塑料排水板淋洗修复粉土地基重金属污染的研究

开展塑料排水板淋洗修复粉土地基重金属污染的研究，将原只适合砂土及粗颗粒土的淋洗技术推广到渗透性相对较低的粉土。揭示重金属离子在"淋洗液-污染物-滤饼-土网带-排水板滤膜"体系中的运移规律，解明超细粒土内重金属离子归宿及其在整个溶质运移过程的作用。提出适合近间距竖井淋洗的Neumann外边界轴对称溶质运移理论，给出能考虑排水板淋洗土体污染过程中主要特征和影响因素的计算模型、相应解答和计算程序，提出"涂抹区"等效参数的计算模式和等效标准，确定相关计算参数的可靠获取方式。提出经济有效的塑料排水板淋洗法修复粉土地基重金属污染的工艺。

竖井淋洗系统将塑料排水板引进到传统的井点泵洗法中，使得淋洗技术可以拓展到低渗透性土体。该系统具有通过缩短排水路径来实现加速土体修复的特征，现有理论将抽液边界条件设定为无穷远处污染物浓度为零，显然不符合近间距排水板淋洗的工况。.本项目提出Neumann抽液边界条件，对前人理论模型做出改进。针对竖井淋洗系统中塑料排水板呈网点式布置的情况，提出了简化的竖井淋洗修复二维平面模型；针对竖井淋洗系统中塑料排水板呈轴对称布置的情况，提出了简化的竖井淋洗系统的轴对称模型；针对排水板周边区域复杂工况，提出了考虑涂抹效应的简化排水砂墙模型，和考虑土工织物淤堵及形成滤饼的情况的一维淋洗修复模型。揭示重金属离子在“淋洗液-污染物-滤饼-土网带-排水板滤膜”体系中的运移规律，揭示超细粒土内重金属离子归宿及其在整个溶质运移过程的作用，并基于以上研究提出了非平衡解吸理论，探讨了污染物非平衡解吸的机理及特性。借助于这些理论模型，分析了竖井淋洗系统的影响因素。取得了如下的研究成果：.(1)针对竖井淋洗系统中塑料排水板呈网点式布置的情况，提出了简化的竖井淋洗修复二维平面模型。模型中的Neumann抽液边界条件能够反映竖井淋洗系统通过缩短排水路径来实现加速修复的特征；基于通量边界条件的模型会得到偏向保守的解。该解析解能考虑污染土体初始浓度随深度变化的情况，同时该简化二维模型能够有效模拟采用竖井淋洗系统修复土体时污染物的运移情况。.(2)提高淋洗液注入速率可以有效提高淋洗效率，达到一定修复程度所需要的淋洗时间随淋洗液的注入速率的增加线性减少；减小注液排水板和抽液排水板的间距也可以有效提高淋洗效率。在竖井淋洗系统现场设计中应综合考虑污染场地规模和技术能力，以节约成本为导向，最优化设计注液速率和排水板间距这两个关键参数。.(3)针对竖井淋洗系统中塑料排水板呈轴对称布置的情况，提出了简化的竖井淋洗系统的轴对称模型，并采用半解析法获得此模型的理论解。该理论解考虑了污染土体初始浓度随深度变化的情况；即使抽液排水板只有三根，基于简化轴对称模型得到的解也能够有效的模拟采用竖井淋洗系统修复土体时污染物的运移的情况。.(4)建立了考虑涂抹效应的排水砂墙模型，及考虑土工织物淤堵及形成滤饼的情况的一维淋洗修复模型，并求得了相应的的解析解。该模型简单，求解方便，能够较好的反应排水板周边区域复杂状况时对淋洗修复的影响。