生态复合改性黄土抗水蚀与强度特性试验研究

针对在降雨条件下,裸露的黄土边坡土体极易发生侵蚀,造成严重的水土流失问题,提出采用新型SH固化剂、木质素磺酸钙与水泥生态复合改性加固黄土的治理方法。通过单掺试验,初步确定了三种固化材料对黄土固化效果的影响规律与掺量范围;通过正交试验,确定了适宜黄土边坡植被护坡的复合改性配方的最优配比为0.5%掺量木质素磺酸钙、4%掺量SH和2%掺量水泥,在该配方下固化土的7 d无侧限抗压强度达到了2.43 MPa,满足护坡强度的要求,且耐水性能明显提高;利用扫描电镜试验,对比分析了复合改性前、后固化土的微观形貌结构变化,结果表明水泥水化产物填充孔隙与胶结土颗粒,木质素磺酸钙与黏土颗粒发生离子交换作用,SH高分子链搭接土颗粒且分子链间相互交联,三者共同促进土颗粒形成团聚结构,从而提高了土体的强度和水稳定性。该研究可为生态护坡工程中土壤的加固提供参考。     

活化赤泥颗粒吸附除磷的效能与机制研究

以赤泥为主要原料,进行活化处理后,以粉煤灰为激发剂,膨润土(皂土)为黏结剂,碳酸氢钠为发泡剂制成不同配比的9种活化赤泥颗粒。将9种新型的活化赤泥颗粒吸附材料通过L9(34)正交试验进行对比,比较其对水体中磷的去除效果。结果表明,以吸附8 h后磷的吸附量为评价标准,在磷初始浓度为6.0 mg/L,p H为8.0时,配方8的赤泥颗粒对磷的吸附量为1.0 mg/g,对磷的去除率约为83.7%;而配方3的赤泥颗粒对磷的吸附量仅为0.1 mg/g,对磷的去除率约为7.2%。通过红外光谱法和XRD(X-衍射)对2种焙烧赤泥颗粒吸附材料的理化特性进行了表征和比较,发现焙烧后赤泥颗粒表面产生带有—OH官能团,可与磷酸根在溶液中发生配体交换反应而实现吸附。赤泥比例是影响吸附效果的关键因素。     

SiO2气凝胶砂浆性能的优化研究

目的研究Si O_2气凝胶颗粒体积替换比在30%前提下砂浆性能的优化,提高其保温性能和环境适应性。方法采用正交实验的方法,通过向砂浆中添加纤维、引气剂和胶粉来改善砂浆的保温性能,并对比研究各掺杂比例对砂浆密度、力学性能、吸水率,尤其是对砂浆导热系数的影响。结果当纤维、引气剂和胶粉的掺量(质量分数)分别为0.2%,0.05%和1%时,导热系数达到最低,λ=0.3177 W/(m·K),此时,砂浆的密度为1751.6 kg/m3,抗压强度和抗折强度分别为13.4 MPa和8.02MPa,吸水率为7.19%,导热系数为0.3177 W/(m·K)。结论通过添加纤维、引气剂和胶粉,砂浆的性能得到一定程度的改善,其密度在较小的范围内变化,抗折强度提高较大,导热系数在一定范围内降低。     

烧结脱硫灰制备胶凝材料强度影响因素研究

通过正交及单因素试验方法研究了烧结烟气半干法脱硫灰复掺矿渣、钢渣,辅之外加剂,制备生态胶凝材料的可行性。结果表明采用分别预磨钢渣、矿渣及水泥熟料再与经低温煅烧的改性脱硫灰混磨制备的复合生态胶凝材料,具有良好的安定性、水化性能和力学性能;初凝时间、终凝时间合格。正交试验确定了一定比例和掺量的矿渣和钢渣复掺15%改性脱硫灰、15%水泥熟料和0.5%激发剂时胶凝材料的各项性能较好,通过单因素试验对方案进行了优化,用SEM对两组配方的水泥净浆体进行晶形微观分析,验证了不同水化产物在不同龄期对水泥体的强度影响。     

煤矸石改性膨胀土胀缩行为的孔隙特征分析

基于膨胀土给工程结构质量带来的不利影响,将煤矸石掺入膨胀土中,研究其对膨胀土胀缩行为的影响及孔隙特征。将煤矸石粉与膨胀土拌合制作试件,在固结仪内对掺入煤矸石膨胀土试样进行干湿循环试验,检测试样的轴向变形量和含水率,分析煤矸石粉的掺入对膨胀土胀缩性的影响,并通过压汞仪测定脱湿状态下掺入煤矸石膨胀土试样的孔隙分布特征。结果表明:经过6次干湿循环,吸水膨胀后掺入煤矸石膨胀土试样的含水率随干湿循环次数的增加而降低,干燥收缩后试样的含水率随干湿循环次数的增加而增加;随着干湿循环次数的增加,试样的轴向应变量逐渐减小,膨胀率和收缩率在第1次干温循环作用后达到最大值;煤矸石的掺入降低了膨胀土的膨胀率和收缩率,掺量为8%的煤矸石粉可有效抑制膨胀土的膨胀率和收缩率;在干湿循环作用下,煤矸石粉的掺入使膨胀土试样内部的孔隙类型进行了重分布,其孔隙密度和孔隙体积降低,膨胀土的胀缩性受到了抑制。     

土壤矿物质-可溶态生物炭的交互作用及其对碳稳定性的影响

将生物质转化为生物炭并输入土壤被认为是一种很有前景的碳封存技术.生物炭颗粒在土壤中会不断释放出可溶态生物炭,这部分生物炭不稳定,易被微生物分解.探明土壤组分矿物质对可溶态生物炭稳定性的影响对评估生物炭的碳封存作用具有重要意义.因此,本文以核桃壳生物炭为研究对象,通过批次吸附实验及微生物降解实验研究了2种代表性土壤矿物质高岭土和针铁矿与核桃壳生物炭可溶有机组分的结合机理,以及这种结合作用对可溶态生物炭稳定性的影响.结果表明:低浓度(如20 mg·L-1)可溶态生物炭条件下,高岭土与可溶态生物炭之间以Ca2+架桥作用为主,约占吸附总量的65%;高浓度(如80 mg·L-1)条件下,以范德华力为主,约占吸附总量的76%.随着可溶态生物炭初始浓度的升高,针铁矿对其吸附量先升高后下降,且以范德华力为主,Ca2+会抑制针铁矿对可溶态生物炭的吸附.被矿物质吸附后的可溶态生物炭,其微生物降解性显著下降,可降解的碳下降了47.9%~85.3%,土壤矿物质能够吸附保护可溶态生物炭,提高其在土壤中的稳定性.     

污泥-焚烧底灰混合固化配方及强度增长机理

污泥与垃圾焚烧底灰混合固化是一种以废治废的处置方式.针对水泥固化污泥早期强度高、石膏固化污泥后期效果好的特点,分别采用水泥、石膏、水泥+石膏为固化剂,和不同掺量的垃圾焚烧底灰,开展脱水污泥固化试验研究.对固化污泥的无侧限抗压强度、含水量、增容比、浸出毒性及COD、p H值进行了测试,并用扫描电镜分析了固化污泥微观结构的变化.测试与分析结果表明:脱水污泥的较优固化材料配方为100%垃圾焚烧底灰、25%水泥和25%石膏,固化污泥的强度和含水量满足填埋要求,且增容比小,浸出毒性大幅降低.固化污泥的早期强度主要来源于垃圾焚烧底灰的骨架作用和吸水作用,后期强度增长主要依靠固化剂的胶凝作用和垃圾焚烧底灰的火山灰作用;其中钙矾石的生成是固化污泥强度增长的重要因素之一.     

PVA-膨润土包埋固定化荒漠丝状蓝藻复合体的制备及其对Cu(Ⅱ)的吸附特性

利用聚乙烯醇、膨润土包埋固定一种广泛分布的荒漠丝状蓝藻——具鞘微鞘藻,通过正交试验考察了聚乙烯醇（PVA）、膨润土、蓝藻藻粉和交联时间等用于复合材料制备的最佳参数配比,并研究了这种复合材料对Cu²⁺的吸附特性.结果表明,PVA-膨润土-蓝藻复合固定化小球（MIBB）最佳制备条件为PVA 8%、膨润土2%、蓝藻3 g·L^-1、交联时间12 h,此条件下吸附率高达99.12%.单因素吸附实验表明,MIBB吸附Cu²⁺的最佳条件为投加量4%、pH 5.5、温度30℃,MIBB对Cu²⁺的吸附率随着Cu²⁺初始浓度的增加而降低,吸附量则随Cu²⁺初始浓度的增加而升高;整个吸附过程可分为快速吸附（前8 h）和慢速积累与吸附平衡（8~24 h）两个阶段.相比于蓝藻小球（CB）、膨润土小球（BB）和空白对照小球（CKB）,MIBB对Cu²⁺具有更好的吸附性能.吸附等温模型拟合发现,MIBB对Cu²⁺的吸附符合Langmuir、Freundlich和Temkin等温方程,Langmuir方程拟合最好,说明吸附过程是典型的单分子层吸附,最大拟合吸附量为125.313 mg·g^-1.吸附动力学模型拟合表明,MIBB对Cu²⁺的吸附过程可用Lagergren准二级动力学方程描述,而颗粒内扩散动力学曲线表明吸附过程经过弯曲、线性和平衡3个阶段.表征分析表明,MIBB吸附反应改变了固定化小球的超微结构,并发生了基团的化学位移和结合能变化.吸附-解吸附表明,MIBB重复利用率高、可有效回收利用.     

KH550改性SiO2气凝胶及其掺杂对砂浆性能的研究

目的提高SiO_2气凝胶颗粒与砂浆的相容性,降低砂浆的导热系数。方法以质量分数为5%的KH550硅烷偶联剂为改性剂,先对SiO_2气凝胶颗粒进行表面改性,并以改性后的SiO_2气凝胶颗粒为替换骨料,采用等体积替换法制备SiO_2气凝胶砂浆,再用SEM、XRD、傅里叶红外光谱(FTIR)和接触角测量仪对原材料性能和砂浆的微观形貌进行表征,并研究不同替换比例的SiO_2气凝胶颗粒对砂浆密度、力学性能、收缩性能以及导热系数等性能的影响。结果采用KH-550硅烷偶联剂对SiO_2气凝胶进行表面改性,改性后的SiO_2气凝胶能够稳定地镶嵌于砂浆中,与无机胶凝材料的结合较为紧密,填补了砂浆中的孔洞,使得砂浆内部结构更为均匀,形成较为稳定的复合体系;随着SiO_2气凝胶颗粒替换比例的增大,SiO_2气凝胶砂浆的密度、力学性能以及导热系数逐渐降低,收缩率逐渐变大,当替换率达到60%时,密度由最初的2014.1 kg/m3降至1231.4 kg/m3,28天抗压和抗折强度分别降至2.15 MPa和0.45 MPa、导热系数值从0.6039 W/(m·K)降至0.1524W/(m·K),自收缩率增大到2729×10-6。结论从使用性能、材料成本、以及保温性能等方面综合考虑,当替换比例为50%时,为最优体积掺量,此时,其密度、抗压和抗折强度、自收缩率以及导热系数分别为1387.1kg/m3,8.3 MPa和2.23 MPa,1928×10-6,0.2248 W/(m·K)。     

新型玄武岩纤维填料净化槽处理分散式生活污水

为解决农村生活污水分布广、差异大、变化多的难题,探究利用新型玄武岩纤维(BF)作为生物载体构建一体化净化槽装置。通过多因素正交试验与处理实际污水评价其效果,并对好氧、缺氧反应池进行微生物菌群分析。结果表明:当净化槽好氧池ρ(DO)为3 mg/L,HRT为8 h,pH为7~7.5时,净化槽对COD、NH₄+-N、TN等污染物去除效果最佳,且当好氧池ρ(DO)>2 mg/L时,净化槽对COD负荷、C/N等具有一定的抗冲击性能。使用实际生活污水评价净化槽的运行效果,其COD、NH₄+-N、TN去除率分别高达89.60%、87.03%、82.22%,脱氮性能优于传统颗粒填料净化槽。净化槽中Ferruginibacter、Candidatus_Saccharimonas、Terrimonas为优势菌属,能够分解污水中大分子有机物,好氧池与缺氧池中Terrimonas、Acidovorax、Thermomonas等菌属能够在氮循环中起到不同的促进作用。     

不同固结因素对废弃泥浆含水率及渗透性的影响

为研究化学固结处理废弃泥浆过程中固结体含水率和渗透性的影响因素,选择高吸水性树脂(SAP)和水泥作为固结材料,采用由中压滤失仪改装而成的渗透仪器对废弃泥浆开展室内固结试验,研究不同固结材料、材料配比、固结时间对固结体含水率、渗透性的影响。结果表明:24 h内配比>5%的SAP对固结体含水率降低表现优于水泥,168 h后,同配比水泥表现优于SAP。SAP组固结体渗透性优于水泥组,配比提至7%,固结时间达到72 h后,SAP组渗透性不减反增,水泥配比<7%时,提高配比对渗透性阻断作用提升效果显著。经分析,固结体渗透性和含水率存在正相关,含水率通过改变渗流通道数量而影响渗透性。配比为5%的SAP和7%水泥能够使废弃泥浆达到较好的固结效果。     

村镇生活污水强化混凝处理实验研究

采用聚合氯化铝、硫酸亚铁及阳离子型高分子絮凝剂对村镇生活污水单独处理的效果进行比较,应用正交实验方法探讨了前述絮凝剂复合使用效果。结果表明,在pH为10、PAN投药量1ml／L、混凝时间2min、搅拌转速240r／min,以及絮凝时间10min、搅拌转速120r／min时,试验污水中污染物浊度、COD、SS、NH4^＋—N的去除率分别为99．63％、84．59％、64．59％及49．52％,出水水质达到了国家农田灌溉标准（GB5084—92）,可用于农田灌溉,实现污水资源化。     

不同结构改良剂对铜镉污染土壤水稻生长和重金属吸收的影响

本研究以铜（Cu）、镉（Cd）污染水稻土为对象,通过水稻盆栽试验研究聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯酰胺（PAM）、聚乙烯醇（PVA）和腐殖酸（HA）这4种结构改良剂对水稻生长和重金属吸收的影响.结果表明,与对照处理相比,施用结构改良剂处理水稻株高和秸秆重分别增加了7.34%~22.0%和10.0%~32.2%,结构改良剂用量越高,增幅越大.施用0.4%的结构改良剂对水稻有一定的减产效应,籽粒重比对照处理降低了6.70%~32.6%.施用结构改良剂对土壤pH值无影响,但显著降低了土壤有效态Cu （5.38%~39.7%）和Cd含量（6.98%~59.6%）,水稻根、秸秆和稻米中Cu含量分别降低了0.88%~27.2%、8.50%~45.2%和3.41%~31.2%,Cd含量分别降低了5.93%~20.5%、10.0%~51.4%和3.12%~50.7%,PAA处理的降幅最大、PVA处理的降幅最小.结构改良剂降低了Cu和Cd从根系向秸秆的转运系数,但增加了Cu和Cd从秸秆向稻米的转运系数.总体来看,施用结构改良剂促进了水稻生长,抑制了水稻对Cu和Cd的吸收,对重金属污染土壤具有一定的修复效果.     

阳离子高分子絮凝剂HTCC与PAM复配除浊性能研究

通过正交试验制备了阳离子高分子絮凝剂壳聚糖季铵盐(HTCC),以高岭土悬浊液的浊度去除率确定了HTCC的最佳投加量,研究了壳聚糖季铵盐与不同分子量聚丙烯酰胺(PAM)的复配除浊效果,确定出其最佳复配比为mHTCC∶mPAM=16.67∶1,以该复配比在最佳投加量( 1.875 mg/L HTCC+0.112 mg/L ...     

甘肃白银东大沟铅锌镉复合污染场地水泥固化稳定化原位修复

以甘肃白银东大沟Pb、Zn、Cd复合污染土壤为研究对象,通过毒性浸出、形态提取、微观分析等手段,研究了水泥对重金属污染场地的固化稳定化效果及适用性.毒性浸出结果表明,水泥对污染土壤中Cd、Zn能够起到较好的固化稳定化作用,在5%的添加量下,水泥对Cd、Zn的修复效率分别达到99.5%~100%、96.6%~98.8%,而Pb的浸出浓度提高了2.6~5.8倍;在8%的添加量下,水泥对Cd、Zn的修复效率分别达到99.6%~100%,94.4%~97.9%,而Pb的浸出浓度提高了1.9~12.5倍.形态分析结果表明,水泥能够使土壤中的酸可提取态Cd、Zn向残渣态转化,可还原态Pb向可氧化态、残渣态转化,稳定性增强.微观特征分析结果表明,Pb~(2+)、Zn2+、Cd2+这3种离子可以参与水泥的水化反应,生成相应的硅酸盐矿物和氢氧化物,进而对其起到固化稳定化作用.综上,水泥在重金属污染场地修复工程中具有良好的优势,但在具体应用过程中需注意场地及环境条件的特殊性.     

水泥窑共处置过程中水泥生料对Pb与Cd的吸附/冷凝特性

为了研究水泥窑共处置过程中水泥生料对Pb、Cd的吸附/冷凝特性,采用氮吸附仪和SEM(场发射扫描电镜)对水泥生料的基本物理性质(比表面积、孔径和微观表面积)进行研究;同时,利用小型试验装置对重金属Pb、Cd的氧化物(PbO、CdO)展开了吸附/冷凝研究. 结果表明:水泥生料的比表面积(2.49 m2/g)较小,微观表面结构致密无孔,因此,在水泥窑共处置过程中水泥生料对重金属的吸附/冷凝作用以冷凝为主. 进入控温立式炉的重金属可分为三部分:①冷凝在管壁上,其中Pb、Cd分别占各自入炉总量的67%～72%、58%～65%;②吸附/冷凝在水泥生料上,其中Pb、Cd分别占各自入炉总量的13%～17%、16%～21%;③随烟气释放到空气中,其中Pb、Cd分别占各自入炉总量的10%～18%、14%～26%. 水泥生料对Pb、Cd的吸附/冷凝特性均可用双常数方程拟合,线性拟合的相关系数均在0.95以上. 动力学方程拟合得到水泥生料对Pb、Cd的吸附/冷凝活化能,二者分别为5.827、6.050 kJ/mol,由此可预测水泥生料对Pb和Cd的吸附/冷凝量.      

含砷废物资源化产品中砷的浸出特性与环境风险分析

分别以我国某地2种含砷废物(污泥和废渣)为研究对象,用EA NEN 7371实验方法分析其不同资源化产品(烧制砖、免烧砖和含砷水泥等)中As的有效量浸出特性,从环境风险的角度探讨了含砷废物资源化利用的可行性. 结果显示:含砷污泥进行烧砖处置后,其产品中As的有效量浸出率从15%左右升至60%～70%;含砷废渣与水泥进行混合粉磨共处置后,含砷水泥产品中As的有效量浸出率从60%～70%降至4%以下;含砷废渣制成免烧砖后,As的有效量浸出率从60%～70%降至10%左右. 表明含砷污泥不宜进行烧砖处置;而含砷废渣可根据含砷量,在控制掺加比例的条件下与水泥熟料共处置生产混合水泥或作为原材料生产免烧砖.      

固定化反硝化聚磷菌同步除磷脱氮实验研究

实验采用海藻酸钠和PVA添加膨润土包埋固定经富集驯化的以反硝化聚磷菌(DNPAOs)为主的活性污泥,利用体视显微镜和扫描电子显微镜考察了固定化小球的形态和表面结构,并对厌氧/好氧条件下,包埋小球除磷脱氮性能进行探讨,结果表明:固定化小球具有良好的强化生物除磷和较好的反硝化脱氮性能,体系的COD去除率平均达74.9%,平均除磷效率为95.3%,氨氮平均去除率达到95.2%左右。小球若长时间缺氧,在其内部会出现厌氧区,并产生厌氧放磷现象。     

Synthesis of lignin-based copolymer LSAA and the application on controlling non-point source pollution (NPS) resulted from surface runoff

In this article, alkali lignin separated from paper pulp waste was grafted into a novel copolymer LSAA (a copolymer of lignin, starch, acrylamide and acrylic acid). Its practical application effect and environmental safety were studied. The results of field simulation experiment indicated that the application of LSAA significantly affected the output of the runoff and pollutants. The runoff quantity was decreased by 16.67%-47.00% and the loads of total suspended solids (TSS), chemical oxygen demand (COD), total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) were reduced by 17.78%-62.14%, 26.32%-59.91%, 26.67%-42.86%, and 22.18%-52.78%, respectively. Tests on its environmental safety showed that LSAA did no harm the soil. Compared with polyacrylamide (PAM), a dominant product in this field, LSAA exhibited similar effects and cheap cost. Thus, this study not only created a new product for controlling runoff water quality but also offered a beneficial application for industrial paper waste.     

工作危害分析在瓦斯线堵漏中的应用

针对催化装置不能停工、在用瓦斯线不能进行蒸汽吹扫置换,而又必须进行消除瓦斯线泄漏点的实际,运用工作危害分析方法,识别出抢修堵漏工作中的危害,制定瓦斯线抢修堵漏施工技术方案及风险控制措施,确保了在用瓦斯线抢修堵漏工作的安全进行。