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时间矩方法确定多孔介质中乙醇及BTEX行为参数的初步研究

作　者: 李亮
导　师: 陈余道
学　校: 桂林理工大学
专　业: 水文学及水资源
关键词: 时间矩多孔介质乙醇 BTEX 行为参数
分类号: X52
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

汽油中的苯、甲苯、乙苯、二甲苯及其同分异构体(BTEX)的污染已引起了当今世界的关注,该污染对我国水资源可能造成一定程度的影响,尽管我国还少见对此污染相关的报道。为了了解这些污染质的运移与归宿,在实验室中建立模拟含水层的砂槽,分期开展向砂槽中投注含有乙醇的汽油饱和溶液与示踪剂(Br-)和不含乙醇的汽油饱和溶液与示踪剂(Br-)实验,监测污染物浓度随时间的变化关系,利用时间矩方法分析计算污染物在该含水层中运移相关的行为参数,对比有无乙醇情况下BTEX污染物在模拟含水层中的运移行为。研究得到以下结论:1、在模拟含水层中,对不含乙醇的汽油污染情形,BTEX的运移速度均小于水流的速度;BTX在含水层中的弥散系数在0.0050 m2/d~0.0056 m2/d之间;TEX的降解能够抑制苯的降解,同时加快了苯在含水层运移过程中的弥散;苯系物的一级降解速率的大小顺序为λT>λE>λm,p-X>λo-X≈λB。2、对含有乙醇的汽油污染情形,乙醇及BTEX的运移速度均小于水流的速度;BTEX在含水层中的弥散系数在0.014 m~2/d~0.025 m~2/d之间,乙醇的弥散系数为0.0033 m2/d;乙醇及苯系物的一级降解速率的大小顺序为λEt-oh>λT>λE>λm,p-X>λo-X≈λB。3、通过对比含有乙醇的汽油饱和溶液与不含乙醇的汽油饱和溶液在模拟含水层的运移实验的行为参数可知,当含有乙醇时,BTEX在模拟含水层中的流速大于不含有乙醇的汽油饱和溶液的流速,且运移时较分散;其弥散系数大于不含乙醇的汽油饱和溶液的弥散系数,并且已接近于一个数量级,这说明了乙醇加速了BTEX的弥散,而本身的弥散速度并没有增加,同时说明乙醇起到了“润滑剂”的作用;BTEX在含水层中的一级降解速率均小于不含乙醇的汽油饱和溶液的一级降解速率,这说明了乙醇抑制了BTEX的降解速率(m+p-X除外)。4、通过Thermal Decay的模拟发现,该含水层属于较均质的含水层,模拟所得的流速、阻滞系数均与时间矩的计算保持一致。本次实验较好的模拟了乙醇对汽油中BTEX污染物在含水层中运移行为参数的影响,为乙醇混合汽油污染控制提供了科学的依据,同时为水资源安全提供科学依据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章引言  9-16
  1.1 课题来源  9-10
  1.2 BTEX 及乙醇混合BTEX 研究现状  10-11
  1.3 时间矩国内外研究现状  11-13
  1.4 研究的目标、内容、技术路线及创新点  13-16
    1.4.1 研究的目标  13
    1.4.2 研究的内容  13
    1.4.3 研究的技术路线  13-14
    1.4.4 研究的创新点  14-16
第2章时间矩的原理  16-24
  2.1 对流作用  16-17
  2.2 水动力弥散  17
  2.3 一维对流-弥散模型  17-20
  2.4 时间矩的定义  20-22
  2.5 时间矩的标准曲线  22
  2.6 时间矩的误差分析  22-24
第3章实验模型  24-30
  3.1 含水层模型描述  24-26
    3.1.1 含水层结构  24-25
    3.1.2 含水层物质来源  25
    3.1.3 含水层相关参数  25-26
  3.2 实验方法  26-27
    3.2.1 水力条件  26
    3.2.2 投注液配制  26-27
    3.2.3 投注过程  27
  3.3 取样与分析方法  27-30
    3.3.1 取样方案  27-28
    3.3.2 样品的制备与分析方法  28-30
      3.3.2.1 有机物分析方法  28
      3.3.2.2 无机物分析方法  28
      3.3.2.3 环境化学指标分析方法  28-30
第4章结果与讨论  30-41
  4.1 不含乙醇的汽油饱和溶液投注实验  30-36
    4.1.1 C1-45 的BTEX 饱和溶液的参数估计  30-33
    4.1.2 C2-45 的BTEX 饱和溶液的参数估计  33-34
    4.1.3 C1-45 与C2-45 的BTEX 饱和溶液的估计参数对比  34-36
  4.2 含乙醇的汽油饱和溶液投注实验  36-38
  4.3 含乙醇与不含乙醇时的参数比较  38-41
第5章 Thermal Decay 对多孔介质中污染物运移的模拟  41-56
  5.1 Thermal Decay 的原理  41-43
    5.1.1 浓度数据系列的标准化  42
    5.1.2 示踪历史的去卷积  42-43
  5.2 观察数据在时间上的外推  43-46
    5.2.1 计算平均滞留时间  44
    5.2.2 确定孔隙体积  44-45
    5.2.3 计算水流几何关系  45-46
    5.2.4 估计介质的均匀性  46
  5.3 Thermal Decay 的应用  46-56
第6章结论与建议  56-58
  6.1 利用时间矩公式计算所得的分析结果  56
  6.2 利用Thermal Decay 软件模拟结果分析  56-57
  6.3 建议  57-58
致谢  58-59
参考文献  59-63
作者简介  63

时间矩方法确定多孔介质中乙醇及BTEX行为参数的初步研究

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