不同工况条件混合赤泥力学特性变化规律

在利用常规土工实验和XRF、XRD、SEM等微观测试手段分析了刚出厂混合赤泥化学成分、矿物组成、微观结构的基础上,通过无侧限抗压强度实验和固结排水三轴剪切实验对自然风干、浸水饱和、非饱和-饱和干湿循环3种工况条件下混合赤泥不同龄期力学特性的变化规律进行了研究。结果表明,自然风干试样的无侧限抗压强度和粘聚力要明显大于相同龄期浸水饱和试样和干湿循环试样,说明混合赤泥的强度形成与滤水过程有一定联系,且其强度的增长均主要集中在脱水龄期前70天内;混合赤泥在3种不同工况条件下无侧限抗压强度和粘聚力均有一定程度的增长,说明混合赤泥可在浸水环境下生成不可逆增长的具有水硬性的胶结矿物,使其在水环境中不发生崩解,可保证混合赤泥堆体在自然堆存过程中其力学特性满足安全堆载要求。     

利用拜耳法赤泥和氟化钙污泥制备烧结砖块

拜耳法赤泥是用氢氧化钠溶解铝土矿生产氧化铝过程中产生的固体废弃物。针对拜耳法赤泥的强碱性、重金属含量高等特点,提出了一种利用酸性氟化钙污泥进行共同烧制砖块的方法。以砖块的氟离子浸出量、铬离子浸出量、抗压强度、砖块密度及烧失量5个变量为评价指标,利用主成分分析法对五个指标进行综合评分,并研究了以氟化钙污泥与赤泥比,黏土添加量、铝灰添加量、黏结剂添加量、烧结温度为自变量对综合评分的影响。利用响应面法(RSM)对实验数据进行分析,得出最佳实验条件依次为氟化钙污泥与赤泥比=61.1%,黏土添加量=21.4%,铝灰添加量=15%,黏结剂添加量=2.5%,烧结温度=1 000℃。此条件下所得砖块对应的氟离子浸出量为0.33 mg·L~(-1),铬离子浸出0.034 mg·L~(-1),抗压强度5.73 MPa,烧失量9%,砖块密度1.07 g·cm~(-3)。可用做非承重砖。     

多隔室厌氧折流板反应器(ABR) 的水力特性试验研究

对ABR反应器的水力流态进行了示踪剂试验,分析了特征截面面积对ABR水力特性的影响,采用停留时间分布(RTD)法研究了不同进水COD浓度和HRT条件下ABR反应器的水力特性,结果表明不同进水COD浓度时ABR反应器的RTD曲线相似,表明进水COD浓度不是影响ABR水力特性的主要因素;不同HRT条件下RTD曲线差异很大,表明HRT对ABR的水力特性影响较大,随着水力停留时间的延长,N值增大,1/Pe减小,ABR的流态趋于推流流态,随着HRT的缩短,N值减小,1/Pe数增大,ABR反应器趋于完全混合流态.     

城市生活垃圾土的强度机理及复合幂、指数应力-应变模型

根据垃圾土的大中型三轴压缩实验结果,分析了垃圾土的抗剪强度机理。垃圾土的抗剪强度是由剪切带上各成分间的摩擦和纤维加筋相产生的拉力共同提供,剪切变形初期主要以摩擦为主,随着变形的增加纤维加筋相产生的拉力所发挥的作用逐渐增强。基于三轴压缩实验结果,建立了垃圾土的复合幂、指数应力-应变模型,该模型参数少且具有明确的物理意义,即可反映应变较小和应变较大时的非线性特性,也可反映应变较大时垃圾土明显的加工硬化特性,特别是应力-应变关系曲线增长性向上翘的特征。与实验结果相比,该模型的相关系数均达到0.98以上。     

拜耳法赤泥还原焙烧工艺及产物性质分析

采用正交实验,考察焙烧温度、焙烧时间、还原剂和添加剂用量对拜耳法赤泥还原焙烧效果的影响。结果表明,在焙烧温度为1 080℃,焙烧时间为70min,赤泥、还原剂、添加剂质量比为100∶9∶7的最优条件下还原焙烧赤泥,经过磁选,赤泥中的含铁矿物得到富集,精矿品位平均为67.36%,回收率平均为85.54%。用热重(TG)/差示扫描量热(DSC)分析、扫描电子显微镜(SEM)分析、X射线衍射(XRD)分析以及质量磁化率测定等方法,对赤泥还原焙烧前后的理化特性进行研究,证实经过还原焙烧,赤泥中Fe_2O_3转化为Fe_3O_4和Fe。     

利用多年期赤泥和煤矸石制备烧结砖

以多年期赤泥和煤矸石为主要原料,分析了其化学成分和物性特征,通过设计不同的原料配比和烧结温度,探讨其最佳工艺条件以及各种参数指标,试图为赤泥的大宗化利用提供一种新的途径。实验结果表明最佳工艺条件为:多年期赤泥与煤矸石质量比为20∶80,成型压力为6 MPa,烧结温度为1 100℃左右保温2 h。烧结砖体"泛霜"现象基本消失,抗压强度为12.18 MPa、吸水率为21.6%,满足国家粉煤灰普通烧结砖GB5101-2003中的要求。     

多隔室厌氧折流板反应器（ABR）的水力特性试验研究

对ABR反应器的水力流态进行了示踪剂试验，分析了特征截面面积对ABR水力特性的影响，采用停留时间分布（RTD）法研究了不同进水COD浓度和HRT条件下ABR反应器的水力特性，结果表明：不同进水COD浓度时ABR反应器的RTD曲线相似，表明进水COD浓度不是影响ABR水力特性的主要因素；不同HRT条件下RTD曲线差异很大，表明HRT对ABR的水力特性影响较大，随着水力停留时间的延长，Ⅳ值增大，1／Pe减小，ABR的流态趋于推流流态，随着HRT的缩短，Ⅳ值减小，1／Pe数增大，ABR反应器趋于完全混合流态。     

烧结法赤泥的强度演化规律

筑坝堆存是现在处理赤泥的主要方式,为了堆场安全继续向上堆载,对烧结法赤泥强度的演变规律进行了研究。通过对比不同深度处赤泥的抗剪强度,表明赤泥强度的形成与堆载时间没有必然的联系;再通过对新进场的赤泥进行强度追踪,得到赤泥强度形成过程中抗剪强度与滤水固结时间的关系曲线,从时间因素上为赤泥的安全堆载提供一个理论依据。     

电渗透脱水污泥干燥特性曲线及干燥模型

通过电渗透脱水技术及自然风干技术两种预处理方式降低污泥含水率，当污泥初始含水率相近时，研究经两种方式处理后污泥的干燥特性曲线，并对电渗透脱水污泥干燥特性曲线的优势情况进行探讨。在40—120℃的低温条件下，研究电渗透脱水污泥（泥饼厚度为3．5mm）的干燥特性曲线并分析其干燥特性。通过所得电渗透脱水污泥的干燥特性曲线，引人薄层污泥干燥模型进行数值分析。结果表明，在实验条件下，电渗透脱水污泥的干燥速率要优于自然风干污泥的干燥速率。随着温度的升高，电渗透脱水污泥的干燥速率随之升高，干燥到所需含水率的时间则随之减少。Logarithmic模型比其他模型更适合描述薄层电渗透脱水污泥在低温条件下的干燥特性。     

电渗透脱水污泥干燥特性曲线及干燥模型简

通过电渗透脱水技术及自然风干技术两种预处理方式降低污泥含水率，当污泥初始含水率相近时，研究经两种方式处理后污泥的干燥特性曲线，并对电渗透脱水污泥干燥特性曲线的优势情况进行探讨。在40~120℃的低温条件下，研究电渗透脱水污泥（泥饼厚度为3.5 mm）的干燥特性曲线并分析其干燥特性。通过所得电渗透脱水污泥的干燥特性曲线，引入薄层污泥干燥模型进行数值分析。结果表明，在实验条件下，电渗透脱水污泥的干燥速率要优于自然风干污泥的干燥速率。随着温度的升高，电渗透脱水污泥的干燥速率随之升高，干燥到所需含水率的时间则随之减少。Logarithmic模型比其他模型更适合描述薄层电渗透脱水污泥在低温条件下的干燥特性。     

流化床中污泥干燥特性

以湿污泥为原料在气固流动流化床干燥器内进行了污泥干燥特性的实验研究,考察流化风速、送风温度、联合干燥热量配比的变化对干燥强度、干燥热效率及平均传热系数的影响。实验结果表明,流化床污泥干燥最佳流化风速为1.48 m/s左右;随着流化风温的升高,干燥强度和干燥热效率逐渐增大,但增幅减小;单独的加热管干燥和流化风干燥的干燥热效率均较低,分别为33%和45%左右。在相同总输入热量下,随着内置加热管输入热量的比重越来越大,干燥热效率、干燥强度和平均传热系数均先增大后减小。     

干湿循环对Pb污染土固化体力学和浸出特性的影响

为研究干湿循环作用对Pb污染土固化体力学和浸出特性的影响规律,采用普通硅酸盐水泥(OPC)和磷酸镁水泥(MPC)2种固化剂对Pb污染土进行固化/稳定化处理。基于无侧限抗压强度实验、渗透实验和浸出实验,探讨干湿循环作用对Pb污染土固化体力学和浸出特性的影响规律,并结合压汞实验分析干湿循环作用对Pb污染土固化体力学和浸出特性影响的微观机制。结果表明:干湿循环作用均会降低OPC和MPC固化体的力学特性,MPC固化体耐久性要优于OPC固化体;通过浸出实验发现,OPC和MPC固化体浸出浓度均随干湿循环次数的增加而增加,当干湿循环次数大于5次时,OPC固化体浸出浓度高于浸出安全标准,而MPC固化体的浸出浓度均低于浸出安全标准;通过压汞实验发现,干湿循环作用破坏了固化土的结构完整性,增大了固化体中大孔隙(孔径1μm)体积。这是导致Pb污染土力学特性降低的根本原因,而固稳机制的不同是干湿循环作用下OPC和MPC固化体浸出浓度差异的本质原因。     

水平潜流人工湿地在不同水力负荷下的水力效率及可视化分析

构建水平潜流人工湿地装置,通过NaCl示踪脉冲实验,得到不同水力负荷条件下的水力停留时间分布密度曲线,根据不同停留时间的关系计算相对水力效率,并利用染料,进行不同水力负荷下的可视化示踪实验,通过MATLAB处理得到高对比度的流态图像。观察"死区"分布,计算"死区"相对面积用以表征其水力效率。结果表明,湿地装置进水水力负荷较高或较低时,水力效率均较低,且水力负荷较大时更明显;水力分布散度(σ2θ)的大小会对水平潜流人工湿地水力效率造成较大影响;在不同水力负荷下,采用水力学效能(λ)所得到的排序结果相比短路值(s)和有效体积比(e)更能代表实际水平潜流人工湿地的水力效率。     

改性拜耳法赤泥颗粒的制备及对土壤铅的稳定化处理

拜耳法赤泥产量大且成分复杂,碱性强,难处理,易引起环境污染。而近年土壤重金属污染形势严峻,儿童血铅中毒事件时有发生。针对上述问题,以拜耳法赤泥为主要原料,加入少量水泥等添加剂改性制备赤泥基颗粒材料,并将其应用于土壤中铅的稳定化。结果表明,材料配方为2%水泥+5%石膏+5%粉煤灰+5%磷酸二氢钙+83%,水灰比为0.5,圆盘造粒参数为28°α40°、20r·min~(-1)R40r·min~(-1)时为颗粒最佳条件。按此配方制备的赤泥颗粒对铅污染浓度为100、250、500和800mg·kg~(-1)的模拟污染土壤进行修复,当投加5%的颗粒,稳定10d后,土壤中铅的生物可利用态分别降低了72.52%、65.38%、64.73%和40.03%,而残渣态增加了43.4%、35.13%、43.42%和43.97%,有随着污土浓度增加而增加的趋势,表明赤泥制备成颗粒材料后能有效稳定土壤中不同浓度的铅。     

《环境污染与防治》网络版论文摘要

混凝—气浮工艺中水力条件的研究安毅何士忠王启山吴立波(南开大学环境科学与工程学院,天津300071)通过静态混凝-溶气气浮(DAF)实验,研究了混凝—气浮工艺的最佳水力条件。实验发现:混合阶段最佳搅拌强度为300~400s-1,搅拌时间以60~90s为宜;反应阶段搅拌强度有从大到小的变化过     

酒精污泥干燥特性及数学模型

用红外干燥方法对酒精污泥进行干燥实验,研究了干燥温度和污泥厚度对水分蒸发速率、干燥速率及体积变化率的影响。实验表明,恒速干燥段的干燥速率仅与干燥温度有关;临界湿含量随污泥厚度增加而升高,随干燥温度的升高而下降;污泥体积在恒速干燥段收缩速度较快,在降速干燥段仍有微小的变化。对污泥干燥特性曲线进行分析,建立了恒速干燥段及降速干燥段的干燥模型,并将模型预测与实验结果进行了对比,误差较小。     

定流量条件下壤土夹层对苯和Br~-穿透包气带的影响

为研究壤土夹层对VOCs穿透包气带的影响,以苯为特征污染物,Na Br为示踪剂开展室内的渗流模拟土柱实验。模拟包气带对苯的吸附实验,确定吸附平衡时间、最大吸附量,分析砂土和粉质壤土对苯的吸附特性;设计渗流土柱实验,模拟定流量降雨条件下苯在不同构型的土柱中的迁移过程,分析壤土夹层在时间和空间上对苯穿透包气带到达含水层的影响,并得出弥散系数和阻滞系数。结果表明,相对黏粒含量高的壤土夹层显著改变了溴离子的穿透曲线,对污染水有明显的阻水减渗作用,不仅延迟了苯向含水层的迁移时间,而且在一定程度上起到了吸附、降解的阻滞作用,有效降低了特征污染物穿透包气带的含量。     

添加CaO脱水污泥的微波干燥特性

采用薄层干燥实验法对添加Ca O的脱水污泥进行微波干燥研究,考察了污泥的干燥特性,并引入干燥曲线对实验数据进行数值分析。结果表明,添加Ca O能减少污泥的干燥时间。污泥微波干燥过程主要分为升速干燥、恒速干燥和降速干燥3个阶段,且恒速干燥阶段所占的比例较大。数学模型分析发现,Page模型能更好地拟合薄层污泥的微波干燥过程。     

基于超声波机械搅拌耦合作用下赤泥对二氧化碳的固化封存

以拜耳法赤泥为二氧化碳(CO_2)固化剂,提出了基于超声波机械搅拌耦合作用下赤泥吸收二氧化碳的新思路,以期实现"以废治废"、行业气固两类废弃物得到高效综合利用的目标。以拜耳赤泥吸收低浓度二氧化硫的前期研究为基础,自行设计了超声波与机械搅拌耦合作用的鼓泡反应器,利用其"空化作用"与机械搅拌的耦合作用促进赤泥对低浓度二氧化碳的高效吸收。考察了在焙烧条件、温度、搅拌桨转速、液固比、气体流量、超声波功率对赤泥吸收二氧化碳的影响规律,得到最优条件,焙烧后可以大大提高赤泥对CO_2的固定能力,单独机械搅拌作用下,赤泥吸收CO_2适宜的条件为:反应温度25℃、气体流量0.025 m3·h~(-1)、液固比为6:1和搅拌转速150 r·min~(-1),此时最大固碳量为71.72 g·kg~(-1),加入超声波后固碳效果进一步提高,最佳超声波功率为600 W。     

不同粒径垃圾焚烧底渣对固化市政污泥工程特性的影响

在有膜标准养护和自然养护7 d和28 d的情况下,测定了固化体的含水率、有机质含量、抗剪强度、无侧限抗压强度及增容比等工程指标。研究结果表明,固化体含水率随垃圾焚烧底渣颗粒增大而增大;有机质含量则与颗粒大小没有明显相关性;粘聚力随垃圾焚烧底渣颗粒粒径增大而减小;内摩擦角随垃圾焚烧底渣颗粒粒径增大而增大;无侧限抗压强度随垃圾焚烧底渣粒径增大而增大;实验配比为100∶20∶20情况下的增容比均小于1.08。底渣中2 mm以上大颗粒对固化起到了更加积极的作用。垃圾焚烧底渣作为骨料,增强工程特性、减小固化剂用量、降低成本。研究成果拓展了污泥处理处置途径。