零距离暗挖下穿既有车站控沉效果研究

研究目的:新建地铁车站换乘节点的施工不可避免地会对既有线的运营造成影响。本文通过列举新建车站零距离暗挖下穿既有线的案例,通过数值模拟,对比不同方案下的沉降影响分析,从而得出可靠的设计施工方案。研究结论:(1)按常规设计方案,先施工既有车站结构两侧主体结构,并在衔接处预留后浇带,暗挖完成后再进行后浇带施工,通过数值分析可以发现,下穿段施工过程中,对既有车站结构竖向变形影响相对显著,既有车站道床隆起,车站底板发生不均匀沉降,最大沉降值约2.1 mm,超过规范预警值,存在一定的安全风险;(2)针对传统连接做法,提出了零距离下穿既有车站暗挖施工托举法施工理念,直接将新建结构与既有结构连成整体,从而形成暗挖段施工过程的新建结构对既有结构的托举体系,通过数值分析,托举法施工结束后,既有车站道床沉降可减小50%,控沉效果显著;(3)本研究成果可为新建工程暗挖下穿既有工程提供指导。

钢铁厂高盐废水除氟技术的工程化应用研究实践

在国内某综合性钢铁厂的零排放工程中,对生产排放的电厂脱硫废水、烧结制酸废水、焦化废水反渗透浓水及树脂再生废液进行预处理除氟。工程实践中,可以利用废水自身“高硬高氟”特点,通过调碱沉淀工艺除氟,可减少药剂费用,其除氟效率不高,平均仅为33%,需在零排放工程中浓缩水量减少后再进行末端除氟。然而,采用PAC絮凝除氟工艺,除氟效果好,PAC投加量为200~400 mg·L^(-1)时,除氟效率达到59%~80%。

底泥就地稳定化中零价铁(Fe^0)对有机污染物的作用及其对上覆水体水质的影响

在实验室模拟静态湖泊体系条件下,通过向实际底泥中投加零价铁(Fe^0),考察反应前后底泥中有机物数量、种类、总有机质含量以及上覆水体溶解氧(DO)浓度、氧化还原电位(Eh)、pH和化学需氧量(CODCr)浓度等指标的变化,探讨Fe^0对底泥有机物的降解效果以及对上覆水体水质的影响.结果表明,投加Fe^0处理80 d后,(1)经GC-MS检测出底泥中易被降解的小分子有机物(分子量小于200)数量明显增多,底泥总有机去除率为44%.(2)上覆水体的DO浓度、Eh和pH都有不同程度的变化.DO浓度从6.6 mg/L迅速下降至0.2 mg/L,Eh从150 mV左右下降至74 mV,pH升高至8.4,此体系易形成厌氧环境;且上覆水体中CODCr低于纯底泥-水体系,上覆水中DO浓度、Eh及pH与CODCr浓度具有一定相关性.综上,底泥中投加Fe^0可有效降解有机物,且不会对上覆水体产生持久、较大的影响.

选矿废水净化处理及回用试验研究

针对该选矿废水 ,提出了混凝沉淀 -活性炭吸附 -回用的废水处理工艺 ,研究了该工艺的影响条件。研究结果表明 ,经过该工艺处理的选矿废水可以全部回用 ,不仅不影响选别指标 ,而且还可以降低浮选药剂用量 ,通过控制活性炭用量来调节铅选别指标 ,真正实现了零排放 。

基于零维模型的湖泊底泥释磷强度研究——以杭州西湖为例

湖泊底泥释磷时空差异性较大,通过实验手段往往较难获得准确的湖泊底泥释磷强度。以杭州西湖为例,以实测资料为基础,通过构建零维模型对2011年西湖外湖TP全年的变化过程进行反演,得到了外湖各月份的底泥释磷强度,并构建了多维水动力水质数学模型对该释磷强度结果进行了校验。结果表明,采用反演得到的底泥释磷强度结果作为三维数学模型的参数值,模拟得到的2011年外湖TP浓度与实测值吻合较好,说明该底泥释磷结果可信。该方法可为国内其他湖泊底泥释磷强度的研究提供借鉴。

电容式水流泥沙含量传感器自校准技术的研究

采用电容式传感器研究了测量水流泥沙含量的自校准技术。结果表明 ,水流泥沙含量与传感器的输出呈线性 ,可采用实时标定的自校零与自校准技术 ;将传感器与微型计算机结合起来 ,在智能化软件的引导下 ,可自动校正因零位漂移。

1，3-二氯苯污染底泥的零价铁修复对微生物群落结构的影响

通过采用零价铁修复1,3-二氯苯污染底泥,结合变性梯度凝胶电泳(DGGE)和磷脂脂肪酸(PLFA)技术分析了零价铁修复对底泥微生物群落结构的影响。结果表明,零价铁对底泥中1,3-二氯苯具有较好的去除效果,培养13d后去除率可达70.4%,较未加零价铁的对照处理高50.8%。DGGE指纹图谱分析表明:1,3-二氯苯刺激了底泥中耐受性较高的假单胞菌的增殖;零价铁修复使增殖的耐受菌群的量减少,敏感菌群的量增多,并使底泥微生物的Shannon多样性指数恢复至未污染对照水平。PLFA指纹图谱分析表明:尽管零价铁修复并未恢复底泥中任何一种PLFA的量,但是却恢复G+细菌的量至未污染对照水平。

底泥加入铁盐对水体磷的吸收和固定

对加入FeCl3的底泥在扰动条件下对外源磷的吸收效果进行研究,并通过内源磷数量分布分析了固定效果.磷吸附等温线结果表明,对FeCl3质量百分比占2%的底泥而言,磷吸附最大值、磷平衡浓度、磷饱和度分别为未加入FeCl3的原底泥的273%、85.7%、60.7%.磷吸附实验结果表明,加入FeCl3的底泥对上覆水中磷的吸收能力增加.FeCl3质量百分比占1%和2%的底泥对外源磷的吸收量分别为未加入FeCl3的原底泥的150%和210%,而达到饱和时间也分别从17 d延长至26 d和35 d.内源磷的主要分布为Fe/Al-P(57.1%—63.4%)、HCl-P(19.9%—28.4%)、NH4Cl-P(12.9%—15.2%).由于FeCl3的加入抑制了Fe/Al-P向HCl-P的转化,加入的外源磷主要形成了藻类可利用磷(AAP).

修复硝基苯污染底泥的活性覆盖材料筛选

针对硝基苯污染底泥修复的活性覆盖技术,筛选了适合阻断底泥中硝基苯释放的还原剂和吸附剂.采用的零价铁可迅速将难生物降解的硝基苯还原为苯胺,提高其生物可降解性,有利于将污染物彻底去除.零价铁对硝基苯的还原反应速率随着零价铁剂量的提高而提高,反应速率常数≥0.001min-1.吸附试验结果表明,在煤渣、活性炭、焦炭以及硅藻土几种常见的吸附剂中,活性炭具有最佳的吸附能力,但是其价格昂贵,不适于大规模应用.而廉价易得的煤渣对硝基苯及其降解产物苯胺具有良好的吸附性能,对硝基苯和苯胺的最大理论吸附量达到924.9mg.kg-1和1692.2mg.kg-1.因此提出以煤渣为吸附基质,并添加一定比例零价铁的复合活性覆盖材料,为硝基苯污染底泥修复提供一种新的方向和基本参数.

底泥原地稳定化过程中药剂对上覆水体的影响

采用底泥原地稳定化处理技术中的药剂投加方法,对苏州河底泥中投加零价铁(Fe0)、硝酸钙的上覆水体进行为期80 d研究比较。结果表明:投加Fe0后上覆水体的溶解氧(DO)被迅速消耗,体系易形成厌氧环境,而硝酸钙则减缓了上覆水体DO的消耗;投加零价铁或硝酸钙后都会使上覆水体的pH升高,Eh下降;投加Fe0后对上覆水体CODCr或TOC的影响较硝酸钙小;此外,两者上覆水体DO、pH和Eh与CODCr和TOC之间均具有一定的相关性。

北运河中游沉积物对磷的吸附特性研究

研究了位于北京郊区的北运河中游9个断面的沉积物对磷的吸附行为,分析了沉积物组成及其理化性质与磷吸附特征的关系。实验结果表明,不同断面沉积物对磷的最大吸附量在0.11～9.45 mg/g之间,而各断面沉积物的临界平衡磷浓度(EPC0)范围在0.33～1.85 mg/L之间,统计分析显示EPC0与河水中的总磷和可溶性无机磷呈显著负相关,但与沉积物中的金属和有机质含量相关性较差;根据临界平衡磷浓度定义的推断,新华大街桥、玉带桥、运河大街桥、六环路桥、宋梁路桥、湿地和甘棠橡胶坝7个断面的沉积物表现为磷的"汇",而丰子沟和减运沟2个点表现为磷的"源",并且各点沉积物释放和吸附磷的趋势较大。

零价铁修复1，3-二氯苯污染底泥

通过序批试验研究了零价铁修复对底泥中1,3-二氯苯的去除效果,分析了零价铁修复过程中pH和铁离子质量浓度以及修复后底泥土壤酶的恢复情况.结果表明:添加占底泥干质量2%的还原铁粉,1,3-二氯苯的去除率可达72.3%〔初始w(1,3-二氯苯)为500 mg/kg,培养时间为20 d〕,较未添加零价铁修复处理高52.0%.零价铁有效地促进了底泥中1,3-二氯苯的去除,土著微生物在自然恢复中起一定的作用.在修复过程中零价铁并未使底泥pH发生明显变化,底泥水体中的总铁质量浓度(低于0.3 mg/L)始终符合地表水环境质量标准(GB3838—2002).1,3-二氯苯污染使底泥过氧化氢酶、转化酶和蛋白酶的酶活性显著降低,使脲酶的酶活性显著升高.零价铁修复使1,3-二氯苯抑制的底泥过氧化氢酶的酶活性恢复到未污染对照水平.

零价铁表面积对泥浆反应体系中硝基苯降解行为的影响

硝基苯能够被零价铁还原成为苯胺.利用气相色谱分析方法,研究了泥浆体系中零价铁表面积对硝基苯污染底质降解行为的影响.结果表明,在沉积物中初始w(硝基苯)为8.87μg/g,按照3.27 g/L最佳比例投加还原铁粉,经2 h反应约有97%的硝基苯被降解;其还原机理为表面接触反应,铁粉总表面积是影响硝基苯降解的主要参数;沉积物中硝基苯降解速率常数(K)和残留量(y)与单位体积泥浆中零价铁总表面积(ρa)之间表现为线性和负指数相关性,其关系式分别为:K=0.006 5+5.165 87×10-4ρa和y=8.57exp(-ρa/7.66)+0.25;零价铁还原硝基苯的降解过程,其降解动力学符合准一级方程,并且通过SEM扫描电镜发现零价铁在反应过程中表面被严重腐蚀,颗粒组成发生明显改变.

海上油气田采出水处理技术的现状与展望

采出水是对油气井产出物实施多相分离的产物,海上油气田采出水处理因受平台空间和承载能力限制而有其自身特点。首先对海上油气田采出水常规单元处理技术和典型工艺流程进行全面介绍,强调特定工艺流程的合理性往往会随开采年限和环保标准等因素的变化而发生改变。然后从瞄准“零环境污染排放”、发挥耦合协同作用和攻克稠油聚驱采出水处理等3个视角,阐释了我国海上油气田采出水处理技术研发应该重点关注之处,重点展示了天然气凝析液注入聚结、紧凑型气浮和动态旋流分离等新技术的工作原理或关键内涵。最后建议国内应该重点从抓好引进技术的消化吸收再创新、提升原油处理流程分离效率改善水质、将设备设计与药剂研发密切结合以及减轻中心平台或水面平台处理载荷等方面开展工作,助推海上油气田乃至陆上油气田采出水处理领域实现降本增效。

海藻酸钠改性纳米零价铁对底泥中Cd的稳定化研究

制备了海藻酸钠改性纳米零价铁(SA-nZVI),并对其结构进行表征。用制备的SA-nZVI和未改性的纳米零价铁(nZVI)修复Cd污染的底泥,通过重金属形态、酶活性、细菌群落多样性变化评价稳定化效果。结果表明,0.10%(质量分数)海藻酸钠溶液制备的SA-nZVI对底泥中Cd的稳定效果最好,随稳定化时间的延长,残渣态质量分数升高,弱酸提取态质量分数下降,30d后相比于不添加修复剂的对照组,残渣态质量分数升高了41.79百分点,弱酸提取态质量分数下降了23.18百分点。脲酶和过氧化氢酶的活性以及细菌群落多样性均支持0.10%海藻酸钠溶液制备的SA-nZVI对Cd的稳定化效果最好。从结构上进行解释,0.10%海藻酸钠溶液制备的SA-nZVI与nZVI相比,表面覆盖了一层海藻酸钠,分散性更好,不易被氧化。

工业净循环冷却水系统旁滤器反冲洗排水回用

针对工业系统旁滤器的反冲洗排水直接排入下水道的现状，结合某钢铁公司5010水处理站污泥系统改造工程，通过旁滤器反冲洗排水水质试验，得出合适的反冲洗时间为7min；反冲洗排水通过自然沉降105min，浊度可降至60NTU，24h后可降至30-40NTU；通过40min絮凝沉降可降至1．3NTU。通过建立浓缩倍数与反冲洗排水量之间的模型分析，将反冲洗排水回收比控制在3／4，剩余1／4沉降泥水排到浊环水污泥处理系统是合适的。根据试验结果设计的自然沉降回收工艺建成后效果良好。

不同体积分数羰基铁粉对磁流变液性能的影响

以羰基铁粉为磁性颗粒,二甲基硅油为载液,十二烷基硫酸钠为表面活性剂,纳米SiO2和聚乙烯吡咯烷酮为添加剂,通过搅拌分散的方法制备出4份不同体积分数的羰基铁粉的磁流变液。通过自然沉降观测法和MCR-301模块化智能型流变仪检测磁流变液的沉降稳定性、零场黏度和磁流变性能。结果表明:铁粉体积分数为35%的磁流变液具有最低的沉降率、为8.6%,有最大的剪切应力、为31.33kPa,但零场黏度也相对较大、为4.4Pa·s,静置2个月后没有板结;而铁粉体积分数为20%的磁流变液具有最高的沉降率、为17.7%,最低的零场黏度、为0.8Pa·s,最小的剪切应力、为7.48kPa,静置2个月后轻微板结,轻微搅拌后又重新分散于载液中。在工程应用方面,铁粉体积分数较大的磁流变液使用效果相对较好。

磁流变液的制备及其表面张力系数的实验研究

以羰基铁粉为磁性颗粒、二甲基硅油为载液,添加聚乙烯吡咯烷酮、纳米SiO2和十二烷基硫酸钠,通过搅拌分散的方法制备磁流变液。采用自然观察法、SNB-1型数字式黏度计、MCR-301旋转流变仪和自制的表面张力智能测试仪分别对其沉降稳定性、零场黏度、流变性能和表面张力系数进行测试分析。结果表明:采用这种方法制备的磁流变液稳定性较好,30天内沉降率为10%且无板结现象,搅拌后易再分散;零场黏度较低;施加磁场强度250 kA/m时,其剪切应力达到39.97 kPa;表面张力系数与磁感应强度有关,磁流变液在加磁过程中的界面特征可通过其表面张力系数的变化方便且直观地呈现出来。

不同pH环境下CMS改性纳米铁在异质多孔介质中的迁移

纳米铁在污染土壤和地下水的修复中受到广泛关注。为进一步探究其在多孔介质的迁移行为,本研究采用羧甲基淀粉钠(CMS)对纳米零价铁(nZVI)进行包覆,进行了改性纳米零价铁的沉降试验,测量zeta电位与粒径分布探究其分散性;进行了不同pH条件下改性纳米零价铁在酸洗砂与水洗砂的柱实验,分析了化学异质性与pH对纳米铁在多孔介质迁移的影响。结果表明,CMS包覆纳米铁不仅使纳米颗粒本身稳定,而且还减少其在多孔介质表面沉积,大大提高了迁移性。pH=6~8时,nZVI的zeta电位由18.3mV减小到2.9mV,有效粒径由685nm增大到880nm,稳定性变差;而CMS-nZVI的zeta电位值由?19.7mV增大到?53.5mV,颗粒间静电排斥力增强稳定性变好。经能量色散X射线光谱(EDS)分析,水洗砂表面存在碳、铝、铁等氧化物杂质,这些杂质带有正电荷,会增强与带负电的CMS-nZVI的吸附作用,不利于其迁移;而经过酸洗后的石英砂,其表面杂质大大减少,在pH=8时,CMS-nZVI在酸洗砂最大迁移率为77.0%要好于水洗砂的63.0%。此外较高pH环境有助于增加石英砂介质的表面负电荷,减少颗粒与介质的吸附,促进纳米颗粒的迁移。

零价铁原位控制底泥磷释放及联合磁性分离除磷技术

水体富营养化是常见的世界性水体生态系统障碍问题之一,给人类生产、生活造成了广泛而严重的影响,同时也是造成世界各地结构性缺水的重要原因之一。底泥磷释放是水体富营养化的重要原因,但目前常用的控磷技术往往成本较高,内源磷再释放风险仍然较大。该研究按铁-泥质量比1.00%、3.33%、5.00%、10.00%,分别向富磷底泥投加的铁粉来模拟零价铁控磷过程,通过分析3、7、14、21、28、35d内底泥磷形态的变化趋势,研究零价铁控磷过程及磁性分离除磷技术的应用前景。结果表明:底泥中水溶性磷、弱结合态磷是水体磷元素的主要来源,零价铁对底泥中高生物活性的弱吸附态磷(NH4Cl-P)去除率最高可达75%,对水溶性磷的去除率可达90%以上,向富磷底泥投加零价铁能够原位富集、降低内源磷生物有效性,阻断底泥向水体释磷的过程;零价铁原位控制底泥磷释放主要依赖于零价铁氧化形成的铁离子和铁氧化物与磷酸根的沉淀和共沉淀过程,加入零价铁后水溶性磷和弱结合态磷主要向铁结合态(Fe-P)转化,联合外加磁场后大部分可随铁粉拔出,最终达到安全高效地去除水体和底泥表层中高生物有效性磷的目的。该方法可以有效解决挖掘清淤、疏浚等控磷方法高成本、易反复的问题,为高效原位治理水体富营养化,保障湖泊、水库生态环境安全提供有价值的技术方法。