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基于MATLAB与TMVOC联用的多相抽提工艺参数优化研究
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作者 杨逸文 金嘉路 +3 位作者 崔长征 李敏 张婉莹 杨洁 《环境科学研究》 北大核心 2025年第2期366-375,共10页
TMVOC作为一款能模拟挥发性有机污染物在非均质介质中三相流动的软件,在土壤与地下水修复领域被广泛应用。为优化实际工程中多相抽提(MPE)的修复方案,本研究借助TMVOC软件对某1,4-二氯苯污染场地进行三维模型概化,再现1,4-二氯苯在非均... TMVOC作为一款能模拟挥发性有机污染物在非均质介质中三相流动的软件,在土壤与地下水修复领域被广泛应用。为优化实际工程中多相抽提(MPE)的修复方案,本研究借助TMVOC软件对某1,4-二氯苯污染场地进行三维模型概化,再现1,4-二氯苯在非均质介质中的污染分布,并模拟MPE修复的过程;通过编写的MATLAB优化算法与TMVOC软件联用,在三维空间内对抽提井的布设方案和负压参数进行了优化,探究布设方案、负压参数对污染物去除率和修复成本的影响;此外,使用编写的MPE运行参数分工段优化算法进一步优化了多个修复工段的负压参数。结果表明:相较于抽提井间距为3 m时均匀布井方案下1,4-二氯苯的去除率为57.1%,经优化后的三维布井开筛方案不仅在同等修复时间内将污染物去除率提高了45.5%,还在去除机制上促进了NAPL相污染物向气相、液相的转化,且向气相转化的趋势更明显。抽提负压参数优化后的方案能进一步缩短25.0%的修复时间并节省13.5%的修复总成本,抽提井负压的增加在修复前期能更大程度加快液相污染物的去除并促进液相、NAPL相污染物向气相的转化。最后,经运行参数分工段优化算法求解所得的最优方案,进一步缩短了4.1%的修复时间并节省8.4%的修复总成本。研究显示,基于MATLAB与TMVOC开发的优化算法能与场地污染羽的浓度和位置分布相结合,为实际工程中MPE修复的布井方案、负压参数和运行参数的优化提供指导,实现场地修复工程的降本增效与低碳。 展开更多
关键词 多相抽提 污染场地修复 优化算法 MATLAB tmvoc
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基于TMVOC模拟的大气压力波动对土壤中苯迁移转化影响研究
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作者 徐昕 孙源媛 +3 位作者 席北斗 郑明霞 丁鸿羽 苏婧 《环境工程技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期510-519,共10页
为探究大气压力波动下苯系物(BTEX)的迁移转化规律,提升石化污染场地土壤地下水污染治理水平,以西北某炼化场地为研究对象,结合室内土柱试验与TMVOC软件模拟,开展BTEX泄漏模拟,研究不同大气压力波动幅度下苯在包气带与含水层中的迁移转... 为探究大气压力波动下苯系物(BTEX)的迁移转化规律,提升石化污染场地土壤地下水污染治理水平,以西北某炼化场地为研究对象,结合室内土柱试验与TMVOC软件模拟,开展BTEX泄漏模拟,研究不同大气压力波动幅度下苯在包气带与含水层中的迁移转化规律。结果表明:大气压力循环波动会引起包气带中的气相苯发生相间非平衡态迁移,导致气相质量分数增加0.1%~0.5%;非水相液体(NAPL)污染物转化为气相污染物,进而通过大气挥发是主要的质量损失方式,该转化会造成场地及周边的大气环境污染;同时大气压力波动的幅度与气相转变发生时间存在负线性相关关系。研究显示,大气压力波动显著影响了苯的相态转化与迁移过程,促进了苯的相态转化,使得更多的苯转化为气相,造成大气环境污染。 展开更多
关键词 挥发性有机化合物(VOCs) 包气带 大气压力波动 tmvoc
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基于TMVOC的水位波动带土壤气相抽提模拟 被引量:12
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作者 王颖 汪洋 +4 位作者 唐军 李娟 杨洋 白顺果 史俊祥 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期350-356,共7页
为探究水位波动对土壤气相抽提(Soil Vapor Extraction,SVE)修复的影响,以西北某傍河石化场地为研究对象,利用TMVOC模拟苯系物的自然衰减过程及不同水位状态下SVE修复过程,从修复效果、相间转化、饱和度演变等方面比较不同条件下苯系物... 为探究水位波动对土壤气相抽提(Soil Vapor Extraction,SVE)修复的影响,以西北某傍河石化场地为研究对象,利用TMVOC模拟苯系物的自然衰减过程及不同水位状态下SVE修复过程,从修复效果、相间转化、饱和度演变等方面比较不同条件下苯系物的衰减率.结果显示,该场地较佳的抽提井的压强为9.1×104Pa,影响半径为8m;苯系物在自然衰减、水位稳定状态下SVE修复及水位波动状态下SVE修复12个月后的质量损失分别为17%、85%、96%;水位稳定和水位波动状态下SVE修复12个月后,非水相液体(Non-Aqueous Phase Liquids,NAPL)的饱和度最大可达到0.066和0.044;水位稳定状态下,苯系物在“气-液-NAPL”相去除率逐渐降低,水位波动状态下,在水位下降的阶段,更多的NAPL相苯系物转化为气相,并被抽提气流携带去除. 展开更多
关键词 苯系物(BTEX) 地下水位波动 tmvoc模型 土壤气相抽提
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基于TMVOC的地下水位波动带苯系物迁移转化模拟 被引量:12
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作者 王颖 陈雷 +4 位作者 杨洋 李娟 唐军 白顺果 冯玉娟 《环境科学研究》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期634-642,共9页
为探究水位波动情况下苯系物的迁移转化规律,提高石油污染场地地下水污染治理精度,以西北某傍河石化场地为研究对象,基于TMVOC模型对特征污染物苯系物开展泄漏模拟,通过情景模拟比较水位波动对苯系物迁移转化的影响,并从污染分布、相间... 为探究水位波动情况下苯系物的迁移转化规律,提高石油污染场地地下水污染治理精度,以西北某傍河石化场地为研究对象,基于TMVOC模型对特征污染物苯系物开展泄漏模拟,通过情景模拟比较水位波动对苯系物迁移转化的影响,并从污染分布、相间转化等方面,解析地下水位稳定和波动状态下苯系物迁移转化过程差异.结果表明:①TMVOC模型较好地模拟了水位波动状态下苯系物迁移转化过程.②相较于水位稳定状态下,水位波动作用下苯系物污染深度增加0.5 m,污染面积增加25%,总质量增加12 kg.③水位稳定和波动状态下苯系物"气-液-NAPL(Non-Aqueous Phase Liquids)相"占比分别为0.17%、2.03%、97.8%和0.04%、3.69%、96.27%.④NAPL相苯系物饱和度分布与苯系物质量分布呈正相关,水位波动造成NAPL相初始饱和度降低,且初始水位面以下NAPL相饱和度升高.⑤对于苯而言,水位波动状态下非饱和带中苯在液相中的质量是水位稳定状态下的1.11倍,饱和带为10.15倍.研究显示,水位波动显著地影响了苯系物的迁移转化过程,促进了苯系物的溶解,并使更多的苯系物残留在地下介质中. 展开更多
关键词 苯系物 地下水位波动 tmvoc模型
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低温条件下基于TMVOC的土壤气相抽提技术数值模拟 被引量:8
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作者 杨洋 赵传军 +4 位作者 李娟 白顺果 席北斗 唐军 吕宁磬 《环境科学研究》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期1587-1596,共10页
为研究低温条件下土壤气相抽提技术对包气带中苯系物的去除效果、解决修复技术有效性评估等难题,基于TMVOC模型模拟砂箱试验,从浓度梯度、相间转化、饱和度变化等方面分析土壤气相抽提技术对污染物空间分布规律的影响机理.结果表明,TMVO... 为研究低温条件下土壤气相抽提技术对包气带中苯系物的去除效果、解决修复技术有效性评估等难题,基于TMVOC模型模拟砂箱试验,从浓度梯度、相间转化、饱和度变化等方面分析土壤气相抽提技术对污染物空间分布规律的影响机理.结果表明,TMVOC模拟苯系物浓度的计算值与试验测量值的拟合效果较好;低温条件下,砂箱土体中苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯的去除率分别为89.8%、71.3%、29.7%、14.4%.两次抽提过程中,苯在"气-液-NAPL(non-aqueous phase liquid)"三相中的质量均减少,减少比例近似为2∶7∶1,苯在液相中的质量减幅最大;在间歇期,苯由"NAPL相"以近似3∶7的比例向"气、液"两相运移.在砂箱土体上部和中部NAPL相饱和度保持为0,"气-液"两相共存,间接表明苯系物在"气-液"两相间发生运移;在砂箱土体底部污染源附近"气-液-NAPL"相共存,间接表明苯系物在"气-液-NAPL"相间发生运移,抽提作用使得气相与液相饱和度升高、NAPL相饱和度降低. 展开更多
关键词 苯系物 土壤气相抽提技术 低温条件 tmvoc模型
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基于TMVOC的有机污染场地热强化气相抽提修复效果模拟 被引量:5
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作者 孙超 徐超 +5 位作者 孙宗全 沈佳伦 龙杰 李晓东 马福俊 谷庆宝 《环境科学研究》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期198-207,共10页
热强化气相抽提技术因其修复周期短、二次污染可控以及对土壤质地和污染物性质适应性较强等优势,被广泛应用于有机污染场地修复,但目前国内外关于该技术的数值模拟研究较少. TMVOC模型可模拟多孔介质的热量传递及污染物的运移、去除过程... 热强化气相抽提技术因其修复周期短、二次污染可控以及对土壤质地和污染物性质适应性较强等优势,被广泛应用于有机污染场地修复,但目前国内外关于该技术的数值模拟研究较少. TMVOC模型可模拟多孔介质的热量传递及污染物的运移、去除过程.为建立系统化、精准化的有机污染场地热强化气相抽提修复模型,探究有机污染场地热强化气相抽提修复过程,提高热强化气相抽提技术的治理精度,以天津某试剂厂中试场地为研究对象,采用TMVOC模型模拟原位热传导(TCH)强化气相抽提过程中场地的温度变化及目标污染物氯苯的去除效果,结合中试数据进一步阐明场地升温过程及氯苯的去除规律,并验证TMVOC模型的可信度.结果表明:(1)模拟加热7周后,TCH-A区的平均温度为99.4℃,维持该温度1周后平均温度降为95.0℃,升温过程温度监测数据模拟值与试验值的拟合优度R为0.995.(2)模拟加热7周后,TCH-B区的平均温度为84.8℃,维持该温度1周后平均温度升至88.0℃,升温过程温度监测数据模拟值与试验值的拟合优度R为0.989.(3)模拟热强化气相抽提修复8周后,氯苯的去除率达97.3%,第1周的去除速率最慢,第4周最快,修复后氯苯浓度模拟值与试验值的拟合优度R为0.910.研究显示,TMVOC模型可有效模拟热强化气相抽提过程中场地温度和污染物的变化规律,为有机污染场地热强化气相抽提技术的精准化修复提供支撑. 展开更多
关键词 有机污染场地 热强化气相抽提 tmvoc模型 温度场 氯苯
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潜水位变动对非均匀介质中DNAPL分布影响的数值模拟研究 被引量:1
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作者 陈航 杨洁 +3 位作者 杜文强 胡立堂 宋权威 刘俊 《中国环境科学》 北大核心 2025年第10期5796-5810,共15页
为了准确刻画近年华北滨海地区地下水回升对重非水相液体(DNAPL)污染物运移的影响,以天津某非水相液体(NAPL)污染场地为例,利用多相流数值模型TOUGH/TMVOC,模拟了潜水位变动条件下DNAPL在均质与层状非均质介质中的迁移特征,重点研究了... 为了准确刻画近年华北滨海地区地下水回升对重非水相液体(DNAPL)污染物运移的影响,以天津某非水相液体(NAPL)污染场地为例,利用多相流数值模型TOUGH/TMVOC,模拟了潜水位变动条件下DNAPL在均质与层状非均质介质中的迁移特征,重点研究了其在潜水位界面附近的变化规律.研究发现:NAPL相是DNAPL在地下水中迁移的主要存在形态,在均质饱和介质中,DNAPL迁移呈现垂向渗透与横向扩散的双重特征.在非饱和-饱和含水层系统中,潜水位界面下方DNAPL饱和度呈现显著跃升特征,较初始泄漏阶段增加47.5%.水位回升条件下,污染物DNAPL饱和度突增及纵向迁移现象减弱,延伸速率较之低水位降低1.5~1.8倍;同时,溶解相组分的气化相变受到抑制,导致气相DNAPL含量减少.潜水位动态变化与层状非均质地层结构共同调控DNAPL迁移过程,低渗透层阻滞DNAPL迁移.尽管穿越潜水面后DNAPL饱和度有所增加,但其最大饱和度相较饱和条件仍降低6%~7%,污染物质量减少13%~15%.建议在潜水位附近DNAPL达到最低饱和度时,进行污染物阻断,以提升修复效率. 展开更多
关键词 重非水相液体(DNAPL) 潜水位 tmvoc 数值模拟
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低渗透石化污染场地多相抽提修复效率的数值模拟 被引量:11
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作者 田蕾 胡立堂 张梦琳 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期925-935,共11页
借助TOUGH3/TMVOC软件对华北地区某典型污染场地进行模型概化,模拟再现了挥发性有机化合物(VOCs)在层状低渗透性介质中的运移和分布特征;同时,设置了不同情景的多相抽提方案,分析了渗透率对多相抽提技术(MPE)去除效率的影响.结果表明,V... 借助TOUGH3/TMVOC软件对华北地区某典型污染场地进行模型概化,模拟再现了挥发性有机化合物(VOCs)在层状低渗透性介质中的运移和分布特征;同时,设置了不同情景的多相抽提方案,分析了渗透率对多相抽提技术(MPE)去除效率的影响.结果表明,VOCs在该介质中主要以非水相液体(NAPL)相形式存在,且NAPL相饱和度最大值位于泄漏点以下的含水层;对于不同深度的分层抽提情景,当最大抽提深度为-9.25m时,介质中质量分数最大的NAPL相VOCs能够被有效去除,总有机物去除率达89.8%.同时,多相抽提作用能促进吸附相VOCs解吸,降低介质中吸附相VOCs含量;抽提结束一段时间后,介质中残留的液相、吸附相VOCs含量增加,成为潜在的地下水二次污染源.当层状介质渗透率整体降低时,MPE技术去除效率随之降低,且低渗透层中残留的NAPL相VOCs难以抽出,导致总有机物去除率降低. 展开更多
关键词 VOCS 多相抽提技术 tmvoc 数值模拟 低渗透介质
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污染场地多相抽提低碳修复布井方案优化模拟研究 被引量:3
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作者 金嘉路 杨逸文 +5 位作者 王震 张婉莹 周龑 张峰 李磊 崔长征 《环境科学研究》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1596-1606,共11页
多相抽提(multi-phase extraction,MPE)技术常用于土壤与地下水修复,高效、低碳和低成本的布井方案优化是多相抽提技术进一步发展的关键.本研究通过自主编写的MATLAB-TMVOC联合优化程序,以模拟的苯污染场地为研究对象,对抽提井群水平布... 多相抽提(multi-phase extraction,MPE)技术常用于土壤与地下水修复,高效、低碳和低成本的布井方案优化是多相抽提技术进一步发展的关键.本研究通过自主编写的MATLAB-TMVOC联合优化程序,以模拟的苯污染场地为研究对象,对抽提井群水平布设方案和抽提井开筛位置进行优化,并探究了土壤渗透率对抽提井布设方案的影响.结果表明:MATLAB-TMVOC联合优化程序具有快速高效的特点,可以免除复杂的人工调参过程,相比人工优化可节省50%以上的模拟时间和90%以上的模拟量.优化后的抽提井布设间距随着土壤渗透率的降低而缩小,对于本研究所构建的模型,当土壤渗透率处在2×10^(-13)~8×10^(-12)m^(2)范围内时,土壤渗透率每减少10^(-13)m^(2),优化后的抽提井间距会减小约0.13 m,即土壤渗透率减少一个数量级,抽提井间距应减小17.8%~48.3%.对于土壤渗透率低于10-13m2的黏性地层,污染羽核心位置的布井间距应当小于4 m.优化后的修复方案能够降低成本、减少碳排放,当目标去除率为90%时,优化后的MPE修复方案可以节约29.7%~34.7%的运行成本、22.7%~29.3%的总成本以及21.4%~40.4%的碳排放量.研究显示,污染场地MPE修复井布设方案应当与场地渗透率和污染羽分布相结合,采取在污染源至污染羽尾方向上由密至疏的非均匀布井方案,以实现高效低碳修复. 展开更多
关键词 多相抽提 污染场地 布井方案 低碳修复 tmvoc
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