赤泥渗滤液对压实黏土衬垫的侵蚀机理研究

针对赤泥渗滤液生态环境污染严重这一热点问题,研究赤泥渗滤液对压实黏土衬垫的侵蚀机理.通过地球化学平衡软件(Visual MINTEQ)模拟赤泥渗滤液中各个元素的赋存形态,同时开展渗透试验、污染物离子浸出测试、剪切试验以及微观结构观测,分析化学腐蚀作用对压实黏土渗透性、抗剪强度和微观结构的影响规律及作用机理.结果表明:赤泥渗滤液中铝主要以Al(OH)4-的形态赋存;赤泥渗滤液作为渗透溶液,压实黏土的渗透系数为4.07×10-11m/s;赤泥渗滤液降低了压实黏土的抗剪强度,且主要体现在黏聚力上,对内摩擦角影响甚微;黏土与渗滤液之间的水化反应产生了一些水化产物和胶结结构,同时水的渗透压力附带土粒填充了土体原有的结构空隙,土体结构得到优化.赤泥渗滤液使压实黏土化学相容性有所提高.     

不同筋料对尾矿坝渗透特性影响规律研究

铺设加筋材料作为一种普遍使用的提高土体或坝体稳定性的工程措施,在提高坝 体力学强度的同时,在筋带处形成的混合体也改变了尾矿砂自身的渗透特性。采用理论 分析、渗透试验和数值模拟相结合的研究手段,探析了不同筋带密度下土工格栅与土工 织物对尾矿砂渗透系数的影响。结果表明:土工格栅与土工织物两种加筋方式均会使尾 矿砂渗透系数减小;土工织物加筋在渗流时会阻挡细粒组运移,有效避免细粒组随渗透 水流出,从而降低试件渗透系数;土工格栅则通过横肋对尾矿砂颗粒的嵌锁作用阻滞颗 粒运移,致使渗流过程中孔隙扩展变弱,最终达到降低渗透系数的作用。研究成果加深 了对加筋尾矿坝渗透规律的认识,为研究加筋尾矿坝的稳定性提供了新的思路。     

粘土衬层压实度对农村垃圾填埋场防渗性能影响研究

为了解垃圾渗滤液在不同压实度粘土衬层中的迁移扩散规律,选取了铁门岗乡土样模拟农村垃圾填埋场粘土衬层、并选取稀释的城市垃圾填埋场渗滤液模拟农村垃圾渗滤液,采用室内土柱淋滤实验模拟渗滤液在衬层中渗透过程,分析了渗滤液在通过不同压实度土柱时的渗透能力与污染物的削减情况。结果表明：(1)粘土层压实密度与渗透系数呈负指数函数增长关系,压实度达到93%后,压实度对渗透系数影响较小。(2)粘土层对CODcr,NH₃—N的吸附效果随着压实度增大而增强。其中粘土层渗透系数与CODcr,NH₃—N渗出率呈负指数函数增长关系。上述结果为农村垃圾填埋场各类压实度的粘土衬层应用分析研究提供参考。     

灰渣填埋场渗滤液处理技术研究

垃圾渗滤液,又称渗沥水或浸出液,是指垃圾在堆放和填埋过程中由于发酵和雨水的淋浴,冲刷,以及地表水和地下水的浸泡而滤出来的污水。垃圾填埋场渗滤液是一种高浓度有机废水,其化学特性与填埋场废物成分、填埋方式、填埋龄以及填埋场环境条件等密切相关,一般评价渗滤液的指标包括:COD Cr、BOD5、SS、总氮、氨氮、重金属等,主要污染物为溶解性有机物、氨氮,无机盐类物质含量较高,一般都极难处理而且会对周围环境造成严重的影响,特别是渗入到地下影响地下水,对周围的居民和植物的生存有很大的影响,渗出的渗滤液味道十分难闻也会产生沼气,影响大气环境。因此渗滤液的处理是城市垃圾填埋场正常运行的必不可少的环节之一。本次课题通过实验对渗滤液进行不同技术路线处理,探索渗滤液的有效方法。     

高饱和黏土垫层污染物运移数值模拟与分析

针对城市固废堆场底部黏土垫层的高饱和状态,将液相与气相视作混合流体,建立了污染物运移的水力-力学-化学全耦合模型。采用有限元软件COMSOL 5. 0对控制方程进行数值求解,分析饱和度、力学荷载和化学渗透系数对高饱和土体污染物运移规律的影响,并对其作用机理进行探讨。结果表明,高饱和土体中气泡的存在会增加分子扩散时的弯曲因子,减少渗流量,从而延迟溶质击穿黏土垫层时间。随荷载增加,土壤趋于密实,孔隙通道减小,导致流体流速降低,从而减慢污染物运移速度。随化学渗透系数增大,负孔隙压力也相应增大,导致化学渗透效应增强,显著降低溶质的运移速率,从而延长溶质击穿时间。在进行填埋场防渗隔污屏障设计时,应充分考虑黏土垫层中气泡、力学荷载及化学渗透系数的变化。     

碱性溶液对煤体甲烷吸附特征影响机制

为探究碱性溶液对煤体的化学增透特性,开展孔隙测试和吸附试验,分析碱溶液对煤体化学侵蚀效果及甲烷吸附能力的影响;以安徽省青东煤矿为研究对象,采用低温液氮吸附法和等温吸附法,测试碱性溶液处理前后煤样的孔隙和甲烷吸附特性,并采用分形理论和吸附理论量化分析试验结果。研究表明:碱溶液可有效改变煤体孔隙结构,提高孔径小于5 nm的微孔含量,试验煤样最大吸附量由17.83 m L/g升高至21.97 m L/g,煤样的吸附能力得到提高。     

火电厂粉煤灰力学特性试验研究

为了解粉煤灰的工程特性及其力学性质,采用了颗粒分析试验、密度试验、击实试验和压实渗透试验,研究了某电厂粉煤灰颗粒的大小分布规律、干密度与含水率规律、压缩与渗透特性。试验结果表明:粉煤灰的颗粒分布不均匀,粒度偏粗;粉煤灰的干密度越小,渗透系数越大;击实密度对粉煤灰的含水量影响不大;较大的压实度使得粉煤灰颗粒变得更加密实、孔隙比变得更小,导致粉煤灰的渗透系数呈减小趋势。     

F和Cr在填埋场固化污泥阻滞层迁移时水动力弥散参数的确定

固体废弃物填埋场通常需要在底部设置衬层来控制渗滤液渗漏所产生的二次污染问题。固化污泥是一种新型填埋场底部衬层材料,了解该低渗透性衬层材料对渗滤液中污染物的延迟阻滞作用,需要确定各污染物在其中随渗滤液迁移时的水动力弥散特性参数。针对固化污泥等低渗透性衬层材料水动力弥散参数试验和求解的问题,以填埋场渗滤液中F和Cr为代表,采用改进的柔性壁渗透试验来测定污染物水动力弥散时的浓度穿透曲线,并根据所获得的浓度穿透曲线,利用推导出的水动力弥散参数确定公式,得到了F和Cr随水迁移的水动力弥散参数、纵横向弥散度、阻滞系数、分配系数及有效孔隙度等指标。     

Fenton试剂氧化-活性白土吸附联合处理垃圾渗滤液

垃圾渗滤液是一种高浓度有机废水,为了降低其有机质含量,通过Fenton试剂-活性白土联合吸附法,研究了在不同反应条件下垃圾渗滤液中TOC和NH+4-N的去除率。结果为:在pH=4.5,H2O2投加量为260 mmol/L,H2O2/Fe2+摩尔比为13,反应50 min,沉淀90 min时,Fenton氧化效率最高;在pH=3.5,吸附剂投加量为140 g/L,吸附时间为50 min,出水渗滤液的TOC值最小,去除率为82.85%。通过GC-MS分析发现,富含烷烃类有机物或者苯酚类有机物的废水,最好采取物理吸附,而不是化学吸附。经过氧化-吸附过程处理垃圾渗滤液,出水水质达到排放标准。     

土壤腐殖质对有机污染物吸附行为的研究

腐殖质是土壤有机质的主体,通常具有非常复杂的分子结构、丰富的表面官能团,对有机污染物的吸附起着主要作用。通过野外调查取样,采用吸附试验、红外光谱分析等研究了胡敏酸、胡敏素对混合污染物的吸附规律。结果表明,在多种污染物共存的体系中,Henry模型、Freundlich模型能够较好地拟合胡敏酸对特征污染物的吸附,胡敏素则主要符合Langmuir等温吸附模型。胡敏素对污染物的吸附量高于胡敏酸,且吸附过程有化学吸附发生。研究表明,有机质含量越高的土壤对地下水中污染物的截留净化作用越明显,能够减少污染物对地下水的危害,且胡敏素对污染物吸附的贡献率较胡敏酸更大。     

基于CatBoost算法的孔隙压力预测方法及其在井壁稳定分析中的应用

为解决传统孔隙压力预测方法(如伊顿法和鲍尔斯法)在预测孔隙压力时,适用范围较小、受人为因素影响较大等问题。基于CatBoost机器学习回归算法建立孔隙压力智能预测模型,并与决策树回归算法和随机森林回归算法进行比较,以某区块2口直井为例验证模型的预测效果。结合CatBoost模型的孔隙压力预测结果,利用数值模拟软件分析孔隙压力对井壁稳定的影响。研究结果表明：CatBoost模型的5个评价指标相对最优,孔隙压力当量密度实测值与预测值的相对误差最小,CatBoost模型具有较强的泛化能力和较高的预测精度;在低孔隙压力条件下,井周等效塑性应变不均匀性明显,井周进入塑性区的围岩区域主要集中在最大主应力方向;在较大孔隙压力作用下,井周等效塑性应变不均匀性有所降低,但井周等效塑性应变的极大值仍存在于最大主应力方向。研究结果可对孔隙压力精确预测和钻井作业安全施工提供一定指导作用。     

成层土壤中氨氮入渗迁移试验研究

垃圾填埋场渗滤液是造成土壤和地下水污染的重要来源,其中氨氮含量非常高,是垃圾渗滤液的主要污染物之一.为了寻求垃圾填埋场防渗与污染控制设计的理论依据,把握氨氮在地基中的迁移机理,将垃圾填埋场渗滤液的运移概化为渗滤液在垂直方向上的不同性质成层土壤中入渗迁移.通过大型土柱室内试验,研究了设有黏土防渗层的饱和-非饱和成层土壤中氨氮入渗迁移规律.提出了氨氮在黏土防渗层及非饱和黏土层中的吸附特性及在迁移过程中发生的三氮转化反应规律.氨氮质量浓度随土柱深度的增加而逐渐减少.在还原环境中,氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐的比例很小,硝化细菌活动性不强.总结了影响氨氮迁移和转换的影响因素,土壤的性质(成分)对氨氮的吸附作用影响最显著.     

可渗透反应墙的结构与设计研究

可渗透反应墙是一种地下水修复的新兴高效技术.总结了国内外可渗透反应墙修复受污染地下水的研究成果和动态,介绍了渗透性反应墙技术的基本概念、结构类型、组成、主要材料选取,论述了其设计程序,并参考若干个国外工程实践,结合岩土工程设计理念,分析了其设计过程中存在的问题,总结了一些经验公式.可渗透反应墙的反应墙的厚度主要由地下水流速和水力停留时间来确定,高度主要由不透水层或弱透水层的埋深和厚度决定,宽度主要由污染物羽流的尺寸决定.反应介质的渗透系数与含水层渗透系数的具体倍数关系应针对现场实际情况加以试验模拟分析确定.一般来说,渗透系数是含水层渗透系数的2倍以上.     

国内外活性炭试验方法标准的差异分析

个人防护装备中的防毒面具和防毒服,以及集体防护器材--滤毒通风装置等,都把活性炭或以活性炭为载体的浸渍活性炭作为一种主要的吸附、滤毒、装填材料。除化学防护、国防军事应用外,活性炭以其发达的孔隙结构、巨大的比表面积     

垃圾渗滤液溶质运移的机理及数学模型

卫生填埋法是我国目前城市生活垃圾处理的主要手段.填埋法处理城市生活垃圾会产生大量污染物浓度高的渗滤液,若不加处理则会对周围环境水体产生二次污染,危害极大.为了控制和治理垃圾渗滤液,就需要对垃圾渗滤液的运移规律进行研究.以垃圾降解的生化反应机理为基础,综合考虑对流、弥散、扩散、吸附和有机物生物降解等作用,建立了垃圾渗滤液溶质运移的对流-弥散模型,并对其一维数学模型进行解析求解.     

芳纶无纬布防弹性能研究

芳纶无纬布的防弹性能与胶粘剂的种类、纤维油剂与胶粘剂的相容性、胶粘剂固含量、无纬布面密度、芯片面密度等因素有关,其中胶粘剂必须与纤维表面的油剂具有相容性,无纬布软硬度必须适中,胶粘剂的固含量在20%-22%、无纬布面密度、芯片面密度必须适中,材料的安全裕度及凹陷才能满足相应的要求,且产品的性价比更高。     

褐煤对苯酚的吸附性能及机制研究

酚类废水是一种有毒且排放量较大的有机废水,排放之前必须进行有效处理。以污染物苯酚为研究对象,褐煤为吸附剂,基于实验室小试,在正交试验的指导下,采用振荡平衡法研究了褐煤对苯酚的吸附效果,确定了褐煤用量、振荡吸附时间、温度、pH值对苯酚模拟废水吸附效果的影响。结果表明:在褐煤用量为10 g、振荡时间为1.5 h、温度为25℃、pH值为6的条件下,对100 mL质量浓度为100 mg/L的苯酚模拟废水处理效果最佳,苯酚的去除率可达70.86%。在最佳吸附条件下,一方面结合吸附苯酚前后褐煤比表面积及孔隙结构的变化进行分析,另一方面利用FT-IR对褐煤吸附苯酚前后表面官能团的变化进行了对比分析。褐煤内部孔隙发达,存在多类孔,以50 A以下的孔居多数,表明其微孔结构较复杂,且吸附行为致使孔隙面积缩小至近1/3,微孔减少明显,表明微孔对吸附过程影响很大;褐煤表面含有丰富的含氧官能团,为吸附苯酚提供了条件,在吸附苯酚的过程中物理吸附与化学吸附同时存在,褐煤主要表面宫能团—COOH、酚羟基及苯环结构骨架在化学吸附苯酚方面发挥着重要作用。这两方面从微观角度很好地解释了褐煤的吸附机理。     

水合氧化铈吸附水中磷酸根特性的研究

以综合利用稀土矿物资源和开发新型高效除磷吸附材料为目的,对稀土材料水合氧化铈(HCO)进行了吸附除磷的性能评价.实验结果表明,水合氧化铈具有优异的除磷特性,在较宽pH值范围内对磷酸根有较强的吸附能力,酸性条件更有利于吸附反应的进行.其吸附等温线能很好地用Langmuir方程进行描述.对于低浓度(1 mg/L)的含磷溶液,水合氧化铈在所选pH值条件下能很快对磷酸根达到完全吸附.水合氧化铈对磷酸根的吸附属于吸热反应,其标准吸附热为6.24 kJ·mol-1.但温度对吸附反应的影响较小.从实验结果推测,水合氧化铈对磷酸根的主要反应机理趋向于化学专性吸附.     

改性稻秆阴离子吸附剂的制备及对硝酸根吸附研究

NO_3~-对水环境是污染物,对土壤而言则是肥料,因此NO_3~-高效吸附剂的研发对于水环境治理和土壤保肥均有重要意义。以废弃稻秆为原料,结合物理、化学改性手段制备出稻秆(RS)、生物炭稻秆(RS-B)、乙二胺稻秆(DMF-RS)和乙二胺生物炭稻秆(DMF-RS-B) 4种NO_3~-吸附剂,通过SEM和FTIR等方法表征其表面特性和官能团特性确定改性情况,对比4种吸附剂对NO_3~-的去除效果和有机碳源溶出量。结果表明,4种吸附剂中DMF-RS-B对NO_3~-的去除效果最好。在NO_3~-初始质量浓度为30 mg/L,吸附剂投加量为4g/L,pH=2,吸附时间为10 min时,其最大去除率可达61. 22%,表观吸附量达15. 31 mg/g。吸附剂对NO_3~-的吸附过程符合D-R吸附等温方程(R~2 0. 99),吸附过程为多分子层吸附且是自发放热过程。通过实际水样测试,DMF-RSB对NO_3~-的吸附效果显著,且出水无二次污染。本吸附剂亦可作为缓释固相碳源及土壤保肥(氮肥)材料,是绿色无污染的吸附剂。     

高温高压吸附后焦煤的孔隙结构变化特性

为研究高温高压气体吸附试验中焦煤基质膨胀后孔隙结构变化特性,首先开展了软、硬焦煤在不同吸附平衡温度(30℃、40℃、50℃)下的高温高压吸附试验,然后利用压汞法测试吸附试验前、后煤样的孔隙结构,研究了不同吸附平衡温度下的软、硬焦煤吸附性能及高温高压吸附试验对软、硬煤孔隙结构的影响.结果表明:在相同温度和压力下,硬煤瓦斯吸附量及吸附常数a均小于相应的软煤;随吸附平衡温度升高,同一煤样的瓦斯吸附量减少;高温高压吸附试验后,煤样含有大量的半封闭型的微孔和小孔,孔隙连通性变差,煤中孔隙向着更加致密的方向发展,有利于瓦斯的储存.