微生物固化工程裸土抗风蚀扬尘性能试验研究

目的 岩土微生物技术在土木工程领域已广泛应用,本文基于微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)固化土体技术,探究其固化土体的抗风蚀扬尘效果及固化机理。方法 利用巴氏生孢八叠球菌,对比分析微生物固化典型工程裸土建筑渣土和砂土试样和其洒水固化试样,通过风洞试验、表面强度测试、微观结构观测研究微生物固化试样抗风蚀扬尘性能,提出一种新型土壤抑尘措施。结果 根据风洞试验和表面强度测试结果发现:同比条件下,微生物固化试样风蚀质量累计损失远远低于洒水试样的,风洞试验后微生物固化试样表面强度虽有所下降,但其表面强度仍强于洒水试样,试验结果验证了微生物固化工程裸土提升其抗风蚀扬尘的可行性及其显著效能.基于电镜扫描和X射线能谱试验分析显示:渣土和砂土试样经微生物固化后,土颗粒表面和孔隙间均产生大量碳酸钙沉积,有效增强了土颗粒间黏结性能,但CaCO_(3)晶体结构在不同土壤中略有差异,在工程渣土试样中主要为片状结构、在砂土试样中为球状或球状堆积体结构。结论 微生物固化技术有效提升了土壤抗风蚀扬尘性能,且具备良好的时效性,对土壤防尘治理具有一定的参考价值。

复合型抑尘剂在道路施工现场的应用研究

针对道路施工现场产生的扬尘,通过现场试验确定所研制复合型抑尘剂的稀释倍数及喷洒量,验证其抑尘效果。应用结果如下:通过干燥时间、土体表面结壳及溶液外渗情况,确定夏季高温下抑尘剂溶液的最佳喷洒量为1.5 L/m^(2),且需每2 h补喷一次;对现场实际应用前后空气中颗粒物浓度监测数据进行分析,证明复合型抑尘剂可有效降低环境中的PM2.5(细颗粒物)、PM10(可吸入颗粒物)和TSP(total suspended particles,总悬浮微粒)浓度;测试喷洒抑尘剂后土体的抗风蚀性能,分析复合型抑尘剂的作用机理,结合场地条件估算抑尘剂应用成本,证明复合型抑尘剂在稀释倍数为40时,兼具优良的抗风蚀性能和经济环保特性。

新型高分子抑尘剂的性能实验研究

为了进一步改善抑尘剂抑尘性能,自主研发了新型高分子抑尘剂。以阜新发电厂末煤为实验原型,对8组小煤堆在自然条件下进行抑尘性能实验。研究其表面固化效果、耐水冲蚀性、抗风蚀性、流动性等主要性能,得出其在不同条件下的最佳浓度配比。实验结果表明：新型抑尘剂具有良好的抑尘功能,其耐水冲蚀性和抗风蚀性随抑尘剂浓度增加而增强。在多雨地区,抑尘剂溶液最佳浓度是3%,浓度大于3%时抑尘剂耐水冲蚀性随浓度增加效果不明显;在干燥多风地区,当煤堆储存在30天以内时,抑尘剂溶液最佳浓度范围为1%～3%,储存30～50天时,最佳浓度范围为3%～4%,储存在50天以上时,最佳浓度为5%。抑尘剂溶液流动性随浓度增加而降低,高浓度抑尘剂喷洒时不易实现均匀喷洒,浓度超过3%的抑尘剂喷洒时需提前用低浓度溶液进行预湿润。

土壤风蚀机理的研究

阐述了土壤风蚀研究的历程及产生风蚀的根源是来自于农田和退化草地,论述了风蚀产生的原因、过程及影响风蚀的主要因子。由风蚀的研究历程可知:风蚀研究经历了定性描述、动力学试验分析及定量模型研究3个阶段。目前,风蚀科学的研究体系已初步形成,研究内容包括风蚀动力学、风蚀因子、风蚀模型、风蚀防治、风蚀环境效应、风蚀评价及研究方法论等。

微生物固结裸土及其抗风蚀扬尘的研究进展

裸土风蚀扬尘是城市空气颗粒物污染的重要来源,防治裸土风蚀扬尘是当前研究的热点。利用自然界广泛存在的微生物实现固结裸土从而抑制其风蚀扬尘的目的,是一种好方法。在微生物固结土体介绍的基础上,综述了微生物固结裸土抗风蚀扬尘的机理,分析了微生物固结裸土抗风蚀扬尘的影响因素,最后对微生物固结裸土抗风蚀扬尘的主要研究方向进行了展望。

高分子抑尘剂对褐煤矿场细颗粒物的抑制特性

为减少褐煤矿场中无组织排放的细颗粒物进入大气,避免其对人体健康、生产安全和大气环境造成严重危害,选取聚丙烯酸乳液、瓜尔豆胶、聚丙烯酰胺和羧甲基纤维素钠4种高分子单体,通过结壳硬度衰减实验筛选得到性能优良的单体瓜尔豆胶。以表面张力和接触角实验比较吐温-20、曲拉通X-100、十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠4种表面活性剂溶液对褐煤颗粒的润湿性能,实验发现非离子表面活性剂曲拉通X-100对褐煤粉尘的润湿性能最优。将高分子单体瓜尔豆胶复配以表面活性剂曲拉通X-100,开发得到一种褐煤矿场专用的结壳型抑尘剂。通过抗风蚀性能实验,考察不同单体浓度、不同风速条件对固化层风蚀后颗粒物数量浓度和粒度分布的影响,优选出最佳抑尘剂配方为质量分数0. 7%的瓜尔豆胶和0. 1%的曲拉通X-100。该抑尘剂可使煤堆表面固化形成具有一定厚度和强度的防护层,10 d后固化层硬度仍可达61. 43,能抵抗15 m/s风速侵蚀而不受影响,足以应对北方大风天气。细颗粒物数量浓度降低至3. 69×105cm-3,颗粒物数量浓度峰值出现在0. 85μm左右,低粒径段颗粒物抑制效率总体由30. 1%提高至94. 4%,粒径0. 1μm左右的细颗粒物抑制效率增幅达到64%。实验结果表明,该抑尘剂对细颗粒物的抑制效果明显,是适合褐煤矿场专用的原材料易得、环保高效的抑尘剂。

尾矿库干滩扬尘治理

针对尾矿库干滩滩面易出现扬尘的问题,采用氯化钙溶液作为抑尘剂,应用于尾矿干滩滩面抑尘作业,通过观察喷洒后干滩滩面湿润、结壳状态,适时调整抑尘剂浓度,对改善库区环境,减少资源流失等起到良好的效果。

抑尘剂效果评价指标准确性分析

为提高煤矿安全保障能力和职业健康水平,降低煤尘尘肺病等职业病危害,快速且准确判断不同抑尘剂的抑尘效果,研究煤尘抑制剂的固化层厚度、抗风蚀特性、单轴抗压强度(UCS)、贯穿阻力等常用性能评价指标,通过各评价指标的试验方法、不同影响因素下性能差异分析各评价指标的准确性。分析结果表明:使用固化层厚度、抗风蚀特性、UCS评价指标来判断煤尘抑制效果较差,贯穿阻力能较好地判断煤尘的抑制效果。