絮凝–逐级加压电渗法改良疏浚淤泥试验研究

针对电渗法处理疏浚淤泥过程中存在能耗大以及处理后土体不均匀问题,提出采用无机絮凝剂CaCl_2来优化传统电渗法,并在电渗过程中采用逐级加载电压的通电方式处理疏浚淤泥;同时研究在不同加载电压级数和无机絮凝剂CaCl_2掺入比下,絮凝–逐级加压电渗法对疏浚淤泥的加固效果。对疏浚淤泥共进行13组室内模型试验,结果表明:絮凝–逐级加压电渗法有效减小了传统电渗法处理疏浚淤泥过程中非电渗能耗的损失,使得大部分电能都用于电渗排水作用,增加了土体出流量;同时,较传统电渗法而言,有效抑制了电路电流的衰减,提高了电渗中后期排水效率;且絮凝–逐级加压电渗法与传统电渗法相比,阳极腐蚀量更小,处理后土体整体性更好;在絮凝–逐级加压电渗法处理疏浚淤泥过程中,当无机絮凝剂CaCl_2掺入比为1%,且加载电压级数越多,加固效果越好。     

絮凝剂和缓凝剂对水泥固化疏浚淤泥浆效率的影响研究

在疏浚淤泥浆堆场表面形成硬壳层工作平台往往是进行堆场地基处理、缩短堆场周转期限的必要环节,但既有途径大多都涉及到在极端不利环境(泥沼)下的人力劳作,机械化程度低且施工速度极慢。鉴于此,基于常规水泥固化法(简称CCSM),提出了采用絮凝-固化联合法(简称FSCM)处理表层疏浚淤泥浆形成硬壳层的新思路,通过开展一系列室内模型试验,探讨了在处理疏浚淤泥浆时用FSCM代替CCSM(即引入絮凝剂和缓凝剂)的可行性和必要性,并重点分析了絮凝剂和缓凝剂剂量对水泥固化淤泥浆效率的影响规律。结果表明:FSCM能"飞跃式"提升水泥对疏浚淤泥浆的固化效率,在最优絮凝剂剂量条件下可将不排水抗剪强度提高至CCSM的4.8倍以上;另外,向FSCM中引入缓凝剂还能明显强化颗粒物理沉积/固结程度,进一步促进中晚期的强度发展,且在最优缓凝剂剂量条件下,不排水抗剪强度比不掺入缓凝剂时的不排水抗剪强度高35%以上。     

天津滨海吹填泥浆的自重沉降固结特性研究

以天津滨海新区吹填泥浆为研究对象,对初始含水率w_0=200%~2000%的泥浆开展长达100 d的自然沉降模型试验,研究吹填泥浆的自重沉降固结规律与形成土的微观结构特性,据此提出吹填工程设计的控制指标,为吹填工程的设计与施工提供可靠的技术支撑。结果表明,天津吹填泥浆的沉降类型主要是沉积沉降和固结沉降,沉积沉降过程分为絮凝阶段、阻碍沉降阶段、自重固结阶段。含水率临界值(或土的形成含水率)w_0*=400%,且w_0*与液限w_L具有较好的线性关系。初始含水率w_0≤w_0*,发生固结沉降,沉降量可以用一维固结理论计算;w_0w_0*,发生沉积沉降,沉降量可以用沉积规律计算。土的形成孔隙比e_0*=10.92;沉降稳定时间Tc可用Tc=159(w_0/w_L)~(-1)计算;稳定孔隙比e_c可由分段公式计算,e_c=0.08+5.4(e_0≥13.65),e_c=0.4+1.03(e_013.65);絮凝屈服应力P_s=0.3 k Pa,界限孔隙比e_s=6.4。研究还表明,泥浆沉降过程其实是絮凝屈服应力与有效应力相互影响的过程,进而产生不同的沉降特征;吹填形成土在平行于沉降方向为絮凝结构,而垂直沉降方向呈堆叠结构。     

矿渣泡沫混凝土性能影响试验研究

通过先后掺入矿渣粉、发泡剂及CaCl₂,研究了3种材料对泡沫混凝土的各项性能影响规律。分析表明,适量矿渣和CaCl₂的掺入,能明显提高泡沫混凝土的抗压强度,而发泡剂掺量与矿渣泡沫混凝土的抗压强度、干密度均呈现负相关。本实验结果显示,掺入70%矿渣粉、1%发泡剂和2%CaCl₂时,能制备出A06-C3等级要求的泡沫混凝土。     

絮凝–真空预压加固吹填淤泥试验研究

针对目前真空预压法加固吹填土地基中存在的真空传递效率低,排水板易淤堵,深层土体排水固结困难,工期较长的问题,提出一种新型化学絮凝联合真空预压法,其方法在于加固前,先在吹填土样中加入一种化学药剂,通过有效的化学絮凝作用使细小土颗粒凝聚成团,同时降低土颗粒黏性,增大渗透性以利于排水,之后再采用真空预压进行加固处理。为此,设计一组絮凝剂在不同掺量下的真空预压室内模型桶试验,结果表明,掺入絮凝剂的吹填土土中真空度明显上升,孔隙水压力下降更多且消散速率更快,出水量趋于稳定所需时间大大缩短,十字板强度大幅度提升,且沿深度递减幅度大为减小,证明采用絮凝联合真空预压法能使吹填土获得更好的加固效果;絮凝剂的使用存在一个最佳掺量,掺量过多或过少都不能使吹填土加固效果达到最优;通过加固后的效果对比,得到温州地区吹填淤泥(含水量300%)的絮凝剂最佳掺量为1.5%。     

生物絮凝剂产生菌的鉴定及对EE2的去除效能

从活性污泥中筛选出一株高效生物絮凝剂产生菌J1,经鉴定该菌为克雷伯氏菌(Klebsiella sp.)。菌株J1的生物絮凝剂产率为2.15 g/L,絮凝率为90.83%。利用产絮菌J1发酵产生的生物絮凝剂MFX去除水中的17α-乙炔雌二醇(EE2),在絮凝剂投加量为8 mL、助凝剂投加量为1 mL、初始pH值为5、反应时间为1 h的最优条件下,对EE2的去除率可达90%;pH值对生物絮凝剂去除EE2的影响最大,其次为助凝剂投加量、絮凝时间和絮凝剂投加量;结合表面电荷及Zeta电位的变化情况,推测该絮凝过程以电中和作用为主。     

不同介质对微生物矿化钢渣安定性影响效果研究

为快速、高效解决钢渣安定性不良的问题，研究不同介质环境对微生物矿化钢渣安定性和抗压强度的影响，并分析其影响机制。结果表明：不同介质对微生物矿化钢渣中的f-CaO处置效果不同，以菌液+尿素+乙酸为介质时，对钢渣的安定性处置效果最好，f-CaO含量为2.82%；不同介质对钢渣的固结效果不同，以菌液+尿素+CaCl₂为介质时，固结钢渣的抗压强度最高，为2.9 MPa；不同介质对钢渣中CaCO₃的生成量和内部微观结构的影响不同，以菌液+尿素+CaCl₂为介质时，试样中CaCO₃脱水质量损失率为5.802%,CaCO₃的生成量最高，微观结构最密实。     

基于不同掺和料的透水混凝土性能试验研究

透水混凝土是一种利于促进水循环,改善城市生态环境的环保型建筑材料,本文通过分析目标孔隙率、粉煤灰的量、硅粉的量和纳米SiO₂的量等因素对透水混凝土正交试验影响。结果表明:透水混凝土抗压强度的最优配合比为目标孔隙率取16%、硅灰掺量取8%、粉煤灰掺量取10%、纳米SiO₂掺量取0.5%;透水混凝土孔隙率的最优配合比为目标孔隙率取24%、粉煤灰掺量取10%、硅灰掺量取2%、纳米SiO₂掺量取1%;透水混凝土透水系数的最佳配合比为目标孔隙率取24%、硅灰掺量取8%、粉煤灰掺量取20%、纳米SiO₂掺量取1%。     

基于大变形的冲填土自重固结分析及离心模型试验

基于大变形理论和离心模型试验对上海临港新城地区冲填土自重固结沉降进行分析研究。研究结果表明：大变形理论计算和离心模型试验所得冲填土自重固结沉降量及最终固结时间基本一致，但在未完成固结之前，对于相同的固结度，理论计算的固结时间均明显大于试验所得时间；冲填土的自重固结过程包括快速和缓慢固结2个阶段，快速固结阶段大约需要1 a时间；在快速固结开始阶段，沉降很快，0.5 a的固结度可达50%，快速固结阶段的沉降量占最终沉降的80%，而缓慢固结阶段的沉降量只占最终沉降量的20%。通过对试验数据回归分析，得出冲填土的自重固结沉降与时间的关系式，利用该式可对冲填土地区沉降变形进行预测。     

粉煤灰协同水泥、CaO2固化底泥及控制内源污染效果

以城市受污染河道的底泥为研究对象,首先掺入不同比例的单独固化剂(水泥)和复合固化剂(水泥+CaO₂)对其进行固定,检测固化底泥的无侧限抗压强度、静置和降雨冲刷条件下底泥氮磷的释放特征。在此基础上分别挑选两组中固化效果较优的掺量(50%水泥以及50%水泥+10%CaO₂),进一步加入不同量的粉煤灰,探究在粉煤灰协同下水泥和CaO₂固化底泥的效果。结果表明,单独水泥固化和水泥+CaO₂固化均使底泥成块且具有较强的抗压能力,并且明显降低了底泥中溶解态无机磷(DIP)向上覆水的释放,在静置和降雨冲刷条件下均有较好的固化效果。此外,水泥和CaO₂改变了底泥中磷的形态,但水泥并未促进非磷灰石无机磷(NAIP)向磷灰石无机磷(AP)的转化,而加入CaO₂后促进了NAIP向AP的转化。加入粉煤灰后进一步提高了水泥和CaO₂的固化效果,其中固化剂最优配比为水泥∶CaO₂∶粉煤灰=5∶1∶2,与对照组相比,在实验后期(13～20 d...     

基于响应面法的某矿全尾砂絮凝沉降参数优化

为对某矿山全尾砂絮凝沉降参数进行优化,提出利用BBD响应面法确定其最优参数。实验结果表明:供砂溶度对絮凝沉降速度影响最大,其次为絮凝剂添加浓度,絮凝剂单耗对全尾砂絮凝沉降速度影响不大。根据某矿山实际情况得出的最佳全尾砂絮凝沉降参数为供砂浓度16.28%,絮凝剂单耗为8.22 g/t,絮凝剂添加浓度0.12%,按照此方案得到的沉降速度为409.46 cm/h,与理论值429.937 cm/h的误差为5%,利用响应面法优化得到全尾砂絮凝沉降参数具有一定的可靠性,能够为矿山全尾砂絮凝沉降参数进行优化提供理论依据。     

循环荷载下纳米SiO2改良水泥土动变形研究及微观分析

运用GDS真/动三轴仪和PQ001型低磁场核磁共振分析仪探究纳米SiO₂改良水泥土的动力特性及其内部孔隙变化。动力特性试验结果表明：水泥土的动应力-动应变曲线随纳米SiO₂掺量增加先上移后下降,动变形模量-动应变曲线、同级荷载滞回曲线圈面积、阻尼比-动应变曲线随着纳米SiO₂掺量增加先下降后上移,在纳米SiO₂掺量为2.5%时,水泥土抵抗动荷载能力最强;孔结构分析得出纳米SiO₂改良水泥土的内部孔隙结构得到改善,强度提高。推荐纳米SiO₂最优掺量为2.5%。     

药剂联合高温对低有机质污泥水解促进研究

厌氧消化是实现污泥稳定和能源回收的主要途径之一。我国南方地区污水处理厂广泛采用生物营养物去除工艺,普遍存在进水有机物含量低的问题,导致污泥有机质含量也偏低(VS/TS<0.6)。针对南方典型低有机质污泥,在120℃、0.5 h条件下分别投加NaOH、Ca(OH)₂和CaCl₂进行联合高温热水解预处理后,进行中温厌氧消化。结果表明,投加药剂联合高温热水解促进了溶解性有机碳(SOC)、可溶糖、可溶性蛋白质的溶出,进而提高了累积产甲烷量。在高温热水解预处理过程中,药剂对有机物的溶出效果为NaOH>Ca(OH)₂>CaCl₂。在后续厌氧消化过程中,由于CaCl₂可提高SCOD中碳水化合物占比,投加CaCl₂联合高温热水解后总化学需氧量(TCOD)和总糖降解效果明显,TCOD降解量为25 326 mg/L且总糖降解量在TCOD降解量中占比最高(87.7%),因而3种药剂中CaCl₂的累积产甲烷量最高(183.1 mL/gVS)...     

新型絮凝剂APPFS的制备及在生活污水中的应用

本文采用碱化法,在引入PO_4~(3-)制备聚合磷硫酸铁的过程中加入改性凹凸棒,制备出新型无机高分子絮凝剂聚合磷硫酸铁-凹凸棒(APPFS)。生活污水处理结果表明:APPFS投加量32mg/L,废水p H值为8左右,沉降10min为最佳絮凝条件,除浊率达到94.91%,CODCr去除率达到63.40%。在最佳絮凝条件下,絮凝剂APPFS的絮凝性能明显优于PFS。     

水平排水板–真空预压联合处理高含水率疏浚淤泥模型试验研究

水平排水板(prefabricated horizontal drain,PHD)联合真空预压是处理疏浚淤泥的有效手段,在浅层专用对堆置场的应用中具有很大优势。通过2个室内模型对照试验,研究了竖向排水板(prefabricated vertical drain,PVD)和水平排水板联合真空预压处理高含水率疏浚淤泥的差异性。研究主要分析了真空荷载下PVD和PHD的排水特点、试验中模型土体的沉降和板材变形情况以及试验结束时的土样含水率等结果,试验表明使用水平排水板处理疏浚淤泥可有效避免板材的弯折问题,且试验过程中土体变形非常均匀;随着固结过程水平排水板上下土层厚度不断减少,缩短了排水路径,PHD固结模型试验的整体排水速率高于PVD固结;380 h真空固结以后,水平排水板处理的疏浚淤泥含水率从360%降为150%相较于PVD固结低30%～40%。最后,针对模型试验和现场工程实际之间可能的差异性,对试验结果进行了详细讨论,以期可以为更大尺寸的模型、现场试验提供指导。     

矿渣掺量对烧结淤泥性能的影响

通过将0%～60%的矿渣掺入到疏浚淤泥中进行烧结,研究不同矿渣掺量对疏浚淤泥烧结特性的影响,从而得到可应用于实际生产的矿渣掺量,实验结果表明:5%掺量下的烧结效果综合起来最好,抗压强度可达13 MPa、收缩率5%,低于8%的一般限制要求,烧失率为14.9%。     

复掺再生粗骨料-活性矿物料疏浚底泥透水砖的制备

以河道疏浚底泥为原材料,复掺再生粗骨料-活性矿物料制备疏浚底泥透水砖,通过正交试验研究再生粗骨料、活性矿物料对疏浚底泥透水砖抗压性能、透水性能的影响。结果表明,复掺再生粗骨料和粉煤灰时,疏浚底泥透水砖的最优配合比为：河道疏浚底泥20%、黏土20%、水泥10%、再生粗骨料20%、粉煤灰15%、水15%,按此配比制得的疏浚底泥透水砖抗压强度为36.05MPa,透水系数为1.22×10^-2cm/s;复掺再生粗骨料和硅灰时,疏浚底泥透水砖的最优配合比为：河道疏浚底泥20%、黏土20%、水泥10%、再生粗骨料20%、硅灰15%、水15%,按此配比制得的疏浚底泥透水砖抗压强度为36.89 MPa,透水系数为1.26×10^-2cm/s。     

絮凝剂对打桩废弃泥浆的处理研究

采用两步絮凝法,详细考察了几种无机絮凝剂和有机絮凝剂对泥浆絮凝效果的影响,实验表明,在泥浆固液分离实验中,阴离子聚丙烯酰胺(APAM)对泥浆的絮凝效果最好;在泥浆废水的絮凝实验中,最优絮凝剂为聚合氯化铝,其最佳浓度为0.01 g/L,絮凝处理后COD为85.71 mg/L,SS去除率为99.60%,上清液SS为0.91 mg/L,满足GB 8978—1996污水综合排放标准中的一级排放标准。     

盐溶液对膨润土-砂混合物膨胀性能的影响

利用自制固结仪,开展膨润土-砂混合物在蒸馏水及不同浓度的NaCl、KCl和CaCl₂溶液下的膨胀变形试验,研究盐溶液浓度和阳离子交换反应对混合物膨胀变形的影响。试验表明,试样在蒸馏水与不同浓度的NaCl溶液下可用同一条e_m-p_e曲线表示,表明NaCl主要通过渗透吸力的作用影响混合物的膨胀变形。K⁺、Ca²⁺主要通过置换吸附在钠基膨润土表面的Na⁺,使得膨胀性能减弱,因此NaCl溶液的抑制性小于KCl和CaCl₂。值得关注的是,膨润土-砂混合物在KCl与CaCl₂溶液下随浓度的变化产生了不同的膨胀变形规律。当浓度为0.1 mol/L时,由于同浓度下CaCl₂溶液中的总离子浓度大于KCl,从而通过渗透吸力的提高增大了有效应力,此时CaCl₂的抑制效果强于KCl;而浓度在0.5 mol/L时,CaCl₂的抑制效果弱于KCl,因为此时溶液中离子浓度较高,一方面K⁺可以充分置换吸附在膨润土表面的Na⁺;另一方面K⁺更容易嵌入相邻晶层间硅氧四面体中氧原子形成的孔穴里,使得相邻晶层连接起来,导致水分子不易进入层间,无法正常吸水,从而明显地抑制了膨胀变形。     

硫酸铝作为混凝剂时絮体破碎与再絮凝的研究

以硫酸铝为混凝剂,采用智能光散射分析仪(IPDA)对絮体破碎与再絮凝过程进行连续在线监测,考察了pH值和硫酸铝投量对絮体形成及破碎后再絮凝的影响.结果表明:当电性中和作用占主导时(硫酸铝投量为O.12 mmol/L,以Al计),絮体破碎后能继续再絮凝,高岭土-铝体系中产生的絮体恢复因子高达117%,高岭土-腐殖酸-铝体系中产生的絮体恢复因子高达110%;当网捕卷扫作用占主导时(硫酸铝投量≥0.2 mmoL/L),絮体破碎后不能完全恢复,恢复效果不如电性中和作用下的;腐殖酸的存在明显影响絮体形成和破碎后再絮凝过程的絮凝指数.