填埋场不同深度垃圾土反复直剪实验研究

根据垃圾土颗粒大、纤维质多等性质,自行研发了适合垃圾土的反复直剪仪,进行了垃圾土的反复剪切实验。通过对比3组不同深度垃圾土样的反复剪切实验数据,总结出垃圾土的反复剪切性质,得出反复剪切的破环强度、峰值强度和残余强度,并根据破环强度值得出垃圾土的c、φ参数。对比国外填埋场失稳反演得出的垃圾土强度,得出以剪切应变ε=10%作为垃圾土强度的取值。     

不同含水率条件下拜耳法赤泥强度及水力学特性

在利用XRD、XRF、SEM等微观测试手段分析了拜耳法赤泥的化学成分、矿物组成和微观结构的基础上,通过无侧限抗压强度实验、固结排水三轴剪切实验研究了拜耳法赤泥在不同水力路径条件下其强度特性的变化规律;同时通过非饱和土瞬态水力特性循环实验系统对拜耳法赤泥的水力学特性进行了研究。研究表明:含水率的变化对拜耳法赤泥的强度特性有较大程度的影响,在脱水干燥过程中,其抗压强度和抗剪强度指标均有较大程度的增长;拜耳法赤泥具有遇水崩解现象,已干燥硬化的赤泥会遇水崩解,强度指标明显降低,且在较低应变处即发生脆性破坏;拜耳法赤泥的土-水特征曲线和渗透系数特征曲线均展现出明显的滞后效应,说明拜耳法赤泥对水有较大的敏感性,在降雨条件影响下,拜耳法赤泥堆体的稳定性有一定程度的降低。     

填埋场不同深度垃圾土压缩性的室内试验研究

阐述了垃圾土的压缩机理,归纳了国内外垃圾土压缩性指标的研究成果。根据某填埋场3个不同深度的垃圾土试样,在改装后的高压固结仪上进行压缩试验,得到垃圾土的压缩系数a、主压缩指数C、修正主压缩指数C'、压缩模量E以及体积压缩系数m,并对试验结果进行分析。试验结果表明,垃圾土的初始孔隙比随填埋深度的增加而减小,垃圾土的压缩指数随其可降解度和有机质含量的减少而降低,垃圾土具有高压缩性,其压缩性指标与垃圾的组成和填埋深度有关。将得到的压缩性指标与国内外的资料进行了比较,可为填埋场的设计及变形计算提供参考。     

垃圾填埋场污泥坑原位修复工程实践

垃圾填埋场内污泥坑的存在严重影响填埋场竖向扩建和填埋堆高。对某垃圾填埋场内污泥坑进行现场勘察取样、原位测试与室内实验,获得污泥的分层及沿深度变化的物理、力学特性,并针对不同分层的污泥,提出表层垃圾清除、污水抽排、泥水混合污泥土工管袋脱水、流塑、软塑污泥原位固化综合处理方法。对污泥坑抽排污水过程中垃圾堆体边坡进行渗流稳定分析,发现渗滤液水位快速下降将导致污泥坑垃圾边坡滑移失稳,在污泥坑治理过程中应采取相应措施。根据污泥坑上覆80~120 m垃圾堆体沿原位固化污泥滑移稳定分析,获得污泥坑原位固化处理强度指标,不排水抗剪强度Cu为40 k Pa。     

菜场有机垃圾压缩脱水特性实验研究

为优化菜场垃圾压缩及脱水机械设计参数,获取最佳的压强值和垃圾在压缩仓内的保压时间,进行了菜场有机垃圾压缩脱水特性实验研究。通过压缩实验及对数据的分析,提出了有机垃圾压缩转运时的合理压缩强度范围为1.5～2.4 kg/cm2;通过压缩脱水实验及对数据的分析得到:压强一定时,保压时间越长,出水量越大;而保压时间一定时,压强增大,脱水率也增加,但2组数据变化均为非线性。对大白菜的实验表明,其合理的脱水压强和保压时间分别为2.4 kg/cm2和30 s左右。     

气升式反应器气液两相流流态特性模拟

为了研究曝气强度对气升式反应器内气液两相流特性的影响，组合多相流Eulerian—Eulerian模型和液相Standardk-ε湍流模型，运用Fluent软件建立了气升式反应器内气液两相流的三维非稳态数值模拟。在曝气管布局方式一定的情况下，模拟计算获得了反应器内x轴截面处不同径向位置的气含率、液速分布情况，计算结果表明，在本文研究的曝气强度范围内，气含率随着曝气强度增加而增加，越靠近曝气池底部，升流区局部气含率越高，且气含率值波动较大；随着曝气强度的增加，曝气孔附近液速增加较明显，但随着气液两相流的上升，液速增加幅度降低；同时采用粒子图像测速（PIV）技术对液相速度进行了实验研究，实验结果与模拟结果吻合性较好。     

聚氨酯泡沫的改性及其在臭气治理中的应用

通过将不同类型的纤维添加到聚氨酯原始配方中进行发泡,制得增强型聚氨酯泡沫,将其作为除臭微生物生长载体,用于生物除臭实验中。考察了不同类型的纤维的长度和数目对聚氨酯泡沫的压缩强度、抗湿热老化性能、保水率、挂膜量及其除臭效果的影响。结果表明:3 mm短玻璃纤维聚氨酯压缩性能、抗湿热老化性能和挂膜性能最佳,其挂膜干物质达到0.90 g;甘蔗纤维聚氨酯吸水性能和挂膜能力较优,但保水性能一般;木质纤维聚氨酯的吸水性能和保水率最优。以短玻璃纤维聚氨酯为生物滤塔填料进行实验,结果显示对高负荷区硫化氢和氨的平均去除率分别约为94%和77%,优于市售除臭填料,具有良好的生物除臭应用前景。     

振动频率与龄期对河道淤泥气泡混合轻质土动力特性影响及机理

利用室内动三轴实验研究了振动频率与龄期对河道淤泥气泡混合轻质土(FMLSS)动力特性的影响。结果表明,振动频率和龄期对FMLSS的动力特性有明显影响。振动频率越小,轴向动应变和阻尼比越大,动模量越小。随着养护龄期的增长,动模量增大而阻尼比减小。动模量曲线在振动频率大、养护龄期长和水泥含量高时更加陡峭。当动应变较小时,不同龄期的FMLSS阻尼比很接近,随着动应变不断发展,阻尼比差异增大。FMLSS的动模量曲线都呈平缓衰减型,阻尼比在0.01~0.03之间,体现出FMLSS是良好的弹性材料。最后,探讨了振动频率和龄期对FMLSS动力特性的影响机理。     

固相餐厨垃圾厌氧发酵特性

为了研究固相餐厨垃圾厌氧发酵产甲烷特性,对固相餐厨垃圾进行批式厌氧发酵实验,主要考察了pH、VFA、COD以及纤维素酶活的变化情况,并运用修正Gompertz模型对其产气模型进行动力学拟合.实验结果表明,缓冲溶液的添加可明显促进厌氧发酵产甲烷.在添加缓冲溶液条件下,污泥与餐厨垃圾比例为2∶1,1∶1,2∶3和1∶2时,餐厨垃圾都能很好地进行厌氧发酵产甲烷,最大产甲烷产量分别为594.66、449.74、392.93和333.36 mL/g TS.采用修正Gompertz模型分别对2∶1、1∶1、2∶3和1∶2实验组产甲烷曲线进行拟合,得到产甲烷潜力分别为567.57、437.89、381.12和305.60 mL/g TS,最大产甲烷速率分别为89.38、59.81、47.26和25.80 mL/(d·g VS).对厌氧发酵过程中纤维素酶活的变化进行了研究,结果表明,CMC酶活性在提高餐厨垃圾厌氧发酵过程中纤维素的降解起重要作用.     

非饱和压实膨胀土掺煤矸石的特性研究

研究了掺煤矸石的非饱和压实膨胀土的工程性质。通过击实实验确定混合料的最佳含水率和最大干容重;在最佳含水率、不同的煤矸石掺量和控制压实度条件下,通过加州承载比实验测得CBR值和膨胀率;由直剪实验测定混合料的黏聚力(c)和内摩擦角(φ);利用滤纸法在3种控制压实度、5种控制含水率、不同煤矸石掺量组合条件下测定混合料的吸力。实验结果表明:随着煤矸石掺量的增加,膨胀土的最佳含水率随之降低,最大干容重逐渐增大;当煤矸石掺量在25%~35%之间,混合料的c、φ值得到明显提高;当煤矸石掺量大于35%时可较大地提高CBR值和降低膨胀率,可取得较好的压实效果,满足各级公路全厚式填筑路堤的强度要求;掺入煤矸石后,同一压实度条件下,随着煤矸石掺量的增加,混合料的吸力随之降低,利于降低膨胀土的膨胀率,减少吸水膨胀变形破坏。     

废旧印刷电路板差速破碎分析

为了解决废旧印刷电路板资源化过程中的粗碎问题,提出差速破碎方法;根据差速机理分析,利用自主研制双齿辊粗碎机对废旧印刷电路板基板进行差速破碎实验;最后利用Ansys APDL模块对粗碎机辊齿进行校核模拟。实验结果证明,利用差速破碎可以充分利用材料的抗拉、抗剪强度小于抗压强度的特性,能够取得良好的破碎效果,差速破碎结果呈拱形分布形式;模拟结果证明,在差速破碎过程中设备能够保持良好工作状态,可以交换2个齿辊的运转速度减小疲劳破坏。差速破碎为废旧印刷电路板资源化过程中的破碎理论提供支持,并且为废旧印刷电路板粗碎的设备选择提供参考。     

城市垃圾卫生填埋场废气产生量及主要污染因子的确定

城市生活垃圾以其特有的分散、巨量、恶臭、肮脏等特性,使环境污染问题显得更加突出、复杂,因此建造垃圾填埋场势在必行。本文以城市垃圾卫生填埋场址的环境影响评价为基础,对垃圾填埋场恶臭气体产生量及其影响强度进行科学的分析与探讨,为垃圾场废气的治理及环境管理提供科学依据。1　垃圾卫生填埋废气产生量分析1.1　废气污染物的产生及特征根据有关实验及文献资料〔1,2〕,填埋场中废气大致由50%～60%的CH4,40%～50%的CO2和一定量的NH3、N2、H2S等物质组成。填埋场产生的废气成份应根据生产过程来确定,在填埋初期两周内氮、氧的含量比…     

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。     

低强度超声波预处理对厨余垃圾厌氧消化的影响

以厨余垃圾为研究对象,实验研究产气效率、pH、SCOD、甲烷浓度及生物降解率5个参数的变化趋势,比较低强度超声波处理对厨余垃圾厌氧消化产气特性的影响,结果表明:(1)低强度超声波处理对厨余垃圾厌氧消化产生明显效果,在不同的超声波强度(100、175和250 W)或处理时间(20和40 min)下,产气效率、累计产气量、pH下降幅度、SCOD增加幅度随处理时间和超声功率增加而增加;在超声波强度250 W和处理时间60 min下出现抑制作用;(2)在超声波强度250 W和处理时间40 min条件下,超声波对厨余垃圾厌氧消化增强效果最明显,累计产气量由未处理的3 513 mL提高至5 007 mL,提高42.6%,甲烷气体浓度由51.25%提高至58.8%,生物降解率由58.11%提高至73.5%.     

控制酸性矿山废水的污泥屏障压缩特性

污泥屏障通过物理拦截以及化学作用可以有效控制重金属离子迁移,采用污泥屏障处理酸性矿山废水(AMD)已被证明具有可行性.作为尾矿渣处置场屏障的主体材料,研究污泥压缩特性很有必要.实验结果表明,对于含水率相同的压实污泥试样,孔隙比随干密度增大而减小,最终趋于1;干密度相同的试样,最优含水率的孔隙比随应力增大减小最快.试样压缩系数随干密度增大而减小,随含水率增大先增大后减小,最优含水率的压缩系数为0.8 MPa-1.AMD溶液作孔隙液能提高试样压缩系数.通过对比分析有机质土的压缩特性,为以后的深化研究提供相关参数支持.     

污泥与生活垃圾混合填埋对渗滤液导排系统堵塞的影响

污泥经预处理达到入场标准后与生活垃圾混合填埋是我国现阶段污泥处理的主要方式。由于污泥与生活垃圾特性差异较大,会影响渗滤液物理、化学、生物特性,进而对填埋场渗滤液导排系统产生不利影响。通过柱实验对比了污泥与生活垃圾混填前后产生的渗滤液水质变化,结果表明:污泥与生活垃圾混填后渗滤液中颗粒物浓度及大颗粒物占比均有显著提升;采用生石灰对污泥预处理提高了污泥自身有机质(VFAs等)的释放速率;8%的生石灰预处理污泥(10%混合比例)掺加量会提高生活垃圾产生的渗滤液中Ca~(2+)浓度31.6%。通过分析可知,结合填埋场导排系统堵塞的影响因素有微细颗粒物沉淀、微生物膜生长及钙基化合物沉积,从减缓填埋场导排系统堵塞、延长填埋场使用年限的角度出发,污泥宜单独分区填埋,生石灰预处理污泥不宜与生活垃圾混填。     

粉煤灰对Cr(Ⅵ)的吸附特性

通过间歇实验研究了粉煤灰对重金属Cr(Ⅵ)的吸附特性。探讨了固液比、pH、反应时间、温度、离子强度和初始浓度等因素的影响。实验结果表明,固液比、pH、温度与离子强度都对去除率有较大影响。当温度为20℃、pH=1、Cr(Ⅵ)的初始浓度为10 mg/L,固液比为100 g/L时,去除率达到50.13%。动力学实验结果表明,粉煤灰对Cr(Ⅵ)的吸附为快速反应,在180 min内可达到平衡,伪二级动力学模型可较好地拟合实验结果。等温吸附实验结果表明,Freundlich模型与Langmuir模型均可较好地拟合等温吸附实验结果。低温有助于粉煤灰对Cr(Ⅵ)的吸附。     

长纤维过滤器过滤过程的数值模拟

在长纤维束过滤器动力学模型和现场实验数据的基础上,利用Comsol Mulitiphysics仿真软件对长纤维束过滤器过滤过程进行数值模拟。将3类仿真曲线(滤出水颗粒浓度随时间的变化曲线、滤液浓度沿滤层的变化曲线、滤床各层比积泥量的变化曲线)与实验所得的真实曲线分别进行对比,两者比较接近。说明该过滤过程模型可用于影响长纤维束过滤器运行特性中单个或多个变化因素(初始滤速、纤维束装填密度、流入浓度和纤维丝直径等)实验结果的估算,可作为长纤维过滤器的实验研究、操作优化和结构设计的参考。     

膜生物反应器内流场动力学特性的PIV实验研究

浸没式膜生物反应器系统内膜面附近的气液两相流动力学特性对控制浓差极化和膜污染具有重要影响。应用粒子图像测速(PIV)技术对浸没式膜生物反应器内近膜面的液相流场动力学特性进行了研究。采用相分离技术灰度分辨法将通过PIV技术得到的气液两相流场图像中的液相速度场进行辨别,得到膜面附近的液相流场数据,并应用Tecplot软件计算得出液相流的涡量特性。在3 mm曝气孔径,2.5、3.0、3.5、4.5、5.5和6.5 m3/h 6种曝气强度下分析了膜面附近的液相速度场和涡量场。结果表明,曝气强度对液相流场和涡量场的影响较大,在一定范围内增加曝气强度可以使得液相速度和涡量增加,同时,分析了3 mm孔径下圆帽状气泡的动力学特性。研究结果为膜生物反应器系统的优化设计提供了研究经验和实验数据。     

垃圾焚烧飞灰物理化学性质的实验研究

应用激光粒度粒形分析仪、灰熔融性测定仪、原子吸收光谱仪和XRD等仪器手段对国内2种垃圾焚烧飞灰的密度、颗粒特性、熔点、成分和晶相结构等物理化学性质进行了详细的研究。研究发现，2种灰样颗粒直径的数量积分分布非常接近，其中基本没有超过40 μm的颗粒。由于垃圾焚烧飞灰在化学成分上存在的差异导致了其熔点有很大的不同。此外，XRD结果显示不同来源的飞灰其晶相结构存在较大的差别，这可能与垃圾的来源和焚烧工艺以及烟气处理方法有关。实验结果为飞灰无害化低温烧结工艺的选择和运行参数的制定提供了依据。