黄土无侧限抗压强度的试验研究

为了研究黄土填料无侧限抗压强度特性随其含水率、干密度的变化规律,本文对22种不同含水率、干密度组合的黄土试样进行了室内无侧限抗压强度试验,通过对试验数据及应力-应变曲线的分析,分别研究了黄土试样的无侧限抗压强度、弹性模量与含水率、干密度的关系。结果表明:同一含水率下,随着干密度的增加,黄土试样的无侧限抗压强度和弹性模量呈线性增长,且其增长速率随含水率增加而线性降低;同一干密度下,随着含水率的增加,黄土试样的无侧限抗压强度以二次函数的形式衰减,当黄土试样含水率为16%以上时,其衰减速率变缓,黄土试样无侧限抗压强度值基本处于同一水平,而黄土试样的弹性模量随含水率增加而线性降低,降低速率随干密度的增加而呈线性增长;黄土试样的无侧限抗压强度与弹性模量之间具有良好的线性相关性。该研究可为黄土作为建筑填料时的施工安全提供科学依据。     

利用土著微生物处理焚烧飞灰及资源化初探

利用从自然界花坛土壤中筛选的土著脲酶微生物开展了微生物诱导碳酸盐沉淀作用(MICP)处理垃圾焚烧飞灰试验,通过颗粒级配、无侧限抗压强度、重金属浸出毒性测试对固化/稳定化效果进行了评价.结果表明,在土著微生物附著剑菌(Ensifer adhaerens)的MICP作用及飞灰火山灰性的共同作用下,飞灰固化、稳定化效果明显;在较优工况下,无侧限抗压强度可达205.2kPa,弹性模量可达200MPa,主要重金属元素Cd、Cr、Pb、Zn、Cu的浸出浓度满足《地表水环境质量标准》Ⅲ类要求.在此基础上,利用有限元软件ABAQUS分析了将固化飞灰用作道路路面和路基之间填料后,对沥青路面性能的影响.结果表明:在路面碎石基层与路基之间设置固化飞灰层,可有效降低沥青路面底部拉应变,延长疲劳寿命,有效减轻车辙损伤,可作为大量消纳飞灰的处理途径之一.     

水泥基固化多环芳烃的性能研究

水泥基对多环芳烃污染土壤进行固化稳定化处理,利用扫描电镜(SEM),能谱分析(EDX)和X射线衍射(XRD)三种方法,结合固化体性能表征因子非侧限抗压强度(UCS)和浸出毒性(TCLP),来说明固化体的微观结构与性能之间的关系,从而对固化的机理进行阐释。     

不同钙源及Ca~(2+)浓度对MICP的影响

从经尿素驯化的活性污泥中筛选出3株产脲酶菌,经16S r RNA基因序列分析分别为芽孢杆菌属(Bacillus sp.)、蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)、微球菌属(Micrococcus),其中1株产脲酶活性较高的菌株UPB1具有明显诱导碳酸钙沉积的能力。探究了UPB1菌诱导氯化钙、醋酸钙、乳酸钙、葡萄糖酸钙4种不同钙源生成CaCO_3的晶型特征及Ca~(2+)浓度对UPB1菌诱导碳酸钙沉积效率的影响。结果表明:CaCl_2作为UPB1菌的钙源效果最好,生成热力学最稳定的菱面体型CaCO_3;基于最佳钙源,在金相显微镜下观察UPB1菌诱导CaCO_3沉积的动态过程,显示出在MICP过程中,UPB1菌诱导生成的CaCO_3晶体首先为细小颗粒状,然后逐渐汇集成薄片状,进而形成菱面体型,在整个过程中UPB1菌为CaCO_3晶体提供了有效的成核位点;在不同Ca~(2+)浓度下,UPB1菌诱导碳酸钙沉积效率各异,当CaCl_2浓度为0.25 mol/L时,UPB1菌诱导碳酸钙沉积效率最高,此时,CaCO_3晶体的生成量为0.684 1 g,电导率增加率达82.7%,Ca~(2+)转化率为90.85%。     

微生物诱导碳酸盐沉淀技术强化生物炭固定铅的效果及机理研究

生物炭是一种极具潜力的低碳重金属固定材料,但受固定机理的制约,其长效稳定性往往不能满足实际工程需求.本研究提出通过微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)技术来强化生物炭对铅的固定,以期实现长效稳定.首先,从不同原材料、不同生产温度制备得到的5种农业废弃物生物炭中筛选出铅固定量较大但稳定性较差的水稻秸秆生物炭(700℃制备)(RSB700),其固定的铅成分中酸可溶态占比高达94.0%,具有潜在的环境风险.对固定了铅的RSB700进行MICP处理,试验以巴氏芽孢杆菌为试验菌株,控制尿素浓度为0.5 mol·L^-1,氯化钙设4个浓度梯度(0.05、0.1、0.3和0.5 mol·L^-1).微观和化学分析结果显示,MICP处理后,生物炭表面出现不规则的团簇型碳酸钙晶体(多为方解石,部分为球霰石),铅的稳定性也得到显著提升.氯化钙浓度对强化效果有一定的影响,当其浓度为0.3 mol·L^-1时,可交换态铅和酸可溶态铅占比分别降低约90.0%和92.7%,稳定态铅占比提升约19.6倍.MICP技术的强化机理主要是在生物炭表面形成一层由碳酸钙...     

以垃圾焚烧底灰为骨料的脱水污泥固化试验

针对机械脱水污泥强度低,难以安全填埋的问题,采用生活垃圾焚烧底灰作为骨架材料和水泥、石灰、石膏作为固化剂,开展污泥固化试验研究,并通过无侧限抗压强度试验、耐水性试验、浸出毒性试验对固化效果进行评价.结果表明,较优的固化剂种类为水泥和石膏,掺入量为污泥干基的50%,无侧限抗压强度可以满足填埋要求.最优垃圾焚烧底灰掺入量为100%,固化污泥增容比小于1.0,能够起到减容作用.水泥、石膏固化污泥耐水性能均较好.浸出毒性试验结果表明,最优固化剂种类为石膏,浸出液Cu、Zn、Pb离子浓度及COD值均较原泥大幅降低,可以起到良好的稳定化效果,且浸出液pH值接近中性,对生态环境影响较小.     

生活垃圾焚烧飞灰中钙的脱除与回收

采用氯化铵（NH₄Cl）溶液浸出生活垃圾焚烧飞灰中钙后,再用碳化法对其进行回收。通过单因素实验和响应面设计获取钙离子浸出的最佳条件为:NH₄Cl浓度为3.9 mol/L,反应时间为64 min,液固比为5.6 mL/g;3个因素对Ca2+浸出的影响程度排序为液固比>NH₄Cl浓度>反应时间。飞灰残渣重金属毒性浸出结果表明:Pb、Cu、Zn、Cd、Ni浸出浓度分别为0.0929,0.0012,0.0054,0.0017,0.0002 mg/L,明显低于GB 8978—1996《污水综合排放标准》中规定的最高允许排放浓度限值,即飞灰残渣的重金属毒性浸出结果满足HJ 1134—2020《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范（试行）》中6.3条综合利用要求。采用自制的PAN-PEI吸附盐洗液中的重金属后,再回收的碳酸钙品质极佳,其主要晶型为球霰石,Pb、Cd、Fe含量分别为0.0009%、0.0002%、0.0103%,符合HG/T 2776—2010《工业细微沉淀碳酸钙和工业微细性沉淀碳酸钙》标准要求,具有广泛的应用潜力。     

嗜冷型产碳酸酐酶菌对碳酸钙沉积的影响

为探究四川黄龙钙华地貌高寒水体中低温微生物对碳酸钙沉积的影响,该试验自黄龙钙华水体中分离到2株具有高产碳酸酐酶(CA)活力的嗜冷型菌株,在不同的初始p H值和不同的低温沉积温度下,通过测定沉积体系pH值和电导率的变化来研究菌株对碳酸钙沉积过程的影响,并用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对生成的碳酸钙晶体进行晶型晶貌分析。结果表明:供试菌株在不同条件下都能促进碳酸钙沉积,形成的晶体均为方解石型,但其形貌却不尽相同。尤其在初始p H值8.0,10℃低温下对碳酸钙沉积的影响最为显著。研究结果表明供试嗜冷型碳酸酐酶产生菌株能在一定程度上调控碳酸钙的沉积速率与晶体形貌结构,其结果可为探究低温下黄龙钙华的生物沉积机制提供一定的理论基础。     

印染污泥固化处理的实验研究

研究了石灰、粉煤灰和污泥焚烧灰对印染污泥的固化效果,考察了不同固化材料对污泥固化块的抗压强度、抗剪强度的影响,并测定了污泥固化块的重金属浸出毒性。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和能谱分析(EDS)分析了固化块组成和微观结构,对固化机理进行了初步分析。结果表明,在试验范围内,采用单一固化剂时,石灰对增强污泥力学强度效果最显著,而粉煤灰和焚烧灰的效果不佳;采用复合固化剂时,污泥-石灰-粉煤灰-焚烧系统(质量比为1∶0.08∶0.5∶0.5)对增强污泥力学强度效果最佳。XRD和SEM分析结果显示,掺入固化剂的污泥固化块结构更加密实,并新生成了碳酸钙、水化硅酸钙等固化物质。     

工业废渣-过硫酸钠协同固化/稳定化石油污染土配比优选研究

采用过硫酸钠、石灰、粉煤灰、电石渣为固化剂材料,设置4因素4水平正交试验,研究不同配比下石油污染土的无侧限抗压强度、毒性浸出浓度、酸中和容量的变化规律,并通过模糊优选理论筛选出固化剂最优配比,利用pH值、温度、S₂O₈^2–含量、总石油烃含量、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)试验分析固化机理.试验结果表明:从极差分析得到过硫酸钠对石油污染土的无侧限抗压强度和毒性浸出浓度影响最大,石灰对酸中和容量影响最大;以无侧限抗压强度、毒性浸出浓度、酸中和容量和处理成本作为模糊优选指标,过硫酸钠、石灰、粉煤灰、电石渣掺量分别为0.6%、8.0%、10.0%、6.0%时为最优配比,此时处理后的污染土7d无侧限抗压强度为630.40kPa,毒性浸出浓度为4.44mg/L,酸中和容量为385.71cmol/kg,处理成本为136.46元/t,处理后的污染土达到了废物再利用的强度和环境安全要求;过硫酸钠氧化去除土中部分石油,石灰、粉煤灰和电石渣水化反应生成胶凝物质包裹吸附石油,并胶结土壤颗粒,使处理后的污染土毒性浸出浓度降低,强度及酸中...