中具有高催化活性过渡金属配合物催化剂(体系)的探索[A];中国化学会第十三届金属有机化学学术讨论会论文摘要集[C];2004年
3 李海明;郑西来;高秀花;;滨海含水介质对垃圾渗滤液氨氮的吸附阻滞特征[A];中国环境科学学会2006年学术年会优秀论文集(中卷)[C];2006年
4 胡树振;郭勇;徐健;邵士俊;;简单的吲哚醌腙类化合物在含水介质中选择性比色识别乙酸根阴离子[A];全国第十四届大环化学暨第六届超分子化学学术讨论会论文专辑[C];2008年
5 冯美生;张红珠;王来贵;;废弃煤矿诱发地下水体污染研究[A];环境与健康:河北省环境科学学会环境与健康论坛暨2008年学术年会论文集[C];2008年
6 万乐;潘玉玲;;利用核磁共振方法探查岩溶水[A];1998年中国地球物理学会第十四届学术年会论文集[C];1998年
7 郝锦绮;;流体运动在地震电磁前兆变化中的作用[A];1997年中国地球物理学会第十三届学术年会论文集[C];1997年
8 李平;林奇;魏太保;张有明;;一种在含水介质中对汞离子具有高灵敏度和选择性的化学比色传感器[A];2011年中西部地区无机化学化工学术研讨会论文集[C];2010年
9 郭永海;苏锐;刘淑芬;吕川河;;高放废物处置库甘肃北山预选区水文地质条件分析[A];中国高放废物地质处置十年进展[C];2004年
10 周彦章;吴蓉;黄勇;;地源热泵系统地下水热量运移阶段特性数值模拟[A];寒区冰情与冻土水文效应——第4届“寒区水资源及其可持续利用”学术研讨会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 马艳飞;非饱和含水介质中石油污染物迁移—转化与淋洗技术研究[D];中国海洋大学;2011年
2 童玲;石油污染含水介质的水理和力学特征研究[D];中国海洋大学;2008年
3 郭秀军;污染含水介质ERT法探测技术研究[D];中国海洋大学;2009年
4 梁春;石油污染含水介质水动力特性研究[D];中国海洋大学;2011年
5 韩志勇;咸淡水过渡带水敏感性及其应用研究[D];中国海洋大学;2008年
6 周宏春;干旱区准噶尔盆地西南缘地下水系统和悬河补给研究[D];中国地质科学院;1992年
7 林奇;新型阴离子受体的设计合成及后过渡金属催化的乙烯齐聚研究[D];西北师范大学;2009年
8 柳富田;基于同位素技术的鄂尔多斯白垩系盆地北区地下水循环及水化学演化规律研究[D];吉林大学;2008年
9 侯光才;鄂尔多斯白垩系盆地地下水系统及其水循环模式研究[D];吉林大学;2008年
10 高淑琴;河南平原第四系地下水循环模式及其可更新能力评价[D];吉林大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王宏宇;含水介质生物堵塞的回灌试验和数值分析[D];中国海洋大学;2013年
2 张淑慧;咸水含水层修复过程中物理堵塞机理研究[D];中国海洋大学;2012年
3 李永霞;含水介质中石油污染物迁移与残留特征[D];中国海洋大学;2011年
4 李梅;含水介质中石油的残留及其水理性质研究[D];中国海洋大学;2008年
5 单蓓蓓;含水层物理堵塞的回灌试验与数值模拟[D];中国海洋大学;2013年
6 段铮;瞬变电磁法在隧道超前地质预报中的应用及解译分析[D];成都理工大学;2008年
7 黄翠;滨海地下咸水分布动态特征与治理可行性研究[D];中国海洋大学;2009年
8 代维;沈阳市水源热泵地下水回灌衰减特征研究[D];吉林大学;2013年
9 陈宏;常州化工厂地下水污染评估及预测研究[D];清华大学;2012年
10 郑春柏;含水介质中一锅法合成取代的吡咯啉类化合物[D];东北师范大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 欧阳波;西山煤电合建HRS复合解堵剂项目[N];中国证券报;2007年
2 周悦;西山煤电投资复合解堵剂[N];证券时报;2007年
3 记者瞿剑;快速测定仪让注水肉无处遁形[N];科技日报;2002年
4 王海;国内煤矿首次使用“保水开采”技术[N];中国矿业报;2009年
5 张晓丽 杨洵昌;曝气技术治理石油水土污染效果好[N];地质勘查导报;2005年
6 本报记者 张茧 刘爱民;注水肉遇上高科技克星[N];湖南日报;2002年
7 王璐;西山煤电:投复合解堵剂看上新技术后劲[N];上海证券报;2007年
8 许冰;肉类水分快速测定仪研制成功 为打击注水肉提供技术保障[N];中国食品质量报;2002年
9 通讯员 王海 记者 常素莉;全国首家保水开采工艺在梧桐庄矿投用[N];河北经济日报;2009年
10 离火;城市地下水污染敲响警钟[N];苏州日报;2007年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978