【摘要】：近年來(lái),由于地下水不合理開(kāi)采和污染物的排放,地下水水質(zhì)受到了嚴(yán)重破壞。農(nóng)藥化肥的使用和生活污水、工業(yè)三廢的排放,導(dǎo)致地下水硝酸鹽污染成為國(guó)內(nèi)外最普遍、污染面積最大的問(wèn)題之一。一旦硝酸鹽進(jìn)入地下水,會(huì)隨地下水流遷移擴(kuò)散繼而使得危害范圍逐漸擴(kuò)大,因此預(yù)測(cè)硝酸鹽在地下含水層中的時(shí)間和空間分布變得越來(lái)越重要。本文以日本茨城縣筑波臺(tái)市木俁地區(qū)為研究對(duì)象,硝酸鹽是該研究區(qū)的代表性污染物,通過(guò)對(duì)研究區(qū)域的地下水位、污染物濃度進(jìn)行長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè),利用Visual MODFLOW軟件來(lái)模擬地下水流場(chǎng)和硝酸鹽的運(yùn)移轉(zhuǎn)化。同時(shí)針對(duì)受硝酸鹽污染的地下水,采用硼氫化鈉還原法制備得到納米零價(jià)鐵-鎳雙金屬?gòu)?fù)合材料(Fe-Ni)和負(fù)載型納米零價(jià)鐵-鎳雙金屬?gòu)?fù)合材料,并用水熱+熱解法制備碳微球?qū)e-Ni進(jìn)行負(fù)載,與普通的活性炭負(fù)載Fe-Ni進(jìn)行污染物去除對(duì)比。得出以下結(jié)論：(1)分別采用MODFLOW模塊和RT3D模塊建立了維瞬時(shí)地下水流運(yùn)動(dòng)模型和硝酸鹽運(yùn)移反應(yīng)模型,通過(guò)地下水水頭和硝酸鹽濃度觀測(cè)數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果的對(duì)比分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)所建立的模型擬合度及仿真性較好,靈敏度與準(zhǔn)確度較高,能夠有效模擬地下水流動(dòng)情況以及硝酸鹽在時(shí)間和空間的分布和變化趨勢(shì)。(2)采用瞬時(shí)流即非穩(wěn)定流代替穩(wěn)定流能夠很好的減少季節(jié)、降雨等自然因素對(duì)硝酸鹽濃度與地下水水位動(dòng)態(tài)變化的影響。因此Visual MODFLOW模型可用于模擬能夠與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的無(wú)機(jī)污染物在飽和地下水中的運(yùn)移轉(zhuǎn)化。(3)通過(guò)SEM和XRD表征技術(shù)發(fā)現(xiàn),Fe-Ni發(fā)生團(tuán)聚呈鏈狀,在負(fù)載型納米零價(jià)鐵-鎳雙金屬?gòu)?fù)合材料中,Fe-Ni可以均勻分散在碳載體表面。隨著e-Ni投加濃度的增大,對(duì)硝酸鹽的去除效率也會(huì)隨之增大。當(dāng)Fe-Ni農(nóng)度超過(guò)1.0 g/L后,溶液中的硝酸鹽基本能與Fe-Ni完全反應(yīng),達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后去除效率改變不明顯。反應(yīng)180 min后,Fe-Ni投加濃度為0.5、0.8、1.0、1.2、1.5 g/L時(shí),溶液中硝酸鹽的去除率分別為54.52%、76.93%、93.56%、95.47%和96.35%。(4)對(duì)比不同納米材料對(duì)污染物的去除效果發(fā)現(xiàn),水熱法制備的碳微球與普通的活性炭對(duì)硝酸鹽均有一定的吸附能力,三種納米材料對(duì)硝酸鹽的還原能力依次為：Fe-Ni/C Fe-Ni/AC Fe-Ni,這一方面來(lái)自于負(fù)載型納米零價(jià)鐵-鎳雙金屬?gòu)?fù)合材料能夠?qū)ο跛猁}吸附的同時(shí)進(jìn)行催化還原,另一方面,水熱+熱解法制備的碳微球比普通的活性炭對(duì)Fe-Ni的分散性更好,并且具有在地下水中傳輸?shù)淖罴殉叽绶秶?br>【圖文】：

邐地下水中硝酸鹽運(yùn)移反應(yīng)模擬與實(shí)驗(yàn)去除研究ＭＯＤＦＬＯＷ來(lái)模擬硝酸鹽在地下含水層的遷移轉(zhuǎn)化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)地下水中的反硝化比平流和機(jī)械分散對(duì)減少硝酸鹽有更大的ex響，并隨著反硝化速率的提高，，地下水中硝酸鹽就能夠在越短的時(shí)間內(nèi)接近穩(wěn)定狀態(tài)。Ｍｅｅ－Ｓｕｎ邋Ｌｅｅ等ｔｕｉ用ＲＴ３Ｄ模型的自模塊開(kāi)發(fā)了一個(gè)數(shù)學(xué)模型用于模擬氮化合物在飽和地下含水層中的濃度場(chǎng)變化，結(jié)現(xiàn)模擬與實(shí)地測(cè)定的氮素濃度和溶解氧濃度呈現(xiàn)密切的相關(guān)性。逡逑

０邐５０邐１００邐巧０邐２００邐２朗邐３００邐３如邐４００逡逑Ｘ方向逡逑圖３．１３研究區(qū)地下水流速度矢量圖（ｔ＝ｌ舶ｙ）逡逑Ｆｉｇ．邋３．１３邋Ｇ防ｕｎｄｗａ化ｒ邋ｆｌｏｗ邋ｖｅｌｏｃｉｔｙ邋ｖｅｃｔｏｒ邋（ｔ邋＝邋１１３邋ｄａｙ）逡逑＂：：灥逡逑０邐５０邐１００邐巧邋０邐２００邐２５０邐３００邐３５０邐４００逡逑Ｘ方向逡逑W３．１４xO究區(qū)地下水流速度矢量圖（ｔ＝１１３邋ｄａｙ）逡逑打ｇ．邋３．１４邋Ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ邋ｆｌｏｗ邋ｖｅｌｏｃｉｔｙ邋ｖｅｃ化ｒ邋（ｔ邋＝邋１１３邋ｄａｙ）逡逑￣逡逑
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X523

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本文編號(hào)：2554331