大会报告：王玉

汇报人：王玉2010年全国工程勘察学术大会2020/1/23某焦化厂气相抽提方法污染修复数值模拟分析2内容提要三、修复技术—SVE技术四、模型计算内容提要二、场地勘察（地层、污染分布）一、工程勘察新领域--污染场地勘察一、工程勘察新领域--污染场地勘察3一、工程勘察新领域--污染场地勘察随着经济社会的不断发展，城市中搬迁企业、加油站、垃圾场不断增多，这些地方产生的有机污染物对土壤及地下水污染程度逐渐加大。为了消除污染场地对污染区域经济发展的影响，避免对未来入住居民的健康危害，选择合适的方法对污染场地进行评价修复成为当务之急！4一、工程勘察新领域--污染场地勘察以某焦化厂污染治理为例，介绍污染场地勘察、修复、计算模拟的全过程。北京市科委重大科研项目北京市典型场地污染的关键原位修复技术研究与示范课题污染物分布、运移污染源风险地下环境条件5内容提要三、修复技术—SVE技术四、模型计算一、工程勘察新领域--污染场地勘察内容提要二、场地勘察（地层、污染分布）二、场地勘察（地层、污染分布）6二、场地勘察（地层、污染分布）7二、场地勘察（地层、污染分布）•第1大层粘质粉土填土、砂质粉土填土；第2大层砂质粉土、粘质粉土；第3大层粉砂、细砂；第4大层粉质粘土、粘质粉土。•埋深8m以内主要为粉土或砂类土；8～10m主要为粘性土。8特征污染物浓度大于19mg/kg三维分布示意图二、场地勘察（地层、污染分布）9特征污染物浓度大于100mg/kg三维分布示意图二、场地勘察（地层、污染分布）10特征污染物浓度大于500mg/kg三维分布示意图二、场地勘察（地层、污染分布）11二、场地勘察（地层、污染分布）场地勘察、采样12内容提要三、修复技术—SVE技术四、模型计算一、工程勘察新领域--污染场地勘察内容提要二、场地勘察（地层、污染分布）三、修复技术—SVE技术13三、修复技术—SVE技术土壤气相抽提是始于20世纪80年代中后期的一种土壤原位修复技术，其原理是主要利用物理方法去除地下不饱和区域多孔介质(土壤)中的挥发性有机物(VOCs)SVE—SoilVaporExtraction14三、修复技术—SVE技术15三、修复技术—SVE技术16内容提要三、修复技术—SVE技术四、模型计算一、工程勘察新领域--污染场地勘察内容提要二、场地勘察（地层、污染分布）四、模型计算17四、模型计算利用JackC.Parke提出的模拟方法，结合国内某焦化厂气相抽提方法对有机污染场地修复的数据，验证模型计算结果与实际测试结果的一致性并对模型的有效性进行评定。模型主要有四个模块组成，分别为气体流相分析模块、传质分析模块、毒性分析模块、成本评估模块。其中前两个模块为模型的核心，通过对建井参数的分析，气体流参数的测算、污染场地状况的评估、修复过程运行方式选择等对修复工程全过程模拟分析。18四、模型计算)(2)(QaHHHhgradKRLRA：气流模型：)(2haxkLKQoHHwell气体在非饱和区的运移过程包含外力作用范围内的径向流动及垂向流动。ha其中为气压值，以水柱高度表示；Qwell为气体体积流速（抽提取负值，注入取正值）；LH为井屏长度；KH为饱和气体区的径向传导系数；K0为零阶第二类修正的Bessel函数；x为径向距离。在给定的井间距条件下，水平气相流速通过达西定律可以计算得到：)(ahgrad为气压梯度。压力分布：B：回质评估：质量守恒：其中为标识组分的摩尔质量，为通过挥发去除污染物的速率(mole/time)。上述方程通过隐式时间推进的方法联合污染物总摩尔量求解。水平气相流速:19四、模型计算气体去除率的计算：eqaiViEQCJmqotadqkk)()(0残留物在土壤中的传质系数近似表达为：iJeqaiCE为有效因子，与尾气污染物浓度与平衡的气象污染物浓度值比相关；Q为全部抽提井的平均气流速度；为污染物平衡气相浓度。为每个井的气体去除速率；okdqatoqm为参考的传质系数，是平均粒径，为抽提相的达西速率，为动黏度，气体填充的空隙率，为土壤中在时间为t时NAPL的平均体积分数，为初始的NAPL体积分数。为取值为0.7±0.1的速度指数。为质量损耗指数，其取值基于土壤中污染物局部或者是大尺度范围的分布和与污染物残留相关的相对渗透率，对于气体运移而言其取值范围约为0.5~1.5。20四、模型计算修复井的结构参数参数名数值井直径(含过滤层)(m)0.12井屏深度(m)3.7井屏宽度(m)4单井抽气量m3/h-6径向与垂向传导系数比3总孔隙度0.4污染区半径(m)4参考传质系数值(1/d)96污染分布与修复系统参数参数名称参数值污染物初始分布初始的污染物VOC质量(kg)1764污染土壤体积(m2)3200污染区面积(m2)400污染物比重0.8786修复系统参数修复计算的时间步长(day)0.1总修复时间(day)4000土壤有机碳含量0.001气相传质衰减指数1.0生物处理速率(mg/kg/day)0.1井个数821四、模型计算尾气浓度与排放速率0.002.004.006.008.0010.0012.0014.0016.0018.00020406080100120140160180200时间(days)尾气浓度(mg/L)排放速率(kg/d)尾气浓度排放速率22四、模型计算各相累积处理量0.0200.0400.0600.0800.01,000.01,200.005001,0001,5002,0002,5003,000时间(days)污染物清除量(kg)气体抽提相生物相溶解相污染物的清除总量曲线23•随着修复的工作的开展，土壤中污染物的浓度是下降的，并且下降趋势开始较为迅速，随后进入一个较长的拖尾期。利用PID仪器对尾气进行检测，其结果也与模型的结论较为一致，初期浓度最高，随后迅速下降。•对比尾气浓度与土壤中污染物的浓度在时间尺度上的分布发现，在相对较短的时间内尾气的浓度就会从高降到较小值，然而在这个时间区间上发现土壤中污染物的浓度依然较高，其中差异说明，气相抽提对污染物的去除效率随着时间的延续逐渐降低。在较长的时间尺度上，生物消化的作用巨大，而气体抽提过程加速了有氧生物对于污染物的去除。•此模型根据相关参数可以预测污染修复过程，如修复污染物的总量、污染物的运移、修复成本等等方面，对修复工程的方案制定与工程进展的合理安排具有较高的指导意义。请各位专家指正谢谢！联系方式：：[e-mail]:15210682283•土壤导气率是指单位时间单位面积上土壤透过的气体数量，是反映土壤渗透性的主要指标。26尾气浓度变化曲线0204060801001201401600102030405060708090时间(day)尾气浓度(mg/L)27•第1大层中粘质粉土填土、砂质粉土填土土壤透气率为5.00E-16m2•第2大层中砂质粉土、粘质粉土4.00E-15m2•第3大层中粉砂、细砂渗透系数为4m/d，土壤透气率为4.00E-11m2•第4大层中粉质粘土、粘质粉土土壤透气率为1.00E-17m228否确定影响土壤气体抽提效果极为重要的场地特征确定影响土壤气体抽提效果极为重要的污染物特征土壤气体渗透率10-10cm2土壤中是否存在不渗透层或其它阻止气体流动的条件地下水深度1m产品组分蒸汽压是否1mmHg组分沸点范围是否在250-300℃亨利定律常数是否100atm是是停止，土壤气体抽提技术效果不好，考虑其它修复技术是是是否否土壤气体抽提技术可行是否