不同填埋年龄期垃圾渗滤液对HDPE管材结垢影响

垃圾渗滤液含有大量复杂且有害成分,在其收集和输运过程中极易引起管道系统的腐蚀和结垢.HDPE管材已广泛应用于填埋场设计,以其作为研究对象,制备成HDPE样片分别浸置于幼龄期渗滤液（1#渗滤液）和老龄期渗滤液（2#渗滤液）中,研究结垢特点.通过监测渗滤液中ρ（Ca2+）、ρ（Mg2+）、ρ（Cl-）、ORP（氧化还原电位）、pH等水质参数指标的变化,结合HDPE样片的SEM分析及其质量变化,推断了引起管道结垢的主要原因.结果表明:①渗滤液中ρ（Ca2+）、ρ（Mg2+）随试验周期推进显著下降,且ρ（Ca2+）降低较快,试验50 d内1#渗滤液ρ（Ca2+）降低了85%,2#渗滤液降低了75%.② HDPE样片对渗滤液的水质产生了一定的介入影响,试验初期对ρ（Ca2+）、ρ（Cl-）及ORP影响较大,中后期则对pH影响显著.③1#渗滤液和2#渗滤液中HDPE样片结垢量分别为1.10和0.682 mg/cm2,管材在1#渗滤液中结垢更严重.④渗滤液中ρ（Ca2+）和ρ（Mg2+）与结垢量均呈显著负相关（P < 0.05）,其中ρ（Ca2+）是引起结垢的关键因素（P < 0.01）;温度、pH和ORP与结垢量均呈正相关,ρ（Cl-）与结垢量呈负相关.⑤通过材料表面形貌表征,试验初期主要是规则的结晶垢,试验后期则为多孔隙沉积垢.研究显示,1#渗滤液对管材结垢影响更明显,Mg2+、Ca2+沉淀是管材结垢的主导因素,控制二者浓度是减缓管材结垢的关键.      

渗滤液对不同管材的结垢性腐蚀研究

渗滤液成分复杂,在收集和输运过程中极易引起管道结垢腐蚀,对环境形成潜在风险。选取4种典型管材,包括钢管、镀锌管、HDPE管和PVC管作为实验管材,制备样片后分别浸置于有氧和厌氧条件控制下的渗滤液中,研究其耐腐蚀性能。通过样片称重分析,结合材料性能表征,发现材料结垢量、腐蚀程度与其表面粗糙度显著相关;通过样片的结垢性腐蚀程度分析,4种材料的优劣顺序为HDPE > PVC > 镀锌管 > 钢管。研究结果对渗滤液收集输运系统管材选择及保障填埋场安全运营具有一定指导意义。     

残余聚合物对油田污水的结垢影响研究

主要采用碳酸钙沉积法和硬垢量测定法,考察了聚合物分子量和浓度对旅大(LD)10-1油田采出水结垢的影响规律.实验结果表明:温度对含聚污水体系的结垢状况有一定的影响,温度升高增强了溶液的结垢趋势.由于聚合物与乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)之间的螯合竞争作用,随着聚合物浓度的增加,钙离子浓度总体呈增加趋势,硬垢量呈减...     

油气田产出水系统碳酸钙结垢预测

结合热力学和动力学影响因素,综合考虑碳酸钙结垢的结晶、沉积和剥蚀过程,建立了油气田产出水系统中碳酸钙结垢的预测模型,运用编制的软件对某气田产出水井筒进行了碳酸钙结垢预测,选取靠近井口、井筒中部和井底的三个典型部位进行了室内模拟结垢实验和饱和指数法结垢趋势预测。结果表明,井筒结垢量随着井深增加而增大,在一定时间后达到垢物附着与脱落的动态平衡状态,软件模型预测法与实验测试结垢趋势相吻合,能够较好地预测油气田产出水的碳酸钙结垢,对产出水系统防垢除垢具有指导意义。     

长庆油田某作业区集输系统结垢机理与防控措施研究

目的解决长庆油田某作业区集输系统的结垢问题。方法采用离子色谱仪等仪器对水样的理化性质进行测试分析,采用X射线衍射仪对现场垢样进行成分分析,通过室内静态结垢实验结合滴定法,研究油井采出液混合的配伍性,并对阻垢剂进行筛选及评价。结果长庆油田某作业区集输系统结垢的主要原因为该区C6和Y9两个层系的采出液不配伍,主要结锶钡垢,且结垢量较大。温度对总结垢量的影响较小,但随着两种水样的质量比接近1︰1时,结垢量达到最大。选择加注C型阻垢剂,且加注质量浓度为90 mg/L时,阻垢率可达86.1%,比原方案提高30%左右,阻垢后最大结垢量由1678 mg/L降为233 mg/L。结论现场提供的C型阻垢剂对长庆油田某作业区集输系统具有适用性,阻垢率高,能够有效减缓现场结垢问题。     

三元复合驱输油管道结垢机理及除垢技术研究

随着油田开采含水率的不断增加,原油采出液显著增多,造成原油设备腐蚀结垢严重,大大影响了油田生产的安全运行。对某油田三元复合驱输油管道成垢原因及垢样组成进行分析,得出垢样中碳酸盐和硅酸盐质量分数分别为50%,30%左右,在实验室内复配优选出针对性较强的除垢配方HCl及HF溶液,确立了其最佳浓度及作用时间等。实验表明,7%HCl+5%HF在40℃下反应6 h除垢效果可达到最佳,经过现场小规模(40 m~3/h)试验显示,该除垢配方可以有效溶解垢物,达到除垢的目的,为日后工业化现场应用提供了一定的技术支撑。     

微纳米木粉颗粒的输运和沉积特性分析

为研究微纳米木粉在分离分级过程中流场和颗粒沉积的特性,依据加工系统结构对木粉的输运管道壁面进行木粉颗粒取样,并在显微镜下观察木粉粒径范围与管道壁上木粉沉积厚度进行比较分析研究。结果表明管道上、下壁面沉积的木粉与粉体颗粒的粒径大小、加工时间、分离粉体的送风量等因素都对颗粒的沉积都起到了重要作用。对微纳米木粉沉积特性的分析为今后加工生产纳米级木粉的输运、沉积和凝并特性的研究提供了重要的参考依据。     

滨425区块结垢机理及防治措施研究

针对滨425区块油井结垢问题,分析了作业井数据、油井垢样和油井产出液油水乳化状态,并开展了结垢影响因素和高矿化度水垢晶生长及成垢速度等实验研究,得出了滨425区块低含水油井及地层的结垢机理:地层压力下降,导致CO2分压逐渐降低,从而产生碳酸盐垢。根据结垢机理提出了井下挤注防垢剂技术作为防治措施,进行了配伍性、静态防垢率、最低有效防垢浓度及动态吸附-解吸等试验研究。实验结果表明,优选的防垢剂防垢率达到90%以上,最低有效浓度20mg/L,且吸附解吸性能较好。     

城市污水管网中污染物冲刷与沉积规律

为探明城市污水管网中污染物的冲刷与沉积规律,对西安市污水管网进行实际调研,结果表明,污水支管和干管的沉积物厚度时变化较大,变化量分别为0~24 mm和0~12 mm,管道污水中颗粒态污染物发生沉积和冲刷的概率高;而污水主干管的沉积物厚度时变化较小,管道内颗粒物沉积与沉积物冲刷水平维持相对平衡.为进一步明确污水中污染物浓度变化与水流流速的关系,建立了污水管道冲刷与沉积模拟中试装置,研究了不同流速下管道中碳(有机)、氮、磷三类污染物含量和粒径分布的变化规律.结果表明,随着污水流速的增加,冲刷强度增大,管道中污染物浓度急剧升高,通过粒径分布监测结果可知,管道中有机污染物易存在于粒径较大的颗粒物上,氮、磷类污染物易吸附在粒径较小的颗粒物上;当流速小于0.6 m·s~(-1)时,污水中颗粒态污染物的沉积作用大于冲刷作用,发生物理沉积,造成污水中碳源不足,当流速大于0.6 m·s~(-1)时,水流冲刷强度增大,沉积物被水流大量携带,但污水中碳类有机污染物的增加比重大于氮和磷类污染物,使现有污水碳源不足得到改观,利于生物脱氮除磷工艺的碳源需求.     

渗滤液回灌量对其特性及填埋场稳定化的影响

采用4座规模为42m³的模拟实验柱,1号、2号和3号实验柱每周分别回灌填埋垃圾量5.3%,2.7%和0.67%的渗滤液,4号实验柱每周回灌填埋垃圾量0.33%的清水作为控制柱进行对比研究回灌量对渗滤液特性和填埋场稳定化进程的影响.结果表明,5.3%的渗滤液回灌比能更大程度地加速填埋场的稳定化进程,使有机物在更短的时间内释放,减小产甲烷的迟滞时间.采用2.7%回灌比的实验柱能形成更好的微生物环境,反应器温度保持在35℃,对渗滤液有最好的处理效果,COD和BOD₅的去除率分别达到了77%和88%,同时还具有最好的抗冲击负荷能力.在实际工程中,应该根据填埋场设计的目标来选择合适的渗滤液回灌量.     

基于LBM-DEM耦合研究多孔介质中生物膜对悬浮粒子运移的影响

生物膜是多孔介质中普遍存在的细菌群落,会与悬浮粒子相互作用并影响粒子的迁移沉积。采用格子玻尔兹曼-离散单元耦合方法(LBM-DEM)研究了悬浮粒子在覆盖生物膜多孔介质中的运移。发现生物膜的存在会降低孔喉尺寸和DLVO排斥势垒,这有助于增强悬浮粒子的沉积。进出口压差是影响粒子滞留率的主要因素,低进出口压差下粒子无法突破排斥能垒,高压差下流体力通过改变粒子的沉积位置可提高渗透率。溶液离子强度变化主要影响排斥屏障。高离子强度的溶液中,粒子滞留率对压差变化响应较小;低离子强度溶液中,粒子滞留率受进出口压差的影响较大。此外,从介观角度观察入流速度对悬浮粒子黏附与滚动的影响,发现粒子的初始沉积点与来流方向的角度随着粒子速度的增加而减小。     

基于动态质量平衡的室内颗粒物沉降规律研究

目前室内颗粒物污染问题已经受到广泛关注.越来越多的流行病学研究表明,大气悬浮颗粒物浓度对人体健康存在显著的负影响.由于个人在室内滞留的时间可能超过全天时间的90％,因此剖析室外颗粒物向室内的传输渗透机理,对掌握室内微环境下的颗粒浓度水平至关重要.本实验以青岛一办公室为研究对象,使用具有4个尺寸间隔的光学计数器同时测量室内和室外的颗粒物浓度,粒径分布范围在0.3~2.5μm,采集时间为2016年4月~9月.根据实验数据,采用基于时间的动态质量平衡模型,估算了换气次数在0.03~0.25h^-1范围内的室内颗粒物渗透率和沉降速率分别为0.45~0.82h^-1和0.94~2.82m/h,并分析了这些参数随粒径大小的变化规律.其结论为进一步研究颗粒物在室内的传输机理和运动轨迹提供参数.     

供水管网大口径管道管垢中污染物分布的径向差异

以管龄为11年的城市主供水管道上的DN300球墨铸铁管为研究对象,采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、晶体衍射结构分析(XRD)等手段对其径向不同位置的管垢进行了表征,并分析了其各类金属与有机污染物的分布差异.结果表明:管道下部的管垢总量高,平均粒径大.重金属在空间上的分布明显不同,铁、锰、锌、铅、铜和铬在上部的管垢中含量最高,而下部管垢中,铝的含量最高,该分布与管垢中其来源密切相关.管垢中累积了多种的有机污染物,除了微生物代谢形成的烃类物质之外,还累积了藻类的代谢产物及外源有机污染物,不同位置上出现的有机污染物类型也有所差异.该研究结果对将来饮用水管网生物化学安全的研究方法提出了更高的要求,并为管网的饮用水安全保障提供了理论依据.     

Modelling the dry deposition velocity of aerosol particles to a spruce forest

A mathematical model is presented to calculate the size-specific deposition velocity of aerosol particles to coniferous forests, taking into account the plant morphology and micrometeorological parameters. In contrast to former studies on this topic the diffusion of the particles through laminar sublayers surrounding the plant surfaces was considered in detail. This necessitated the introduction of a formulation of the microscale roughness of the needle surfaces. Furthermore the ability of bursts in the sublayer to accelerate the particle transport was included.In order to calculate the overall deposition velocity the canopy was subdivided into a variable number of homogeneous height intervals. An analytical solution of the mass transfer equations containing the measured parameters was applied to each interval. The calculation scheme was then based on an initial value approach. The input parameters were the vertical profiles of wind speed and temperature and the height-specific vegetation density.The model was applied to a real spruce stand (Picea abies (L.) Karst.), and some typical results are presented. Finally, errors associated with inhomogeneities of the terrain are discussed.     

Size-fractionated measurement of coarse black carbon particles in deposition samples

In a 1-year field study, particle deposition flux was measured by transparent collection plates. Particle concentration was simultaneously measured with a cascade impactor. Microscopic evaluation of deposition samples provided the discrimination of translucent (mineral or biological) and black carbon particles, i.e. soot agglomerates, fly-ash cenospheres and rubber fragments in the size range from 3 to 50 μm. The deposition samples were collected in two different sampling devices. A wind- and rain-shielded measurement was achieved in the Sigma-2 device. Dry deposition data from this device were used to calculate mass concentrations of the translucent and the black particle fraction separately, approximating particle deposition velocity by Stokes' settling velocity. In mass calculations an error up to 20% has to be considered due to assumed spherical shape and unit density for all particles. Within the limitations of these assumptions, deposition velocities of the distinguished coarse particles were calculated. The results for total particulate matter in this range are in good agreement with those from impactor measurement. The coarse black carbon fraction shows a reduced deposition velocity in comparison with translucent particles. The deviation depends on precipitation amount. Further measurements and structural investigations of black carbon particles are in preparation to verify these results.     

蒸发冷凝气溶胶多分散性对透过率测试的影响

为研究蒸发冷凝式气溶胶多分散性对滤料透过率试验的影响程度,分别测试了从低效到高效多种滤料在不同过滤速度、不同粒数中值粒径下的透过率。通过修正计算得到典型过滤速度下的真实透过率曲线,与试验透过率对比发现:最易穿透粒径全部位于0.1~0.3 μm;试验测得最易穿透粒径呈负偏差,与修正后的数值相对误差小,最大不超过1.5%;试验气溶胶多分散性导致的透过率误差极值出现在最易穿透粒径处,呈负偏差,低效滤料相对误差较小,极值最低为2.4%,高效滤料极值最大约为10%。因此,在最易穿透粒径范围附近,蒸发冷凝式单分散试验气溶胶测出的最易穿透粒径和透过率是真实有效的。     

气溶胶在采样管中的沉积特性研究

为了正确评价气溶胶在采样管道中的粒子沉积损失,文章通过实验研究确定了采样管道中粒子沉积与有关参数之间的关系。气溶胶粒子粒径为0.04~8.30μm、采样流量为10~30 L/min、采样管道长度为10~35 m。结果表明,当气溶胶粒径约小于1μm时,穿透率随粒径增大而增加,当气溶胶粒径约大于1μm时;穿透率随粒径增加而减小;气溶胶粒子的穿透率随流速增大而增加;气溶胶粒子的穿透率随采样管长增加而减小。     

污泥与不同pH值渗滤液联合厌氧发酵产氢分析

以污泥与垃圾焚烧厂渗滤液为原料,通过小瓶批式试验,考察了垃圾渗滤液的添加量以及渗滤液初始pH对联合厌氧消化产氢的影响。结果表明:未添加污泥的渗滤液本身也可以在厌氧发酵过程中产氢。而污泥与垃圾渗滤液联合厌氧发酵,当渗滤液初始pH为5.20时,添加90%的渗滤液体系产氢量最大,为201.58 mL,最大产氢速率也最高,为9.56 mL/h;当初始渗滤液pH为4.47时,最大产氢量出现在渗滤液添加剂量为60%的样品,为57.73 mL,随后减小,但最大产氢速率在添加40%的渗滤液达到峰值,为5.11 mL/h。