改良垃圾焚烧底渣固化疏浚淤泥性能试验研究

基于以废治废理念,提出了用改良垃圾焚烧底渣固化疏浚淤泥的新思路,并开展了室内试验研究,测定了固化淤泥试样的含水率、无侧限抗压强度及抗剪强度指标。试验结果表明:垃圾焚烧底渣磨细粉和未研磨的原渣按1∶1比例混合时,具有最优的固化性能;在最优混合比条件下,固化淤泥的无侧限抗压强度、黏聚力和内摩擦角均随龄期和改良垃圾焚烧底渣掺入比的增加而增大,含水率则相反;当改良垃圾焚烧底渣掺入比为35%时,固化淤泥28 d无侧限抗压强度达到了58.4 kPa,含水率由67.4%降至38.0%,采用改良垃圾焚烧底渣固化疏浚淤泥是可行的。

我国疏浚淤泥处置与利用研究进展

淤泥处理处置与资源化利用是当前困扰工程技术人员和阻碍清淤疏浚工程顺利开展的重大难题。梳理了目前我国疏浚淤泥处置与利用的主要技术方法,简要介绍和评述了每种技术的主要特点、原理和应用情况,同时对相关基本概念内涵进行了梳理,对疏浚淤泥处置利用的未来发展方向进行了展望。

PHD疏浚淤泥堆场大应变非线性固结分析

已有的工程实践和室内模型试验均表明铺设水平排水板(Prefabricated Horizontal Drains,PHDs)可有效加快疏浚淤泥的固结。但目前自重作用下能全面反映疏浚淤泥特性的PHD处理疏浚淤泥堆场的大应变固结理论尚缺乏系统性研究。针对底层铺设PHD的疏浚淤泥堆场具有平面渗流、竖向应变的特点,基于Gibson大应变固结理论,考虑疏浚淤泥的非线性压缩和渗透特性,建立PHD处理的疏浚淤泥堆场大应变非线性固结模型,并应用有限差分法获得该模型的解答。通过与疏浚淤泥自重作用下未设置PHD的大应变固结模型解答开展对比分析,验证了PHD处理疏浚淤泥堆场大应变非线性固结模型及其解答的可靠性。在此基础上,分析了不同影响因素对疏浚淤泥堆场大应变固结的影响。分析发现:铺设率达到一定值后就可达到与底部完全透水边界相同的固结速率,且该值随堆放高度的增加而曲线减小;堆放高度分别为1,5 m时,PHD最佳铺设率分别约为50%,27%;堆放高度对PHD处理堆场的固结速率影响较大,可通过增设PHD层数以加快堆场的固结速率;淤泥压缩指数一定时,固结速率随渗透指数的增大而增大;渗透指数保持不变时,固结速率随压缩指数的增大而减小。

河湖疏浚淤泥资源化技术研究进展与应用

河湖疏浚淤泥产量巨大、成分复杂。经济高效的疏浚淤泥资源化利用技术对促进疏浚污泥资源化利用具有重要意义。目前,经济有效的资源化利用方法依然缺乏。本文结合前人的研究与工程试验,将淤泥资源化技术分为4类,并系统梳理了4类技术的主要进展及其应用现状。固化处理类尚缺乏具有普适性的固化剂配方及固化剂信息数据库,固化效果受到限制,并且缺乏实际应用参考价值;建材利用类的效率不高,限制了淤泥消纳量,需要探索新的优化技术;土地利用类消纳量大,但对辅助介质材料的要求较高,并且无法保证对重金属等污染物的稳定控制;堆肥处理类降低了对辅助介质的要求,但同样存在二次污染的安全问题,以及对时间和空间的占用问题。本文还进一步归纳了现有技术,从两个角度对疏浚淤泥资源化技术的发展进行了思考。从工程化的角度看,固化处理的化学手段与建材利用的物理方法能够有机结合,同时引入工程技术,可能是未来工程化利用淤泥的主要发展方向;从自然化的角度看,应该统一土地利用与堆肥处理两种类的物质转化机理,为有效资源利用和污染物控制策略的提出奠定基础。总体而言,未来研究需要在优化现有技术的淤泥消纳量和拓展新的资源化路线两个方向进行努力,以更高效和更经济地解决疏浚淤泥的去向问题。

疏浚淤泥资源化改良新技术研究进展

疏浚淤泥的综合治理一直是个全球性的问题。疏浚后大量泥沙沉积物的堆存不仅造成严重的土地资源浪费,还会对周边生态环境带来不利影响。疏浚淤泥是具有资源属性的固体废物,为了实现资源化综合利用,需要对其进行固化改性处理。本研究在分析疏浚淤泥特性的基础上,系统阐述了微生物诱导碳酸钙沉淀技术(MICP)、电渗透处理技术、木质素/黄原胶生物聚合物技术对疏浚淤泥的固化改性机理及适用性,最后对疏浚淤泥的改良新技术进行了总结和展望。

絮凝真空预压联合处理河道疏浚淤泥的研究

为了快速处理河道疏浚淤泥,采用絮凝与真空预压相结合的方法,对河道淤泥进行脱水试验,并对处理后淤泥的粒度、排水量以及含水量和叶片抗剪强度进行分析。结果表明:①污泥加入0.9%的FeCl 3和0.09%的APAM(有机絮凝剂阴离子)可加速污泥的固液分离,进行真空预压后,小颗粒聚集形成较大的胶体颗粒;②絮凝组的总排水量和排水率远高于非絮凝组,疏浚淤泥的含水量从最初的140%降至57%,絮凝真空预压能更有效地排出土壤水分;③随着与PVD(物理气相沉淀)距离的增加,PVD附近的水含量较低,污泥处理后,相应的平均剪切强度从12.4kPa增加至14.5~17.3kPa,表明加入絮凝剂后,污泥土真空预压的效果显著提高。

疏浚淤泥快速脱水技术及试验研究

在清淤工程中,广泛使用的绞吸式疏浚施工方式带来了大量极高含水率的疏浚淤泥,如何高效地对这些高含水率疏浚淤泥进行资源化利用是岩土工程界一个热门的研究课题。文中针对山东泰安大清河的航道清淤工程产生的疏浚淤泥进行快速絮凝脱水研究。以初始含水率为300%的疏浚淤泥为研究对象,首先使用有机高分子絮凝剂的阴离子型聚丙烯酰胺对淤泥进行絮凝脱水试验,分析絮凝过程,得到其最佳掺量;在此基础上使用高分子吸水树脂作为吸水剂对絮凝后的底泥进行二次吸水试验,讨论SAP更换次数和负压压强的大小对降低底泥含水率的影响,此过程借助自制研发的真空负压装置来实现实际工程中吸水树脂的循环使用,最终确定最佳的压强值和最经济的SAP更换次数。

低浓度疏浚淤泥透气真空泥水分离模型试验研究

基于高含水率疏浚淤泥堆场透气真空快速泥水分离方法的专利,设计研制了大型透气真空模型装置。对含水量高达液限3倍以上的疏浚淤泥进行了泥水分离试验研究。结果表明:透气真空技术能够使高含水量淤泥实现快速泥水分离,只需10d时间,淤泥的体积可以减少三成以上,连续抽水一个月左右时的淤泥泥面沉降的应变速率仍达3%/d。基于模型试验结果,还分析了淤泥平均含水量、淤泥泥面沉降速率、尾水悬浮物浓度的变化规律,发现沉降速率与淤泥平均含水量密切相关,尾水悬浮物浓度远低于规范规定的一级排放标准值。

水泥-磷石膏双掺固化处理高含水率疏浚淤泥试验研究

在传统水泥固化处理方法的基础上,提出用水泥-磷石膏双掺固化处理高含水率疏浚淤泥的方法,以期达到以废治废,将废弃高含水率疏浚淤泥经济合理转化为良质土资源的目的。系列室内试验的结果表明,磷石膏对疏浚淤泥固化土的增强效果显著,并存在一最佳掺量,最佳掺量随淤泥初始含水率增大而增大,水泥-磷石膏双掺固化土的应力-应变曲线表明,其破坏应变一般在2%～3%左右,变形系数E50与抗压强度近似呈线性递增关系。

疏浚淤泥的土工材料化处理技术的试验与探讨

疏浚淤泥的弃埋会产生环境问题,如何进行处理是国内外十分关注的问题。采用固化及轻量化处理技术开发再生土工材料,具有广阔的应用前景。根据室内试验,研究了不同配比的淤泥固化土和轻量化土的无侧限抗压强度和密度,并分析了固化和轻量化的强度形成机理。疏浚淤泥土工材料化处理在技术上是可行的,且具有废物利用和保护环境的优点,可带来良好的环境效益和社会效益。

疏浚淤泥流动固化处理与流动性试验研究

疏浚淤泥由于含水率高、强度低、渗透性低等特性,在工程上难以直接利用而往往作废弃处理,造成了资源的浪费和土地的占用。针对我国疏浚施工的特点,基于传统固化方法,提出了将高含水率疏浚淤泥进行流动固化处理,并进行了流动性试验研究。结果表明,固化淤泥拌合物的流动值与初始含水率及固化材料掺量之间均具有良好的线性关系,初始含水率2.5wL是能否进行流动固化处理的临界值。基于影响流动性的两个重要因素,即初始含水率和固化材料掺量,提出了广义水灰比的概念,建立了流动值的预测方法,并对预测公式进行了验证。

疏浚淤泥固化土的压缩特性与结构屈服应力

河道疏浚拓宽以及港口新建扩建等不可避免地产生大量疏浚淤泥,如何处置大量废弃淤泥是工程界关注的一个重要研究课题。固化方法是目前处理疏浚淤泥的常用方法,其目的是将废弃淤泥处理成土工材料加以利用。处理后的淤泥固化土作为工程建设用土必须考虑其工程力学性能。为了研究疏浚淤泥固化土的压缩性状与结构屈服应力,进行了多组不同配比下淤泥固化土的压缩试验。通过室内一维压缩试验,研究了高含水率疏浚淤泥固化土的压缩性状,探讨了固化材料掺量、初始含水率、龄期等对固化土压缩变形特性和结构屈服应力的影响。压缩试验结果表明:与许多天然沉积结构性土及水泥土类似,疏浚淤泥固化土的压缩曲线均存在一个明显的结构屈服点。当上部荷载小于结构屈服应力之前,固化土的压缩性很小;一旦上部荷载超过结构屈服应力之后,固化土的压缩性急剧增大。分析了淤泥固化土结构屈服应力的影响因素,并将由一维压缩试验得到的结构屈服应力(Py)与由无侧限抗压试验确定的抗压强度(qu)进行了比较,给出了两者之间的定量关系。疏浚淤泥固化土在屈服前后的压缩性状差异很大,这一研究成果对工程应用很有指导意义,当上部荷载较低时,可以充分利用其屈服前的低压缩性,但应确保上部荷载不能超出其结构屈服应力,以避免固化土在缺乏预兆的情况下发生突然破坏。

固化磷石膏-疏浚淤泥混合土的工程性质研究

基于传统的固化技术,因地制宜地提出了将磷石膏和疏浚淤泥预先混合成基质土,再添加水泥进行固化的方法,以期达到经济有效地将废弃物转化为良质土资源的目的。在几种养护龄期下,通过对固化的不同混合比磷石膏-疏浚淤泥混合土进行无侧限抗压强度试验、直剪试验和渗透试验以明确合理的磷石膏/疏浚淤泥混合比例以及固化混合土的工程性质。根据试验结果,在综合分析了固化混合土的强度及渗透性的基础上,得出基质土中的磷石膏和疏浚淤泥最佳质量混合比约为1∶3.5~1.2∶1,此混合比例的基质土中在仅掺ac=100 kg/m3的水泥的情况下无侧限抗压强度可达450~900 kPa左右,渗透系数k在10-5~10-6cm/s数量级。

固化疏浚淤泥作路基材料工程特性试验研究

为了探讨粉煤灰和工业矿粉固化疏浚淤泥作路基材料的可行性,通过一系列室内实验研究了不同固化剂配比对固化淤泥击实特性、水稳定性、承载力和抗剪强度的影响。实验结果表明,不同固化剂配比下固化淤泥的最大干密度均超过1.50g/cm3,最优含水率约为20~21%;淤泥固化处理后浸水4d的膨胀率均不超过1.1%,水稳性大幅提升;矿粉含量越高,粉煤灰含量越低,CBR(California Bearing Ratio)值越高,土样的承载力越高,抗剪强度也越高。不同工况浸水4d的CBR值均达到了较高的水平,工况SD10FA20MP(淤泥∶粉煤灰∶矿粉=7∶1∶2)CBR值最高,达到了34.8%,是规范中高速、一级公路路基填料要求最低CBR值的4.35倍,作路基填料使用可行。

高含水率疏浚淤泥固化土的抗压试验与强度预测

河湖疏浚及港口建设等不可避免地产生大量疏浚淤泥。针对高含水率疏浚淤泥流动固化处理方法,对淤泥固化土的抗压强度进行了试验研究。基于试验结果,分析了抗压强度的主要影响因素和变化规律,明确了淤泥固化土的三种破坏形态,从机理上解释了以工业废料磷石膏为主要成分的专用添加材料存在最佳掺量的原因。试验结果还表明固化土强度与固化材料掺量呈近似线性递增关系,强度与淤泥初始含水率呈近似线性递减关系,强度随龄期的增长表现出先快后慢的对数增长规律。建立了固化土不同龄期强度与28 d强度的定量关系,提出了高含水率疏浚淤泥流动固化土的抗压强度预测方法,为疏浚淤泥流动固化处理土的工程应用和强度预判提供了重要指导。

生物淋滤法对疏浚淤泥中镉去除率及性质的影响

针对疏浚淤泥黏粒含量高、呈弱碱性的特性,采用疏浚淤泥和城市污水厂污泥共同驯化培养硫细菌接种液,研究生物淋滤过程对高污泥浓度的疏浚泥浆中镉的去除率、脱水性能和沉降性能的影响.结果表明:底物硫粉和FeSO4.7H2O共同用于生物淋滤能有效脱除淤泥中镉,同时可显著改善淤泥的脱水和沉降性能.当硫粉浓度为5g/L,FeSO4.7H2O浓度为15g/L,接种量为20%时,淋滤效果最好,淤泥中镉去除率达到88.68%,在此条件下,淤泥的离心脱水率和滤饼含水率分别为75%和33.47%,最终沉降距离最大.

高含水率疏浚淤泥新型复合固化材料试验研究

基于传统水泥固化处理方法,提出了水泥-生石灰-高分子添加剂新型复合固化材料处理高含水率疏浚淤泥的新方法,以期快速降低淤泥含水率并提高固化淤泥的无侧限抗压强度,拓展水泥固化淤泥的含水率范围,达到高效廉价固化处理高含水率疏浚淤泥的目的。通过系列室内试验,探讨了该方法处理后高含水率淤泥的无侧限抗压强度变化规律以及各材料掺入比对强度的影响规律。研究结果表明,水泥掺入比低于7%的新型固化材料处理初始含水率2倍液限的高液限淤泥,早期强度大于0.5 MPa,28 d强度大于1 MPa;固化淤泥强度随龄期、水泥和生石灰掺入比的增大而增大;给出了考虑多因素多水平的无侧限抗压强度预测公式,预测值与实测值基本一致。

疏浚淤泥泡沫塑料颗粒轻质混合土的抗剪强度特性

疏浚淤泥泡沫塑料颗粒轻质混合土是一种新型的轻质土工材料,在轴向加载条件下,轻质混合土试样内部微裂纹的发生是从EPS颗粒与固化土的结合面处开始的。随着水泥及EPS颗粒添加量的不同,它的莫尔破坏包络线有折线型和直线型2种表现形式。与一般的土体不同的是,其抗剪强度机理应考虑轻质混合土试样胶结结构的逐渐破损效应。

生石灰处理高含水率疏浚淤泥的含水率变化规律研究

通过大量的室内试验,研究了高含水率疏浚淤泥添加生石灰拌和而成的松散土的含水率变化规律。导入含水率降低率的概念,得出处理土含水率降低率随掺灰比的变化与原泥初始含水率无关,含水率降低率随着掺灰比的增加而线性增加的变化规律。根据得出的含水率变化规律,提出了处理土含水率的简单实用的预测方法。利用已有文献的试验数据验证了所提出的处理土含水率的变化规律和预测方法的有效性。

南水北调东线工程高含水量疏浚淤泥材料化处理方法

针对南水北调东线工程中产生的大量高含水量疏浚淤泥处理难的实际工程问题,通过外加生石灰的方法对高含水量疏浚淤泥进行了改性处理,将高含水量疏浚淤泥处理成了一种可以作为淤泥堆场围堰、河堤培土加固等实际工程填土材料的松散良质土.室内试验结果表明:添加生石灰处理高含水量疏浚淤泥时,改良土塑性指数随着掺灰比的增加而降低;在同一掺灰比下,原泥初始含水量低的生石灰处理土的塑性指数比原泥初始含水量高的生石灰处理土低;处理土塑性指数的改变主要发生在龄期的前3 d.