污水处理填料堵塞的形成机理及控制措施

污水处理填料能够提高污水处理效果,但其堵塞问题会降低处理能力、恶化运行工况,亟待解决。为提高污水处理填料的抗堵塞能力,综述了污水处理填料堵塞的相关研究,从填料特性、应用场景、物质分类、堵塞特点、发展机制和影响因素等方面总结了污水处理填料堵塞的形成机理,从事前、事中、事后三个方面讨论了针对污水处理填料堵塞问题的7项常用控制措施,并根据研究现状提出了堵塞形成机理、堵塞控制措施、填料设计优化等方面的研究建议,以期为污水处理填料及配套工艺的后续研究和技术开发提供支撑,提高污水处理填料的应用效益。

高吸水性树脂快速改善废弃泥浆流动性试验

高含水率、高流动性且低强度的工程废弃泥浆的有效利用是亟待解决的工程实际问题。利用高吸水性树脂材料对废弃泥浆进行处理,进行了废弃泥浆流动性试验,探究不同初始含水率、不同质量浓度吸水树脂下废弃泥浆流动性变化规律。结果表明:泥浆流动性随着泥浆初始含水率的增加而增加,试验范围内的泥浆初始含水率与流动值拟合曲线呈二次函数关系;在吸水树脂质量浓度为0~10 g/L范围内,泥浆流动性随着吸水树脂的质量浓度增加而降低,而在10 g/L后泥浆呈塑性固化状态;在10 min搅拌时间后,泥浆流动值变化处于较为稳定状态(流动值小于15 cm),具备可塑性,使得泥浆转运或再利用过程快速便捷。影响泥浆流动性的关键因素是泥浆初始含水率和吸水树脂的质量浓度,搅拌时间也存在一定影响。

复杂基坑不利点监测及墙体变形预测模型研究

为了探究基坑开挖施工对地下连续墙的作用机理,以杭州市富阳区一深基坑工程为研究背景,沿墙体周边开展了相关监测工作。系统地研究了土体测斜水平位移曲线、地下连续墙最大侧移分布、地下连续墙拐角中心侧移图、地下连续墙最大侧移与基坑开挖深度关系,并运用Gauss分布函数得到了围护结构变形发展的预测模型。结果表明:围护结构变形符合规律,TRD地连墙具有较好的变形协调能力;墙体变形与基坑空间变形规律一致;模型的拟合效果与实际监测数据较为接近。研究成果可为深基坑支护设计和施工提供参考。

泥页岩脆-延转化带及其在页岩气勘探中的意义

泥页岩的脆-延性在页岩气勘探开发中备受关注,如何确定泥页岩脆-延转化深度是页岩气保存条件和水力压裂评价的关键问题。基于岩石力学试验,建立了一套泥页岩脆-延转化带确定方法。通过单轴应变试验确定名义固结压力、三轴压缩试验确定泥页岩超固结比(OCR)门限值和脆-延转化临界围压。依据最大古埋深和OCR门限值确定脆性带底界深度。由脆-延转化临界围压确定延性带顶界深度。脆-延转化带即脆性带底界和延性带顶界之间的深度带。按照以上方法确定的泥页岩脆性带、延性带和脆-延转化带,可用于页岩气保存条件和水力压裂评价。在脆性带内,页岩气保存条件不好,构造作用下易于发生脆性破裂。在延性带内,水力压裂效果不好,压裂裂缝容易闭合。在脆-延转化带内,不仅页岩气保存环境较好,而且泥页岩又具有较好的可压性。脆-延转化带是中国南方海相页岩气勘探开发的最佳深度带。勘探实践表明,志留系龙马溪组页岩气高产稳产探井产层的埋深位于按此方法所确定的脆-延转化带之内。

我国建制镇生活污水处理技术标准研究

建制镇是新型城镇化与乡村振兴协调发展的重要载体。研究统计结果数据显示,我国10000-100000人口规模的建制镇数量占全国总建制镇数量的90.92%。建制镇污水产生量则呈现橄榄型分布,且具有较强的地域性:产生量<1000 m^(3)/d的建制镇数量比例为13.12%,主要处在西部地区;产生量为1000〜5000 m^(3)/d的建制镇数量为71.03%,均匀分布在中东部地区;产生量>5000 m^(3)/d的建制镇数量为15.85%,地处东部地区。直接套用城市污水处理的相关排放、设计与处理技术标准等“一刀切”方式,使得建制镇污水处理及长效运行面临严峻挑战。因此,以城乡融合发展为指导思想,明确不同区域建制镇污水的产生特征和规模界定范围,通过不同规模与不同排放去向建立建制镇污水分级分类的排放标准,因地制宜进行建制镇污水处理设施的技术路线选择,建立符合我国城乡融合发展进程的建制镇污水治理技术标准化体系对于加快推进新型城镇化与乡村振兴战略中的人居环境改善具有重要意义。

高应力条件下循环球-偏应力耦合作用对饱和尾粉砂动力特性影响分析

受地震作用影响,细粒化高堆尾矿的潜在安全隐患愈加突出。为了探究地震荷载作用对饱和尾粉砂动力特性的影响规律,开展了一系列的循环球应力与循环偏应力的动三轴试验来模拟地震荷载产生的复杂应力条件。系统地研究了在高应力条件下循环球-偏应力耦合作用对饱和尾粉砂累积孔压和累积塑性应变的发展特性。试验结果表明:在单纯循环球应力作用下,饱和尾粉砂产生的累积孔压不足以引起试样发生破坏;与单纯循环偏应力相比,循环球-偏应力的耦合会抑制累积孔压与累积塑性应变的发展。通过对试验结果的分析,建立了满足高应力条件下的饱和尾粉砂累积孔压耦合经验增长模型;同时,并从有效应力路径、颗粒破碎和塑性应变机理的角度揭示了循环球-偏应力的耦合机制。这些研究可为我国的细粒化高堆尾矿坝的抗震研究提供一定的参考。

高应力条件下单、双向激振时饱和尾粉砂的动力特性研究

由于土体的各向异性,在高应力条件下无法克服单向激振中产生的球应力对轴向累积塑性变形和孔压的影响,为了获取动球应力对饱和尾粉砂动力特性的影响规律,开展了一系列从低到高10种围压下单、双向激振不排水循环三轴试验,研究结果表明:在试样不发生结构性破坏时,单、双向振动形式对饱和尾粉砂的动力特性的影响可以视为等效,而在试样发生破坏时,从低应力到高应力的过程中,动球应力对单向激振时饱和尾粉砂孔压和轴向塑性变形的累积有明显的先促进后约束的作用。同时,通过对试验结果的分析,初步建立了高应力条件下饱和尾粉砂的累积动孔压的增长模型。该成果对地震荷载作用下尾矿坝体的动力稳定性研究具有一定的参考意义。

水力压裂实验装置及高温高压水力压裂教学实验的设计

提出一种实时高温高压条件下测定岩石断裂韧性的方法及水力压裂实验装置。利用该装置采用预制裂纹岩样进行了水力压裂实验,得到页岩泵压曲线,并基于断裂力学理论测定了页岩的断裂韧性。在以往水力压裂装置和测定方法基础上,揭示了不同埋深条件下页岩泵压曲线、破裂压力和破坏模式的演化规律,计算得到了页岩的断裂韧性。该装置操作简单,原理清晰,大大丰富了岩石力学实验教学内容。

高应力条件下双向激振时尾粉砂的动力特性

强地震荷载作用下,P波(纵波)对土体的作用不可忽略。然而,传统的采用单向振动分析循环荷载作用下土体动力特性的方法往往忽略了纵波对土体动力稳定性的影响。为研究高应力条件下尾粉砂的动力特性,采用双向激振循环荷载模拟地震荷载,开展一系列不同围压、不同动剪应力比CSR,以及不同固结应力比K_(c)(简称固结比)条件下的双向振动三轴试验。结果表明:在双向激振循环荷载作用下,等压和偏压固结时,饱和尾粉砂试样均存在转折累积塑性变形ε_(tp);随着动应力幅值的增大,ε_(tp)与等压固结时的振次呈线性负相关,与偏压固结时的振次呈线性正相关;尾粉砂的累积动孔压比增长曲线具有明显的阶段性,围压对尾粉砂累积动孔压比增长曲线的形态具有显著影响。围压相同时,动剪应力比、固结应力比的改变对累积动孔压比增长曲线的形态影响不大。随着围压的增大,在等压和偏压固结条件下,尾粉砂的累积动孔压比增长曲线均有两种模式(3或4个发展阶段);当累积动孔压比增长曲线为3个阶段时,等压和偏压固结条件下,曲线形态具有一定的差异;当累积动孔压比增长曲线为4个阶段时,等压和偏压固结条件下,曲线形态基本相同。同时,通过分析试验结果,提出尾粉砂在高应力条件下考虑多因素时的累积孔压增长模型,并得到等压固结和偏压固结时该模型的两种表现形式。研究成果可以为尾矿坝的抗震加固设计提供一定的参考。

膨润土双向膨胀应力测量仪应用于土力学实验教学

自主研制了一种采用侧向和轴向受限实验方法测量膨润土膨胀应力的实验装置,得到了其在恒体积下的轴向和径向膨胀应力,提供了一种可以同时考虑温度、方向性条件影响下的膨润土膨胀力测定的实验装置,填补了土力学实验教学中的空白。实验验证了该装置的适用性和可靠性,便于实验操作。在以往装置的基础上通过分析获取了渗流作用和热环境条件下膨润土的膨胀力发展规律。该装置丰富了实验教学内容,完善了知识框架体系,是对土力学课程内容的拓展补充,有利于培养学生的动手实践能力。

矿山边坡软弱夹层赋存状态及蠕变特性对边坡稳定性影响研究

含软弱夹层的露天矿山边坡是一种广泛存在的地质体,其弱强度的夹层岩土体更易导致边坡发生滑坡失稳。然而,目前对含缓倾软弱夹层矿山边坡的研究不够系统深入,且缺乏对其的长期稳定性分析研究。本研究依托某典型的含缓倾软弱夹层露天矿山边坡,系统分析了软弱夹层赋存状态多因素影响下边坡的位移变形演化规律及破坏模式;借助能描述软弱夹层蠕变特性的Burgers本构模型,深入探讨了含软弱夹层矿山边坡的长期稳定性。研究结果表明:弱强度参数的缓倾软弱夹层对边坡稳定性也会产生显著影响,软弱夹层的倾角和埋藏深度会明显影响边坡滑裂带位置,且在临界破坏时沿软弱夹层形成完整的贯通滑面;软弱夹层的蠕变特性降低了边坡的长期稳定性。研究成果将为分析此类矿山边坡的工程问题提供借鉴。

我国尾矿固废处置现状及建议

随着我国经济的快速发展,对矿产资源的需求不断增加,同时选矿所产生的尾矿量也急剧增长;另外,随着矿业高质量发展要求以及"碳中和碳达峰"战略的提出,尾矿固废处置问题的有效解决已刻不容缓。介绍了我国尾矿固废的堆存和综合利用现状,总结了我国尾矿固废处置方式,主要有尾矿资源回收利用、回填矿山采空区、作为建筑材料的原料、制作肥料、围池造田等;针对尾矿固废有效处置问题,从政策支持、技术创新、大数据平台建设等方面提出了若干建议。

数字输出两级双精度电容传感器接口电路

针对传统数字输出电容传感器接口电路仅可单精度检测的问题,设计了一种用于生物医学领域的数字输出两级双精度电容传感器接口电路。该接口电路由两级电路构成,分别是低精度与高精度相配合的双精度电容-时间转换电路和可编程时间-数字转换电路。基于TSMC 0.18μm工艺,采用Cadence Spectre软件进行后仿真。结果表明,电容检测最高精度可达0.15 fF,电路功耗为160.6μW,面积为0.533 mm^2。该接口电路具有宽范围、高精度、不易受电源电压和温度的波动影响等优点。

黑色页岩三轴加载过程中层理效应对力学特征和能量耗散的影响

为探讨黑色页岩层理对其力学特征与能量耗散过程的影响,以龙马溪组黑色页岩为研究对象,采用室内常规三轴压缩试验,得到了不同围压、不同层理倾角的特征应力、体积应变、裂纹应变,再根据能量平衡原理分析了裂纹应变与能量演化机制。研究结果表明:在相同围压值下,特征应力以及特征应力比随着层理面倾角的增加呈现出先减小后增大的“V”型趋势;随着围压的增加,耗散能突变点能量密度会逐渐增大;耗散比随轴向裂纹应变的增加呈现出先减小后增大的“V”型趋势;试样破坏前后,弹性应变能与耗散能受层理面倾角影响具有一定的转换关系。本研究成果对于进一步探明黑色页岩层理效应对其力学特征与能量演化机制的影响提供了参考。

起爆偏心对聚能装药射流成型过程及威力参量的影响

为了研究起爆偏心对聚能射流的影响,运用有限元软件LS-DYNA模拟了不同起爆偏心量(0.025D_(k)~0.125D_(k),D_(k)为装药直径)下射流成型及其破甲过程,探究了药型罩非对称压垮程度、射流形态以及横向速度的变化规律,建立了理论模型以分析不同偏心量下射流横向速度分布情况,并基于正交试验设计理论和方差分析法揭示了各因素对评价指标影响程度的显著差异。结果表明:药型罩非对称压垮程度及射流横向速度均与偏心量呈正相关变化趋势。偏心量为0.025D_(k)时,射流侵彻深度仅下降0.7%;偏心量为0.050D_(k)时,侵彻深度下降突跃为12.4%;随着偏心量的增加,侵彻深度继续下降。此外,适当增大壁厚、罩顶装药高度可削弱起爆偏心对射流横向速度的影响。

加载频率与循环应力比影响下的饱和尾粉砂变形特性

细粒化高堆尾矿库受地震作用影响,其潜在安全隐患突出。为了解加载频率和循环应力比对饱和尾粉砂变形特性的影响,针对西南地区某尾矿库的深埋尾粉砂开展了一系列不同加载频率及循环应力比的动三轴试验。系统地研究了不同加载频率与循环应力比对饱和尾粉砂累积塑性变形的影响,并从滞回曲线的形态特征(整体倾斜程度k、宽窄程度α、面积S、不闭合程度ε)重点分析了加载频率与循环应力比对饱和尾粉砂变形特性的影响。结果表明:变形呈反“L”型破坏,存在累积塑性应变转折点;随着循环振次的增加,k、α逐渐减小,S、ε逐渐增加,即刚度和黏滞性越来越小、耗散的能量和塑性应变越来越大,而加载频率和循环应力比均会影响这一过程。

低加载应变率下页岩力学特性试验研究

利用室内三轴试验获取页岩破坏的典型应力应变曲线。试验结果表明:在所设定的应变率范围内,低围压条件下(10 MPa,30 MPa),峰值强度随应变率升高呈增大的趋势;在高围压的条件下(50 MPa),页岩的应变率效应减弱甚至丧失;随着加载的应变率减小和围压增加,页岩破坏模式由脆性劈裂—剪切破坏向单一剪切破坏转变,页岩的脆性特征被弱化。通过试验结果分析,研究了应变率对页岩内部能量转化、损伤演化的影响规律,可为我国页岩气的大规模开采提供一定的指导理论与方法。

层理效应对黑色页岩抗拉强度影响及其能量分析

层理效应是影响页岩力学性能的主要因素之一,文章以龙马溪组黑色页岩为研究对象,进行了不同层理面角度页岩的巴西圆盘劈裂试验,研究了层理效应对黑色页岩抗拉强度和破坏模式的影响,并且分析了其破坏过程中能量的吸收规律,结果如下:(1)当加载方向与层理面平行时黑色页岩抗拉强度最小;(2)层理角度为0°时,黑色页岩的破坏模式为沿着层理面方向的开裂;当层理角度为22. 5°、45°、67. 5°时,页岩的破裂模为非中心破裂;当层理角度为90°时,页岩的破坏模式为中心开裂;(3)加载初期,能量吸收较慢,加载后期,能量吸收较快,能量吸收多少与层理面角度呈线性关系;(4)能量吸收和抗拉强度之间呈非线性关系,且与抗拉强度和层理面角度之间关系相似。

化肥驱动正渗透工艺处理生活污水的研究进展

采用化肥驱动正渗透(fertilizer driven forward osmosis,FDFO)工艺处理生活污水,不仅有效降低受纳环境风险或减少水体污染,同时经稀释后的化肥汲取液可直接用于周边农田灌溉,实现了生活污水处理与农田灌溉水肥一体化协同效应,具有良好的应用前景。目前,FDFO处理生活污水处于实验室小试和部分现场中试验证阶段,规模化应用的关键核心在于高效正渗透膜的开发、膜装置设计的改进、膜表面水力学参数的优化及膜污染缓解技术水平的提升。文章综述了近10年FDFO工艺在处理生活污水中的应用,重点阐述了FDFO工艺的膜装置类型与工艺流程、评价指标及其影响因素等3方面,并展望了未来FDFO工艺规模化处理生活污水面临的挑战,以期推动FDFO工艺在处理污水领域的应用。

Biodegradation of malathion by Acinetobacter johnsonii MA19 and optimization of cometabolism substrates

To enhance the removal efficiency of malathion in the wastewater from organophosphate pesticide mill, a bacterium, Acinetobacter johnsonii MA19, that could degrade malathion with cometabolisrn was isolated from malathion-polluted soil samples using enrichment culture techniques. Four kinds of additional compounds, sodium succinate, sodium acetate, glucose, and fructose were tested to choose a favorite carbon source for the cometabolism of strain MA19. The results showed that sodium succinate and sodium acetate could promote malathion biodegradation and cell growth. The investigation results of the effects of sodium succinate concentrations on the malathion biodegradation indicated that the more sodium succinate supplied resulted in quick degradation of malathion and fast ceils multiplied. Zero-order kinetic model was appropriate to describe the malathion biodegradation when the concentration of sodium succinate was more than 0.5144 g/L, The degradation rate constant （K） reached the maximum value of 3.5837 mg/（L·h） when the mass ratio of sodium succinate to malathion was 128.6 mg/mg. The aquatic toxicity of the malathion was evaluated using the test organism, Limnodrilus hoffmeisteri. The data obtained suggested that the toxicity of malathion could be ignored after 84 h biodegradation. Our result demonstrates the potential for using bacterium A. johnsonii MA19 for malathion biodegradation and environmental bioremediation when some suitable conventional carbon sources are supplied.