碱激发下粉煤灰-市政污泥固废基混凝土抗冻融性能

为改善市政污泥对混凝土抗冻融性能的劣化效果,在氢氧化钠及水玻璃的复合激发下,用经生石灰改性后的市政污泥取代10%细骨料,粉煤灰分别取代10%、20%与30%水泥,制备了混凝土;分析不同冻融循环次数下,混凝土的表观现象、相对质量、相对动弹性模量、相对抗压强度及微观结构随粉煤灰掺量与碱当量的变化规律;分别以相对动弹性模量与相对抗压强度为损伤变量建立不同的冻融损伤模型。研究结果表明:随冻融循环次数增加,混凝土表观损伤愈发严重,内部孔隙增多,相对动弹性模量及相对抗压强度逐渐降低;与对照组相比,粉煤灰及碱激发剂的加入可以改善市政污泥对混凝土冻融耐久性的劣化效果,降低混凝土在冻融循环作用下的质量损失、动弹性模量损失及抗压强度损失;当粉煤灰掺量10%、碱当量4%时,粉煤灰会在碱激发剂及改性污泥中残余碱的联合作用下被较充分地激发,消纳改性污泥中的残余碱,减弱市政污泥对混凝土抗冻融性能的劣化效果,此时,混凝土水化程度最高,在冻融循环作用下的质量损失、动弹性模量损失及抗压强度损失最小,且服役寿命最长,约为16 a以上;相对动弹性模量与相对抗压强度相关性良好,分别以两者为损伤变量的冻融损伤模型与试验结果均吻合良好。

冻融循环对固化污泥力学及微观结构特性影响

冻融循环作用会改变固化污泥工程特性,影响固化污泥堆体稳定及安全。在封闭系统下对固化污泥进行冻融循环试验,每经历一次冻融循环,就测定固化体的无侧限抗压强度、渗透系数等工程指标,并根据试验结果选取试样进行扫描电镜和压汞试验。研究结果表明:第1次冻融循环作用使固化污泥强度衰减30%,渗透系数增大80%,随后变化幅度逐渐降低;经过约6次冻融循环后,固化污泥强度衰减幅度高达50%,渗透系数增加约1个数量级,随后基本保持恒定,渗透系数的变化较无侧限抗压强度变化表现出微弱的滞后性。随着冻融循环次数的增加,固化污泥孔隙体积逐渐增大,固化污泥强度逐渐降低,渗透系数逐渐增大。在封闭系统下,固化体内部水分结冰引起的总膨胀体积恒定,固化污泥内部水分分布均匀。当冻融循环作用达到一定次数后,孔隙体积不再持续增大,只是在空间上重新融合分布,使各参数逐渐达到恒定状态。研究成果对寒区污泥固化填埋的安全处理处置提供技术参数和指导。

溶解性有机质对冻融作用下污染土壤中重金属Pb的溶出释放规律

采用室内模拟实验方法研究了溶解性有机质(DOM)对冻融作用下污染土壤中重金属Pb的溶出规律。结果表明:冻融作用明显改变了土壤基本理化性质和重金属Pb的化学形态;与未冻融土壤相比,DOM明显促进了冻融土壤中Pb的溶出释放。DOM对污染土壤中Pb的溶出释放作用与土壤类型、土壤污染时间和污染程度有关:DOM对棕壤中Pb的溶出释放作用大于对黑土中Pb的溶出释放作用;而且随着土壤Pb污染时间越长和污染程度越重,DOM对土壤中Pb的溶出释放作用越大。DOM对土壤中Pb的溶出释放还与DOM质量浓度、性质和组成密切相关:DOM质量浓度的增加提高了污染土壤中Pb的溶出释放;DOM的低pH和小分子量亲水性组分利于土壤中Pb的溶出释放。

冻融水泥土力学特性试验研究

为促进"水泥土改良地层冻结法"在地下工程中的推广应用,对冻融水泥土进行了无侧限抗压强度试验,研究了水泥掺量、含水率、土体温度、水泥土龄期和密度等因素对冻融水泥土应力应变关系、强度和弹性模量的影响规律,主要得出:随着水泥土受冻温度的降低,冻融水泥土的无侧限抗压强度逐渐减小;不同水泥掺量、龄期的冻融水泥土无侧限抗压强度均小于同掺量、龄期的未冻融水泥土;随着含水率的增加,冻融及未冻融水泥土的无侧限抗压强度均逐渐减小;随着干密度增加,冻融水泥土无侧限抗压强度呈上升趋势,但增长幅度小于未冻融水泥土;水泥土冻融前后应力应变曲线均呈应变软化型,试样呈脆性破坏,但水泥土经过冻融循环后,其峰值强度明显降低,初始切线模量减小,破坏后残余强度也减小;随着冻融循环次数的增加,冻融水泥土无侧限抗压强度逐渐减小,前期冻融循环对水泥土强度损失有较大影响。

冷融技术对剩余污泥的调理研究

采用冷融技术对城市污水处理厂的剩余污泥进行了预处理,分析了剩余污泥在-18℃下冷冻不同时长并于室温下解冻后,污泥的沉降性能、脱水性能等的变化情况。试验结果表明剩余污泥经13 h的冷冻作用后,污泥的沉降性能和脱水性能都有很大程度的提高,而污泥完全冻结后继续延长冷冻时间至22 h时,污泥的沉降性能和脱水性能并没有进一步的改善。结果还表明,随着冷冻时间的增加,剩余污泥的pH下降而SCOD上升。

冻融对碱性发酵污泥脱水性能的影响

为了考察冻融对碱性发酵污泥脱水性能的影响,在自然条件(-19^-13℃)和恒温条件(-8℃)分别对Ca(OH)2和NaOH作为碱试剂的发酵污泥进行了冻融处理,测定了冻融过程中毛细吸水时间(CST)、粒径、70 minSV以及各物质的变化情况.结果表明,冻融对碱性发酵污泥能起到较好的调理效果:对Ca(OH)2作为碱试剂的发酵污泥,CST在自然条件下经6 h冰冻由101.5 s下降到了21.4 s,在-8℃条件下经24 h冰冻可以下降到18.5 s.对NaOH作为碱试剂的发酵污泥在自然条件下冻融72 h,CST由1 058.6 s下降到了33.9 s,而-8℃条件下仍然在300 s以上.通过对冻融过程各溶出物的分析,得出NaOH作为碱试剂的发酵污泥在冻融过程中SCOD(溶解性有机物)、蛋白、多糖、氨氮和磷均有不同程度的下降,而Ca(OH)2作为碱试剂发酵污泥的变化则不大,两种过程中有机酸的均有小幅度上升.试验表明冻融是一种较好的改善碱性污泥脱水性能并且获得较高有机物回收率的方法.

螺旋藻粉增溶技术的研究

对溶剂浸提，反复冻融，超声波处理，磷酸处理和酶解技术对螺旋藻粉的增溶效果进行了比较。发现以反复冻融浸提，其渣再酶解处理为最佳增溶方法。

超声-冻融联合技术对污泥理化性质的影响

为提高污泥的破解效率,采用超声-冻融联合技术破解南昌市某污水处理厂二沉层污泥,选择声能密度、超声时间、冷冻时间、冷冻温度等4个因素为试验参数,设计3因素4水平和1因素2水平(34×12)的混合正交试验,分析在不同处理条件下污泥的理化性质。结果表明:超声和冻融不仅可促进污泥中可溶性化学需氧量、总氮和总磷的释放,还能有效降低污泥重金属含量,且超声的作用效果优于冻融。在最佳试验条件下污泥向上清液释放的SCOD、TN和TP分别是原来的5.70、5.34和1.94倍,污泥重金属权重离子冲量ωI降至原来的88%。

冻融循环对气泡混合轻质土物理特性的影响研究

针对气泡混合轻质土在寒区应用时可能受到的冻融循环作用,制备了密度为0.6 g/cm^3的气泡混合轻质土试样,通过室内试验研究了冻融循环对气泡混合轻质土体积、密度及气孔结构等物理特性的影响.试验结果表明,冻融循环作用下气泡混合轻质土的体积变化率不超过1.5%.而密度的变化则与气泡混合轻质土的初始含水量密切相关,初始含水量低时,气泡混合轻质土的密度会先随冻融循环次数的增多而变大;初始含水量高时,则规律相反.随着冻融次数的增多,气泡混合轻质土的表层结构会受到一定程度的破坏,造成孔径增大,土样表面会出现剥落的现象.

化学泥浆冻融法脱水研究

选用物理特性优良、对设备材质腐蚀性小的乙二醇作载冷剂，研究化学泥浆的冻融浓缩技术，获得了冷冻温度、冷冻时间、泥浆含固量等因素与泥浆减容比之间的相关性以及适宜的解冻温度和沉降时间，并给出泥浆冷冻和解冻工艺推荐流程。在自行设计的１００１冻融装置上对流程进行了验证。

冻融作用下特定污染物的清洗试验研究

抽出处理法是目前修复土壤污染常用的方法之一,为了解决抽出处理法中对渗透性差的土中污染物和低浓度污染物效率低的问题,利用土体冻结过程中在一定的温度梯度和水分条件下未冻土侧水分(溶质)向冻结锋面迁移和冻融作用导致渗透性增强的特性,开展了基础试验。试验将混有模拟污染物NaCl溶液的粘土作为研究对象,结合传统的抽出处理法,实施了单向冻融试验和污染物清洗模型试验,探索了利用冻融现象清洗污染土壤的可行性。结果表明,冻融作用有助于提高污染物的抽出效率。

掺污泥蒸压混凝土砌块抗冻融性试验研究

抗冻融性能是影响混凝土砌块耐久性的重要指标,我国幅员辽阔,寒冷地区的面积也较大,砌块长期在这种环境下服役势必有不同程度的冻融损伤。用污泥混合粉煤灰、水、生石灰等材料后制成砌块,同时对砌块的抗冻融性能进行测试。结果表明,混掺污泥比例越高,制作的蒸压混凝土砌块的抗压强度有所下降,但在一定掺量范围内抗冻融性能符合GB 13544—2011《烧结多孔砖和多孔砌块》要求。

化学泥浆冻融法脱水研究

一、前言我院低放废水处理车间用化学凝聚法产生的化学沉淀泥浆(以下简称泥浆),主要含有氢氧化铁体及磷酸钙沉淀,含水量达90%以上。水泥固化前,脱水减容是重要一环。泥浆先经冻结,然后融化,再行分离脱水的工艺过程称为冻融法。把它作为水泥固化前的预处理手段,可以减少最终固化体的体积。为此,对冻融后自然沉降脱水预处理予以研究。

冻融预处理填埋污泥的室内真空脱水试验

为了对填埋污泥进行进一步原位减量处理,研究冻融联合真空预压工艺的减量效果。从上海某填埋场取样,首先设定0、-6、-11、-14.5和-18.5℃5种不同冷冻温度对污泥进行冻融处理,分析冷冻温度对污泥的比阻和界限含水率的影响;然后进行冻融联合真空预压小型模型试验,通过与单纯真空预压试验进行对比,研究不同工况下排水量、排水速度、沉降量、减容比、含水率和无侧限抗压强度的变化规律。结果表明:冻融处理可以有效降低污泥比阻,从而改善其脱水性能,并在-11℃时达到最优处理效果;经冻融预处理的污泥在真空预压试验过程中表现出很好的排水固结效果,最优处理温度与污泥比阻试验结果一致,处理后污泥含水率最低可降至54.0%,无侧限抗压强度最高可达42.84 kPa,最大减容比为40%,达到了填埋污泥减量的目的。

城市污水厂污泥制作蒸压加气混凝土砌块的试验研究

以城市污水污泥为研究对象,将二沉池脱水污泥用生石灰调理至含水率为35%后,进行调理污泥直接制作蒸压加气混凝土砌块可行性的试验研究.将污泥混合粉煤灰、水泥、生石灰等建材后制作砌块成品,同时对砌块的力学性能进行检测.结果表明:调理污泥制作蒸压混凝土砌块具有可行性;在试验砌块中加入5%的城市污泥,制成品符合国家标准(GB11968—2006)要求.该污泥混凝土砌块可以固定污泥中的重金属,制作过程对环境无污染,且节约能源.

轻质烧结砖与污泥烧结砖冻融试验

为研究冻融作用下轻质烧结砖和污泥烧结砖的抗冻性能,对轻质烧结砖和污泥烧结砖进行冻融试验研究,得到表观损伤、质量损失率、开孔孔隙率和强度损失率与冻融次数之间的关系。结果表明,轻质烧结砖冻融损伤速率发展较快,不适用于寒冷和严寒地区可能与水接触的结构。基于弹塑性力学理论分析了冻融破坏机理,结合材料损伤理论,提出了用冻融前后的开孔孔隙率增量表征的强度损伤方程。将此方程与试验数据拟合,分别得到轻质烧结砖和污泥烧结砖强度损失随开孔也隙率增量的变化关系。

石城子拱坝渗漏原因分析及防渗整治措施

浆砌石拱坝经过多年运行后,会产生不同程度的破坏,尤其在寒冷地区,冻融及冻胀的反复循环,不仅会使坝体防渗层产生渗漏破坏,而且会降低坝体材料强度,影响大坝安全。文章介绍了地处寒冷地区的新疆哈密石城子浆砌石拱坝渗漏情况,分析了渗漏破坏原因,提出了多层挂网喷混凝土抹浆防渗与帷幕灌浆相结合的防渗整治方案。多层挂网喷混凝土抹浆防渗技术结合了喷锚网在支护方面的优点,克服了喷塑性混凝土难以抵抗冻融及冻胀的缺点,该防渗方式具有抗冻融冻胀能力强、防渗效果及耐久性较好等特点,特别适合于寒冷地区这一特殊条件。同时,该项技术施工方便,值得在寒冷地区砌石坝防渗整治工程中推广。

污泥冷融预处理工艺中的能耗分析

污泥是水处理后的污染物,其含水率高,处理难度大。冷融预处理工艺能够使得污泥的脱水效率提高。作者设计了一种包含冷融预处理的污泥干燥工艺,对污泥冷融过程的能量平衡进行了计算分析。结果表明,采用冷融技术对污泥进行预处理并使用自然环境热源对污泥进行解冻,冷冻机所消耗的电量和污泥冷冻过程中放出的热量能够全部被再利用到后序的干燥过程,并且得到几倍于投入电量的收益。因此,从能量平衡的角度来说,采用冷融工艺对污泥进行预处理,不仅没有降低能源利用率,反而使得投入能源的收益率更高,有助于节能减排。

以天然气候进行污泥的冻融处理

以简化单方向瞬态模型 ,探讨在中国地区以自然冷冻 /融化法处理上 /下水污泥之可行性 .首先收集 1 960～ 1 990三十年间中国大陆数个主要城市气温资料 ,并据此计算不同污层于单方向冷冻及单方向融解过程的所需时间 ,由此推知各大城市以天然气候进行冻融法处理污泥的可行性 ,并求取处理污泥层铺设厚度与所需面积 .

不同密度硫酸盐渍土盐胀规律的试验研究

作者对由西安黄土掺加３％Ｎａ＿２ＳＯ＿４而成的硫酸盐渍土，在不同初始干密度和冻融循环条件下的盐胀规律进行了试验研究。结果表明：冻融循环作用下的盐胀具有累加性；增加值具有随冻融循环次数增加而递减的趋势；盐胀率与初始干密度的关系为一二次抛物线，存在一个盐胀率最低的区间。