煤炭地下气化污染地下水的迁移与渗透反应墙净化数值模拟研究

X523%TD84; 煤炭地下气化符合我国能源低碳绿色转型发展方向,但地下水污染已成为限制其推广应用的技术瓶颈之一.渗透反应墙修复技术是地下水原位修复的研究热点之一.结合有井式地下气化的特点,利用数值模拟手段研究了渗透反应墙体厚度以及净化材料等对地下水中有机污染物迁移扩散和净化修复效果的影响.在对流扩散方程的基础上,假设:① 地下水中污染物的吸附净化所涉及的质量转移与液相和固相吸附污染物质量浓度的差势、固相当前吸附质量浓度与潜在最大吸附质量浓度的差势和过程时间等因素有关.② 活性炭较强的吸附性能可能导致固相吸附质量浓度逐渐累积而不再随外界液相质量浓度变化而解吸,采用有限元法和θ-格式迭代建立数...

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Published in煤炭学报 Vol. 48; no. 4; pp. 1697 - 1706
Main Authors 王凡, 谌伦建, 徐冰, 马娇, 邢宝林, 苏发强
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 河南理工大学 化学化工学院, 河南 焦作 454003%河南理工大学 河南省煤炭绿色转化重点实验室, 河南 焦作 454003 01.04.2023
河南理工大学 化学化工学院, 河南 焦作 454003
煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心, 河南 焦作 454003%河南理工大学 能源科学与工程学院, 河南 焦作 454003
河南理工大学 河南省煤炭绿色转化重点实验室, 河南 焦作 454003
Subjects
groundwater pollution
煤炭地下气化
地下水污染
underground coal gasification UCG
渗透反应墙
迁移扩散
permeable reaction barrier
migration disper-sion
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ISSN0253-9993
DOI10.13225/j.cnki.jccs.2022.0426

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Abstract X523%TD84; 煤炭地下气化符合我国能源低碳绿色转型发展方向,但地下水污染已成为限制其推广应用的技术瓶颈之一.渗透反应墙修复技术是地下水原位修复的研究热点之一.结合有井式地下气化的特点,利用数值模拟手段研究了渗透反应墙体厚度以及净化材料等对地下水中有机污染物迁移扩散和净化修复效果的影响.在对流扩散方程的基础上,假设:① 地下水中污染物的吸附净化所涉及的质量转移与液相和固相吸附污染物质量浓度的差势、固相当前吸附质量浓度与潜在最大吸附质量浓度的差势和过程时间等因素有关.② 活性炭较强的吸附性能可能导致固相吸附质量浓度逐渐累积而不再随外界液相质量浓度变化而解吸,采用有限元法和θ-格式迭代建立数值模型,利用MATLAB编写相应数值计算程序,对污染物迁移扩散以及吸附净化过程进行数值模拟与实验验证.结果表明:污染水的修复效果随渗透反应墙墙体厚度增加而增强,但增强幅度随着厚度的增加而减弱,墙体厚度的增加对污染物净化效果的影响呈边际效应递减趋势;墙体材料吸附净化速率越大,渗透反应墙对污染物的净化效果越好,渗透反应墙的吸附净化速率对污染物的净化效果也呈边际效应递减趋势;墙体厚度与材料的吸附净化活性之间存在协同效应,构建渗透反应墙时应根据墙体材料的吸附净化速率,合理确定渗透反应墙的厚度,以获得最佳的技术经济效果.
AbstractList X523%TD84; 煤炭地下气化符合我国能源低碳绿色转型发展方向,但地下水污染已成为限制其推广应用的技术瓶颈之一.渗透反应墙修复技术是地下水原位修复的研究热点之一.结合有井式地下气化的特点,利用数值模拟手段研究了渗透反应墙体厚度以及净化材料等对地下水中有机污染物迁移扩散和净化修复效果的影响.在对流扩散方程的基础上,假设:① 地下水中污染物的吸附净化所涉及的质量转移与液相和固相吸附污染物质量浓度的差势、固相当前吸附质量浓度与潜在最大吸附质量浓度的差势和过程时间等因素有关.② 活性炭较强的吸附性能可能导致固相吸附质量浓度逐渐累积而不再随外界液相质量浓度变化而解吸,采用有限元法和θ-格式迭代建立数值模型,利用MATLAB编写相应数值计算程序,对污染物迁移扩散以及吸附净化过程进行数值模拟与实验验证.结果表明:污染水的修复效果随渗透反应墙墙体厚度增加而增强,但增强幅度随着厚度的增加而减弱,墙体厚度的增加对污染物净化效果的影响呈边际效应递减趋势;墙体材料吸附净化速率越大,渗透反应墙对污染物的净化效果越好,渗透反应墙的吸附净化速率对污染物的净化效果也呈边际效应递减趋势;墙体厚度与材料的吸附净化活性之间存在协同效应,构建渗透反应墙时应根据墙体材料的吸附净化速率,合理确定渗透反应墙的厚度,以获得最佳的技术经济效果.
Author 王凡
马娇
徐冰
苏发强
邢宝林
谌伦建
AuthorAffiliation 河南理工大学 河南省煤炭绿色转化重点实验室, 河南 焦作 454003;河南理工大学 化学化工学院, 河南 焦作 454003%河南理工大学 河南省煤炭绿色转化重点实验室, 河南 焦作 454003;河南理工大学 化学化工学院, 河南 焦作 454003;煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心, 河南 焦作 454003%河南理工大学 能源科学与工程学院, 河南 焦作 454003
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Keywords groundwater pollution
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