数值模拟在污染地下水抽出-处理-回灌修复技术中的应用

受污染地下水对人体健康和生态环境有较深影响,采取经济合理的地下水修复技术尤为关键。抽出-处理-回灌技术是修复污染地下水的典型代表,溶质运移数值模拟是研究地下水污染物迁移转化的重要技术支撑手段。以北京某地块石油类污染地下水为研究对象,针对重污染区域采用中心抽水-四周回灌和对整个污染区采用逐排处理两种方案,运用数值模拟分析不同模式下地下水中污染物的时空迁移规律,确定污染物去除效果。结果表明:针对重污染区优先处理时,将污染物处理达标需要约23 d;针对整个污染区采用逐排处理时,则需要6~7个处理周期(每周期24 d)。对重污染区域优先处理的模式可短期内使污染物浓度大幅降低,有效削减高浓度峰值,结合逐排抽出-回灌的修复模式,可更有效地使全区污染物浓度达到修复目标,两种模式结合使用具备技术可行性与高效性。

基于遗传算法的TCE污染地下水修复抽水处理优化方案研究

抽水处理技术已广泛应用于地下水污染现场修复,系统设计运行不当会严重影响抽水处理的成本和效率。布井位置和抽水流量是抽水处理系统设计的两个关键因素,需考虑污染现场及饮用水源位置、经济成本等条件,因而布井方案需综合实际情况考虑不同参数。已有的抽水处理系统主要依据经验设计,不能满足复杂系统下经济高效运行的目的。因此,根据影响抽水处理系统经济效应的因素寻求经济高效的最优布井方案越来越重要。以某典型三氯乙烯(TCE)污染含水层为例,运用地下水流场、溶质运移模拟模型与遗传算法相结合的优化技术MGO,采用水力优化和运移优化两种地下水污染修复模式进行优化。基于情景分析比较了不同修复时间、井的数量、目标修复浓度、吸附常数和渗透系数等参数调整对井位和抽水量优化布局的影响,探索了抽水处理系统优化中遗传算法设计参数的确定方法,总结了影响抽水处理系统经济效应的不同因素及其变化规律。结果表明,抽水成本随井数的增多、修复时间的延长、目标修复浓度的增大而降低,但降幅会在某一临界范围内显著缩小,需根据实际工程需要,平衡各方成本因素。当目标修复浓度为0.03 mg/L且修复时间为20 a时,3眼井较2眼井抽水成本减少18%。目标修复浓度不变,修复时间由20 a增至30 a时,以2眼井方案为例,30 a较20 a抽水成本减少了12%。当目标修复浓度由0.03 mg/L增至0.3 mg/L时,1眼井修复30 a后,抽水成本减少62.3%。井位(井群中心)随井数、修复时间、目标修复浓度等系统设计参数以及含水层渗透系数的增大向下游移动,随含水层吸附常数的降低向下游移动。