基于數值模擬和響應面法的PRB設計研究.pdf

1、地下水污染具有持續(xù)時間長、污染控制難度大和修復費用高等一系列典型特征。而PRB(permeable reactive barrier)技術在原位處理污染地下水具有其他原位修復和異位修復無可比擬的優(yōu)勢。應用PRB對地下水進行修復時，往往需要設計PRB的各種屬性（包括長、寬、高、水力傳導率和活性介質的孔隙率及反應性能等）。影響PRB設計的因素很多，在眾多影響因子中選取最重要的幾個因素PRB與含水層滲透系數的比log K、PRB的位置D（即污

2、染源與PRB的距離）及PRB的墻體厚度W。利用COMSOL Multiphysics軟件建立水平流動地下含水層中連續(xù)PRB的流體流動和溶質運移的數值模型，模型的主區(qū)域為長70 m，寬45 m和高10m的長方體狀含水層;x=13.4 m處設置長15m、寬5m的污染源;污染源的下游一定位置處放置長25 m、高10m以及厚度W可變的PRB墻體。分析了特定情境下各單因素對含水層去除效率ωAquifer和PRB去除效率ωPRB水力停留時間t的影響

3、。
　　采用響應面方法中的BBD法研究了PRB與含水層滲透系數的比log K、PRB的位置D及PRB的墻體厚度W對污染物進口濃度Cin、PRB的去除效率ωPRB水力停留時間t和捕獲區(qū)域寬度的影響。使用Design-expert對模型輸入數據進行多元回歸分析得到了Cin、ωPRB和t與log K、D和W編碼值的二次方程模型，方差分析結果都顯示:P＜0.0001，決定系數R2分別為0.9961、0.9924和0.9993。表明方程模型

4、的顯著性很高，擬合度好。在所有的因子中，針對不同的響應值，PRB的墻體厚度都是最顯著的影響因子。
　　基于響應面法的各因素對捕獲區(qū)域寬度的影響表明:一定范圍內捕獲區(qū)域寬度隨著log K的增加而變小，超過某一值時，并不發(fā)生變化。污染源與PRB距離越近，所需捕獲區(qū)域寬度越小，墻體的厚度越大;距離越遠，所需捕獲區(qū)域寬度越大，污染范圍越廣，不利于污染物的治理與控制。設計應用PRB處理污染地下水時，需平衡各因素之間的關系，兼顧效率與效益，同