试析原位曝气去除地下水中mtbe及数学模拟研究

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1、镭嘲’戳锻骝瓣鹈黼勰簦爹9⑨中国近代第一所大学FOUNDEDIN1895天津又薯TIANJINUNIVERSlTY博士学位论文一级学科：丝堂王猩生撞盔学科专业：丝堂王猩作者姓名：却垫擅指导教师：奎叁塑熬攮天津大学研究生院2005年11月中文摘要原位曝气(insituAirSparing，AS)是一种新兴的地下水原位修复技术，主要用于处理可挥发性有机物造成的饱和土壤和地下水污染。本文以被甲基叔丁基醚(M1BE)污染的地下水作为主要修复对象，从理论基础、过程参数、传质影响因素，流体力学等方面对原位曝气的复杂过程进行了系统的研究。由

2、吸附平衡实验确定M113E在砂土中的液．固吸附等温线为Freundlich关系。并用非线性最小二乘法拟合得到MTBE在生物降解过程中基质最大利用速率、半饱和常数及生物得率。采用闻歇实验，确定了MTBE好氧降解的条件：温度25℃；pH值8．5；接种量30％。对被油污染土壤的土著混合菌进行驯化、分离，得到一株降解MTBE的优势菌MTBE-2，根据生理生化实验和16SrDNA测序结果，确定出该菌种为蜡状芽孢杆菌(Bacilluscereus)。采用土柱实验，系统地研究了不同操作条件下AS去除地下水中M，rBE污染的影响因素。实验结果

3、表明：无生物降解情况下，当曝气流量增加到0．10m3／h时，去除率达95％，为本操作条件的最佳曝气流量。土壤的渗透率与去除效率有直接关系，渗透率越大，污染物的去除效率越高，渗透率越小则越易产生“拖尾”现象。在高渗透率介质中，间歇曝气与连续曝气二者的去除效果基本一致，而在低渗透率介质中，间歇曝气可以明显改善连续曝气中存在的“拖尾”现象。通过考察不同初始条件下挥发率与生物降解率的大小，确定MTBE由水相向空气孔道中气相的挥发是主要的传质机理。好氧降解微生物的存在，使得通过曝气不能去除的较低浓度MrBE修复的更为彻底。根据污染物在地

4、下水中的状态，提出了包含对流、水动力弥散、相间传质及生物转化等一维AS传质模型。通过比较模型计算结果和土柱实验数据，表明空气饱和度的不均匀分布对修复影响是不可忽略的。本文模型可以正确预测有、无生物降解的一维AS传质过程。在AS动量方程基础上，提出了AS二维流场的数学模型，采用有限元法求解，得到了二维非稳态空气饱和度场、速度场和稳态压力场分布。结果显示空气饱和度随着曝气时间和距曝气井位置的不同而变化，在曝气5小时左右，流场区域稳定。关键词：原位曝气(AS)，MTBE，地下水修复，运移，数学模拟ABSTRACTAirsp咄giso

5、neofa眠鹅inginsitu咖edialtechnologiesthatreducesconcenb'atiousofvolatileorganiccompoundsadsorbedtosoilsanddissolvedingroundwater．Theprocessofairspargaringisconsidc硼xlahybridtechnology,becauseairisusedtophysicallystripthevolatileandsemi-volatilecomponentsoutofcontaminat

6、edsoilandgroundwater,andtheoxygeninairisusedtostimulateindigenousmicroorganismstodegradeorganiccompoundsfromcontaminatedsoilandgroundwater．Thisstudyfocuses011theremovalofMTBEinthesaturatedsoilandgroundwaterwhenairsparginginvolved．Theoreticalbasis，processparameters，t

7、ransportmechanism,hydromechanicsandmathematicalmodelingforairsparginghavebeeninvestigated．TheadsorptionisothermofMTBEinsandsoilisdeterminedtofollowFreundlichadsorptionbyexperiments．Monodcoefficientswhichincludethemaximumspecificsubswateutilizationrate,half-saturatio

8、ncoefficientandtheyiddcoefficientaremeasuredfrombatchexperimentsandfittedbyleast-squaremethod．TheconditionsforMTBEaerobicbiodegradationare