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地下水是地球上数量丰富、分布最广泛的淡水资源,对人类的生产、生活均有着重要意义。然而随着社会和经济的发展,人们生活水平的不断提高,产生的固体、气体和液体废物越来越多,由于处置的失当,从不同途径对地下水环境造成污染,且污染越来越严重。特别是氮类污染物,这种污染物质分布十分广泛,是世界上很多地区地下含水层系统的巨大威胁。
本文针对地下水中氮污染的问题,在深入了解地下多孔介质——含水层特性的基础上,分析了污染物在地下多孔介质中所发生物理、化学及生物降解方面的反应,并根据氮类污染物的转化规律,分析了氮类污染物在地下多孔介质中所经历的一系列转变过程;同时针对上述方面,在自制的装填有多孔介质(河砂柱、石英砂柱)的有机玻璃柱内进行相关的运移转化参数分析和试验模拟研究。主要分析测定了多孔介质的孔隙率,氮类污染物在其中的弥散系数、吸附参数和硝化反硝化速率参数,分析氮类污染物运移转化规律的渗滤试验,并绘制“三氮”运移转化规律曲线。
针对“三氮”运移转化的规律,本文还建立了“三氮”运移转化数学模型方程组,主要考虑了弥散,吸附以及硝化、反硝化反应过程。并通过数值求解方法中有限差分法对方程组进行求解,利用Matlab程序计算模拟结果数据,绘出了“三氮”运移转化的模拟曲线,基本达到与实际试验曲线一致。并对相关情况进行了模拟预测,分析了深层砂层,“三氮”随时间的变化情况。
最后,针对目前个别地区地下水中氮污染的情况,对国内外有关的地下水中的氨氮、硝酸盐氮污染的去除修复技术进行了综合分析,提出了针对不同地区特点的去除修复方法。主要包括了一些物理、化学、生物处理等去除方法,同时也分析了最新的处理技术以及未来的发展方向等。