摘要:饱和多孔介质中悬浮颗粒对重金属离子迁移特性的影响研究在工业和生活污水处理、核废料处置、重金属污染物防治、化学工业和垃圾填埋处理等领域有着重要研究意义。本论文通过室内土柱穿透试验,考虑温度、渗流速度、硅粉粒径和浓度以及铅离子浓度等相关影响因素,研究了饱和多孔介质中悬浮颗粒对重金属离子迁移特性的影响。主要研究内容如下:(1)对比常温下中性和酸性条件下饱和多孔介质中单一硅粉迁移特性的差异,开展了 3种硅粉粒径、浓度和渗流速度下的穿透试验,结果表明:两种条件下硅粉穿透曲线均类似于正态曲线,但酸性条件下H+的存在会抑制硅粉的迁移;当硅粉粒径较小时,流出液中硅粉的相对浓度峰值会随着浓度的增高而变大,但酸性条件下增加的幅度有所减弱;当硅粉粒径较大时,中性条件下存在临界注入浓度,而酸性条件下不存在。(2)研究不同温度下饱和多孔介质中单一硅粉的迁移特性,开展了 3种温度、硅粉粒径、浓度和渗流速度下的穿透试验,结果表明:不同温度下硅粉的穿透曲线均类似于正态曲线,与常温时一样。随着温度的升高,流出液中硅粉的相对浓度峰值越小,且其对应的孔隙体积会提前;高温所对应的穿透曲线基本包络于低温时的穿透曲线,说明随着温度的升高,硅粉迁移的弥散性越小;当颗粒粒径较小时,低渗流速度下高温对颗粒的迁移抑制作用较强,粒径较大时正好相反。硅粉颗粒迁移受温度、颗粒粒径、渗流速度共同作用。(3)研究不同温度下饱和多孔介质中单一铅离子的迁移特性,开展了 4种温度、3种铅离子浓度和渗流速度下的穿透试验,结果表明:饱和多孔介质中铅离子与悬浮颗粒的穿透曲线有差异,铅离子穿透曲线呈现出明显的不对称性。同一条件下,3种渗流速度下流出液中铅离子相对浓度峰值及其对应的孔隙体积微弱变化;随着铅离子浓度的增加,流出液中铅离子的相对浓度峰值增大,且峰值对应的孔隙体积基本一致。4种温度下铅离子的穿透曲线几乎重叠。(4)研究不同温度下饱和多孔介质中悬浮颗粒和重金属铅离子耦合迁移特性,开展了 3种温度、渗流速度、铅离子浓度和硅粉粒径下的穿透试验,结果表明:耦合迁移过程中悬浮颗粒明显促进了铅离子的迁移,当硅粉粒径增大时,促进作用有所减弱。铅离子的存在会抑制硅粉的迁移,当颗粒粒径增大时,抑制作用减弱。随着铅离子浓度的增大,耦合试验流出液中硅粉的相对浓度峰值变低,峰值所对应的孔隙体积几乎没有变化。迁移过程中,硅粉比铅离子提前出现了峰值浓度,呈现出了加速迁移的现象。随着温度的升高,耦合试验流出液中硅粉的相对浓度峰值变低,峰值所对应的孔隙体积有一定的提前。硅粉粒径越大,穿透曲线越不规则,且不同温度下穿透曲线差别越小,与单一硅粉规律相似。随着温度的升高,耦合试验流出液中铅离子的相对浓度峰值变小,但峰值对应的孔隙体积基本一致。