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加油站石油污染修复技术研究

作　者: 王博
导　师: 武晓峰
学　校: 清华大学
专　业: 水利工程
关键词: 加油站石油污染土壤气相取样自然衰减土壤气相抽提
分类号: X55
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

土壤和地下水的污染具有较强的隐蔽性,由于长期缺乏关注和有效保护,我国土壤和地下水污染的情况仍在不断发展。作为典型的储油设施,加油站是土壤和地下水中有机污染的主要来源之一。地下输油管线的破损或地下储油罐的锈蚀使石油在土壤和地下水中发生渗漏,具有较大毒性的石油烃威胁着人体健康。目前,我国对加油站石油污染修复技术的研究较少,缺乏工程实践经验和完善的技术体系。本研究以北京市某加油站作为研究对象,以石油烃中常见的挥发性有机污染物质BTEX(即苯(benzene)、甲苯(toluene)、乙苯(ethylbenzene)、二甲苯(xylene))作为典型目标污染物,建立了加油站石油污染由现场监测至修复技术设计的完整流程。本研究为石油污染场地的监测与修复提供了技术示范,进行了技术储备。本研究对传统的地下土壤气相取样技术进行了改良,并利用改良后的技术对所研究加油站实施了现场监测,获得了各施测点位包气带中的BTEX气相浓度。由于BTEX以气相、吸附相、NAPL相和溶解相等多相形式共存于包气带中,本研究对BTEX多相平衡浓度进行了计算;并以国内外土壤环境质量标准为评价依据,判断出场地受到污染、污染程度较轻,污染重点治理区域为G3点位附近;还分析了该评价的局限性。本研究全面调研了自然衰减技术(Monitored Natural Attenuation,MNA)的机理,对MNA技术各种主要的非生物过程和生物过程逐一进行了分析;还对包气带中有机污染物生物降解的特殊性进行了分析,即包气带中有机污染物的生物降解以需氧呼吸为主,且符合一级衰减规律C = C0 e?kt,同时利用一级衰减规律对场地包气带中污染物生物降解的趋势作出了评价。土壤气相抽提技术(Soil Vapor Extraction,SVE)能够对被石油污染的包气带进行有效修复。本研究使用AIR3D软件,结合加油站场地条件与石油污染现状,建立了单井均质稳态数值模型,从抽提影响范围和经济成本两个方面综合考虑,对抽提真空度和花管长度等对SVE修复效果有重要影响的抽提井参数进行了模拟计算,提出了SVE的设计方案。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章引言  9-22
  1.1 研究背景及意义  9-11
    1.1.1 研究背景及意义  9-10
    1.1.2 项目介绍  10-11
  1.2 加油站结构及石油污染调研  11-13
  1.3 加油站石油污染修复技术研究进展  13-20
    1.3.1 原位修复技术概述  14-17
    1.3.2 MNA 修复影响因素  17-19
    1.3.3 SVE 修复影响因素  19-20
  1.4 本文研究内容  20-22
第2章加油站地下土壤气相取样监测  22-45
  2.1 加油站现场踏勘  22-25
    2.1.1 加油站平面结构布置  22-24
    2.1.2 加油站潜在石油污染源  24-25
  2.2 加油站地下土壤气相取样监测技术改良  25-34
    2.2.1 加油站地下土壤气相取样监测技术概述  26-31
      2.2.1.1 加油站地下土壤气相取样监测设备  26-29
      2.2.1.2 加油站地下土壤气相取样监测工序  29-31
    2.2.2 加油站地下土壤气相取样监测技术改良  31-34
      2.2.2.1 加油站地下土壤气相取样监测设备改良  31-32
      2.2.2.2 加油站地下土壤气相取样监测工序改良  32-34
  2.3 加油站地下土壤气相取样监测设计与实施  34-37
    2.3.1 加油站地下土壤气相取样监测设计  34-36
    2.3.2 加油站地下土壤气相取样监测实施  36-37
  2.4 加油站地下土壤气相取样监测结果分析  37-43
  2.5 本章小结  43-45
第3章 BTEX 多相平衡浓度分析  45-66
  3.1 加油站地下土壤气环境质量初步评价  45-47
  3.2 有机污染物多相平衡浓度计算原理  47-50
  3.3 BTEX 多相平衡浓度计算分析  50-59
    3.3.1 土壤基本物理性质计算  50-51
    3.3.2 BTEX 多相平衡浓度计算  51-59
  3.4 加油站土壤环境质量评价  59-64
    3.4.1 与日本相关环境质量标准比较  59
    3.4.2 与加拿大相关环境质量标准比较  59-61
    3.4.3 与美国相关环境质量标准比较  61
    3.4.4 与我国相关环境质量标准比较  61-63
    3.4.5 土壤环境质量评价方式的局限性  63-64
  3.5 本章小结  64-66
第4章 MNA 技术综述及场地污染衰减评价  66-90
  4.1 MNA 技术概述  66-68
    4.1.1 MNA 的定义  66-67
    4.1.2 MNA 应用的优势与局限性  67
    4.1.3 MNA 的过程分类  67-68
  4.2 MNA 的非生物过程  68-73
    4.2.1 对流作用  68-69
    4.2.2 水力弥散作用  69-72
    4.2.3 吸附作用  72
    4.2.4 稀释作用  72-73
    4.2.5 挥发作用  73
  4.3 MNA 的生物过程  73-84
    4.3.1 有机物溶解相的生物降解模型  74-77
      4.3.1.1 一级衰减模型  74-75
      4.3.1.2 电子受体制约模型  75
      4.3.1.3 Monod 动力模型  75-77
    4.3.2 石油烃的生物降解  77-83
      4.3.2.1 石油烃的需氧生物降解  77-78
      4.3.2.2 石油烃的厌氧生物降解  78-83
    4.3.3 针对BTEX 的生物降解能力  83-84
  4.4 加油站污染生物降解趋势评价  84-88
    4.4.1 包气带中有机污染物生物降解的特殊性  84-86
    4.4.2 加油站场地污染生物降解的趋势  86-88
  4.5 本章小结  88-90
第5章加油站SVE 模型设计与模拟  90-113
  5.1 SVE 技术概述  90-95
    5.1.1 SVE 技术修复原理  90-92
    5.1.2 SVE 技术影响因素与适用条件  92-93
    5.1.3 SVE 系统设计方法  93-95
  5.2 SVE 数值模拟原理  95-99
    5.2.1 模拟工具—AIR3D 软件介绍  95-97
    5.2.2 AIR3D 软件对SVE 模拟原理  97-99
  5.3 加油站SVE 系统模型构建与参数设计模拟  99-111
    5.3.1 加油站SVE 系统模型构建  100-105
    5.3.2 加油站SVE 系统参数设计模拟  105-111
  5.4 本章小结  111-113
第6章结论与展望  113-116
  6.1 结论  113-114
  6.2 展望  114-116
参考文献  116-123
致谢  123-124
附录A 加油站土壤气相取样点位VOCS 谱图  124-127
附录B 加油站土壤气相取样点位VOCS 检测结果  127-136
个人简历、在学期间研究成果与发表的学术论文  136

加油站石油污染修复技术研究

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