利用HYDRUS-2D软件模拟污染事故后三氮污染物的迁移转化规律

以某污水处理池泄露污染水环境为例,利用HYDRUS-2D软件构建土壤水分运动和溶质运移模型,模拟三氮在该场地非饱和带垂向以及向下游地表水体的迁移转化过程,为定量预测识别该污水泄漏场地对下伏含水层和下游河流的影响提供技术参考。结果表明:(1)三氮在非饱和带垂向100cm以内明显富集,但富集规律各异;(2)氨氮和亚硝态氮在整个模拟期内并未迁移至潜水面,对下游河流的影响微乎其微,最终污染下伏含水层和下游河流的是硝态氮;(3)硝态氮在污水泄漏事件发生后的第1 095天以0.024 0mg/cm3(即24mg/L)到达下伏潜水面,超过《地下水质量标准》(GB/T 14848—93)中Ⅲ类限值(20mg/L);(4)硝态氮在污水泄漏事件发生后的第938天以0.468 5mg/cm3(即468.5mg/L)的峰值到达下游河流,超过《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中规定的Ⅴ类限值(2.0mg/L)。

“三氮”在黄土非饱和带迁移转化原位试验及数值模拟

通过黄土氮肥淋滤原位试验,对"三氮"(NH+4、NO-2、NO-3)在黄土包气带迁移转化过程进行了深入研究和数值模拟。试验结果表明,硝态氮(NO-2和NO-3)在黄土中迁移性较强,可到达地下水面。由于NO-2的毒性,它在土壤和地下水的累积具有巨大的潜在危险性。因此在研究和模拟"三氮"转化过程中,不能把NO-2仅仅看作是"三氮"转化过程的一个中间过程而忽略它在地下环境中的累积效应。模型识别验证结果表明,"三氮"模拟值与实测值吻合程度较好,可以对"三氮"在包气带中迁移转化和积累过程进行模拟和预测。

颗粒粒径对三氮硝化-反硝化影响特征研究

为了探索自然条件下毫米级砂颗粒粒径大小对三氮硝化反硝化的影响,分别用细砂、中砂和粗砂进行了室内静态实验,分析了粒径对氮硝化反硝化的影响规律。结果发现:三氮的硝化反硝化能力与介质颗粒粒径大小有关。随着颗粒粒径的增大,硝化反应开始时间越早、持续时间越长和反应速率越快;对应的氮浓度变化幅度越大,表现为氨氮去除率增高和硝氮积累率增大。而且反硝化反应持续时间和反硝化速率也会随着颗粒粒径的增大而增加。该规律对自然条件下不同粒径的含水系统对氮的自净能力的大小有一定的指导意义。

水环境中三氮转化的化学动力学规律及其在环境评价中的应用

在对“三氮”转化动力学规律进行总结分析、论证的基础上,建立了地表水和地下潜水环境中的“三氮”转化运移数学模型、通过理论—实验—应用三个环节,提出了一套水环境中氮污染的评价与研究的工作方法和程序。

三峡库区消落带紫色潮土结合态氮转化过程

消落带土壤结合态氮转化过程是影响其向周边水体释放的重要因素.为此,以三峡库区消落带紫色潮土为研究对象,采用实验室模拟培养的方法探讨了这一科学问题.结果表明,好氧和厌氧培养0—3 d,土壤离子交换态氮(IEF-N)含量分别增加20.85 mg·kg-1和28.78 mg·kg-1;铁锰氧化物结合态氮(IMOF-N)含量分别减少30.04 mg·kg-1和31.49 mg·kg-1;有机及硫化物结合态氮(OSF-N)含量分别减少84.63 mg·kg-1和95.38 mg·kg-1.好氧和厌氧培养期间IMOF-N和OSF-N含量均与IEF-N含量极显著负相关.好氧和厌氧培养0—3 d,IMOF-N和OSF-N部分(低于25%)转化为IEF-N.与其它时期相比,落干和淹水后0—3 d,消落带紫色潮土氮素释放风险更大.研究结果有助于准确评估消落带土壤氮素向三峡水库释放的风险.

pH对浅层地下水中“三氮”迁移转化的影响

"三氮"也就是氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮,其污染已成为地下水污染的常见形式,研究"三氮"的迁移转化机理对浅层地下水"三氮"的污染控制有重要意义。以海口南渡江周边地区砂壤土为研究介质,通过室内土柱淋滤试验,研究在pH 6.5、5.5、4.5的条件下,用100 mg/L氮肥溶液淋滤,"三氮"的迁移转化情况。结果表明:在pH 6.5和5.5时,从1号采样点到3号采样点NH_4^+-N、NO_2^--N、NO_3^--N的浓度总体趋势是下降,土壤对"三氮"的去除作用包括土壤的吸附作用和硝化及反硝化作用。在pH 6.5时NH_4^+-N、NO_2^--N、NO_3^--N的去除效率分别为57.2%、65.3%、91.6%。在pH 5.5时,NH_4^+-N、NO_2^--N、NO_3^--N的去除效率为46.3%、61.2%、60.4%。pH 6.5在吸附作用、硝化作用和反硝化作用的最佳pH范围内,因此对"三氮"去除效率最高。在pH 4.5时NO_2^--N浓度由141.3μg/L增至147μg/L。NO_3^--N的含量由11.3 mg/L增至34.56 mg/L,说明在pH 4.5时,受到酸性环境的抑制硝化作用和反硝化作用减弱,且土壤对NO_2^--N和NO_3^--N吸附效果较小,可能导致土壤中NO_2^--N和NO_3^--N的积累。海南地区土壤呈酸性,应适时监测地下水"三氮"的含量并采取相应的控制措施。

地下水系统中三氮转化规律及影响因素的实验研究

以氮的三态转化为研究对象,选用了5种不同浓度的氯化铵(NH4Cl)溶液做对照实验,研究了自然状态下NH4Cl溶液三氮浓度变化规律和影响因素。结果表明,①天然状态下NH+4-N的去除转化速度与NH+4-N的初始浓度呈现正相关关系;NH+4-N去除转化的浓度变化明显与生成的NO-2-N和NO-3-N浓度不符,这是由于有一部分NH+4与OH-结合生成氨气从溶液中逸散导致的;②在第82 d,硝化作用反应加剧,这是由于NO-2-N的浓度骤然降低的原因;③由于溶液中的溶解氧可以得到不断的补充以及缺少碳源,硝化作用得以持续进行,反硝化作用受到了限制,导致了NO-3-N的累积。本研究显示了三氮转化速率和影响因素在地下水氮污染的修复和治理中的巨大价值,为氮污染的修复和治理提供了新思路。

多台三相分离器并联使用工艺及运行参数优化

三相分离器是油田原油脱水的核心设备,一般为两台或者多台并联运行,首次被引入气田使用,对神木气田采出水进行油水分离,但在实际生产运行过程中,进液“偏流”现象严重、运行压力不平衡、油水分离效果较差、分离水质指标严重超标,甚至存在三相分离器抽空变形、冒顶等安全隐患。通过优化三相分离器运行参数,对氮气压力源进行工艺改造,使得并联三相分离器内部压力处于时时动态平衡状态,消除进液“偏流”现象,神木气田凝析油日均回收量增加3.2 m3。该工艺模式改造成本低,收油效果显著,达到提质增效的目的,具有推广应用价值。

再生水干湿交替回灌过程氮素动态变化特征研究

再生水地下回灌过程中,研究了前处理和含水层中氮污染物在干湿交替回灌过程中的变化特征。结果表明:回灌期间,在臭氧氧化作用下会发生硝化反应,使NH4-N平均浓度降低0.196 mg/L,NO_3-N平均浓度上升为2.26 mg/L。再生水进入含水层后,水中游离氧仍然较高(6.89 mg/L),注入井附近会继续发生硝化反应,使5#井中NH4-N下降至<0.07 mg/L;NO_3-N浓度在3#井到5#井之间符合线性方程y=-0.172 8 x+31.245;NO_2-N在3#井、4#井和5#井中平均浓度分别为2.02 mg/L、2.023 mg/L和2.427 mg/L。非回灌期地下水中反硝化反应使NO_3-N降低了12.241 mg/L,NO_2-N均上升了0.918 mg/L。另外,TN的变化规律与NO_3-N类似,非回灌期5#井中TN的去除率达56.6%。

江汉平原典型地区季节性水文条件影响下氮的动态变化规律

江汉平原东部地区地下水硝态氮和氨氮污染严重,地表水-地下水相互作用强烈,季节性水文条件变化极其显著.选取典型试验场地,对试验场内沉积物(025m)氮形态进行测定,并对地下水氮含量及其他水化学指标进行连续性监测.研究表明:沉积物NO_3^--N含量较高(25.8119.48mg/kg),是可交换态氮的主要组成部分,NH_3_-N含量与TOC和TN均呈一定的正相关性,表明NH_3-N含量主要受沉积物中埋藏有机质的控制.试验场深度较深(≥2m)地下水氮的含量和形态对地下水位波动有明显响应:雨季开始,地下水位抬升,含水介质还原性增强,NO_3^--N生成受抑制且通过反应消耗,矿化作用加强,导致NH_3-N成为氮的主要赋存形态;雨季结束,地下水水位下降,含水介质的氧化性增强,NO_3^--N的生成受到促进,硝化作用增强而反硝化作用减弱,导致NO_3^--N的浓度增加.近地表人类活动(外源输入)对试验场浅表地层(<2m)地下水氮形态有明显的影响.自然或者人为因素引起的水文条件变化导致地下水流场的变化,从而改变含水介质固有的氧化还原环境,是导致试验场氮季节性变化的主要原因.

600MW低氮改造切圆锅炉燃烧特性数值模拟

针对某600 MW亚临界、四角切圆汽包炉经低氮燃烧器改造后运行中出现的问题(如末过出口两侧汽温偏差大,减温水量大,再热汽温偏低等),对炉膛进行三维数值模拟,比较了3种不同SOFA水平摆角工况,揭示了SOFA风对炉内燃烧份额、出口烟温及NOx生成的影响,为优化配风提供指导。结果表明,合理的SOFA风摆角可以有效降低烟气残余旋转,降低后屏出口两侧汽温偏差。同时,NOx浓度在还原区急剧下降,而CO浓度在主燃区和还原区均较高,存在高温腐蚀的风险。