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利用矿化垃圾层预防和控制渗滤液导排系统堵塞

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环境化学 2021年第2期40卷 614-623页

作者：谢明德唐一鸣冯梅易小莹刘丹西南交通大学地球科学与环境工程学院成都611756 西南交通大学生命科学与工程学院成都611756

在卫生填埋场中,垃圾渗滤液导排系统堵塞普遍存在,悬浮固体形成的物理堵塞、有机物降解和金属离子沉淀导致的生物-化学堵塞是引起导排系统堵塞的关键因素.本文构建了"矿化垃圾+砾石层导排"的渗滤液下渗装置,通过矿化垃圾预处理渗滤液中... 详细信息

在卫生填埋场中,垃圾渗滤液导排系统堵塞普遍存在,悬浮固体形成的物理堵塞、有机物降解和金属离子沉淀导致的生物-化学堵塞是引起导排系统堵塞的关键因素.本文构建了"矿化垃圾+砾石层导排"的渗滤液下渗装置,通过矿化垃圾预处理渗滤液中悬浮固体和有机物以控制导排系统发生的物理和生物-化学堵塞.结果表明,在矿化垃圾层,渗滤液中化学需氧量(COD)和悬浮固体(SS)去除较多,去除率分别达到了85%和87%,并且Ca^(2+)浓度也出现了波动较大的现象;然而,渗滤液在砾石层下渗过程中,其COD、SS和Ca^(2+)浓度保持稳定.并且,砾石层可排水孔隙率在长期运行的过程中没有明显变化,表明渗滤液在砾石导排层没有形成明显的沉淀.与此同时,在没有添加矿化垃圾的对照组发现,砾石层可排水孔隙率减少最多的区段是渗滤液的进水点位(可排水孔隙率减少达到了53%),即渗滤液有机负荷最大处的饱和砾石层堵塞最为严重,其无机堵塞物主要是碳酸钙等.因此,在渗滤液流入砾石层前,采用矿化垃圾层部分饱和的方式对渗滤液中有机物和悬浮固体进行预处理,可以预防和控制渗滤液在砾石层形成沉淀堵塞.研究为填埋场的运行管理渗滤液导排系统堵塞提供了新的思路和方法.

关键词：渗滤液导排系统堵塞矿化垃圾层碳酸钙填埋场运行管理

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再生骨料透水混凝土堵塞性能研究

再生骨料透水混凝土堵塞性能研究

作者：雷淑敏华北水利水电大学

学位级别：硕士

近些年,随着我国城市化建设进程的加快,建筑垃圾年产量逐年增加,对环境造成的污染也逐年加剧。透水混凝土是海绵城市的关键组成部分,是一种生态绿色、环境友好的功能性路面材料,可以有效吸收路表雨水,减少城市内涝。以建筑垃圾破碎得到... 详细信息

近些年,随着我国城市化建设进程的加快,建筑垃圾年产量逐年增加,对环境造成的污染也逐年加剧。透水混凝土是海绵城市的关键组成部分,是一种生态绿色、环境友好的功能性路面材料,可以有效吸收路表雨水,减少城市内涝。以建筑垃圾破碎得到的再生骨料全部取代天然骨料制备再生骨料透水混凝土(Recycled aggregate pervious concrete,RAPC),其不仅能减轻建筑垃圾对环境的污染,而且还有利于减少城市洪涝灾害的发生,提升城市生态系统功能,促进建筑业的可持续发展。但在实际应用的过程中,随着使用时间的推移,因人为因素或者自然沉降等原因产生的沉积物易造成RAPC内部孔隙堵塞,导致其透水性能大幅降低,甚至丧失透水功能演变为不透水路面。基于此,本文以设计孔隙率20%、25%和30%的RAPC为研究对象,选取不同区域(商业区、交通区、居民区和公园)堵塞材料,开展持续堵塞和循环堵塞-冲洗试验,研究RAPC的透水系数、透水损失率和透水恢复率变化情况;基于Image法研究其平面孔隙特征参数对抗压强度、透水系数的影响规律,并采用数学统计法描绘RAPC的孔径和面积分布;研究堵塞材料粒径大小与特征孔径之间的比值对RAPC堵塞性能的影响,并基于灰色关联理论分析不同孔径范围对RAPC抗压强度、透水系数、透水损失率和透水恢复率的影响程度;最后建立基于孔结构参数的持续堵塞模型和循环堵塞-冲洗模型,为解决RAPC堵塞问题及其工程化应用提供理论支撑。结果表明:(1)在RAPC透水性能和孔结构参数的关系方面,RAPC初始透水系数与有效孔隙率呈指数规律,其孔径分布基本服从韦伯分布,面积分布基本服从对数正态分布;RAPC抗压强度、透水系数与平面孔隙率、周长、比表面积和形状因子等单一平面孔隙特征分别呈指数和线性关系,透水系数与复合孔结构参数之间呈现二次多项式关系,相关系数达0.95以上。(2)从不同区域的持续堵塞情况来看,设计孔隙率越大,RAPC维持其透水能力可承担的堵塞次数越多,但最大堵塞次数未超过6次;居民区的透水损失率相对最大,最易发生堵塞;堵塞颗粒尺寸与平均等效直径的比值τ在0.253和0.267之间时,造成RAPC堵塞较严重;基于孔结构参数建立的持续堵塞模型能够较好地预测堵塞后的透水系数。(3)在进行堵塞-冲洗时,经历同样的循环堵塞-冲洗次数后孔隙率越大其恢复透水系数越高,RAPC在经历10次循环堵塞-冲洗后的透水系数并未降到0.5 mm/s以下;公园的透水恢复率相对最大,冲洗恢复效果最好;不同孔径范围的孔隙对RAPC抗压强度、透水系数、透水损失率和透水恢复率的影响程度不同,其中2～4 mm和4～6 mm的孔隙对抗压强度影响最大;8～10 mm和10 mm以上的孔隙对透水系数影响最大;建立的循环堵塞-冲洗模型能够较好地预测冲洗后的透水系数。

关键词：再生骨料透水混凝土堵塞透水系数 Image法平面孔隙特征

煤层气井堵塞型递减原因分析及治理——以延川南煤层气田为例

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油气藏评价与开发 2022年第4期12卷 626-632页

作者：刘晓崔彬吴展中国石化临汾煤层气分公司山西临汾中国石化华东油气分公司江苏南京200019

延川南煤层气田部分井在生产过程中出现产气、产液异常快速递减的堵塞型生产特征。为了分析堵塞产生的原因,基于气井产液、水质、检泵等生产动态信息的变化,明确了堵塞主因包括结垢和煤粉两个方面,在分析结垢和煤粉堵塞形成机理的基础... 详细信息

延川南煤层气田部分井在生产过程中出现产气、产液异常快速递减的堵塞型生产特征。为了分析堵塞产生的原因,基于气井产液、水质、检泵等生产动态信息的变化,明确了堵塞主因包括结垢和煤粉两个方面,在分析结垢和煤粉堵塞形成机理的基础上开展了针对性预防和治理措施。针对结垢堵塞井形成常态化阻垢剂防垢与多级脉冲冲击波解堵相结合的防治措施,16口井增产效果较好,平均单井累计增产30.11×10^(4) m^(3)。针对煤粉堵塞井形成自循环和空心杆洗井携煤粉工艺及氮气泡沫洗井解堵治理措施,洗井携煤粉工艺可有效缓解煤粉堵泵等导致的检泵,气井免修期延长60%;氮气泡沫解堵应用4口井均取得显著增产效果,平均单井增产1.25×10^(4) m^(3)/d。成果认识为堵塞型煤层气井原因分析和治理对策提供了借鉴。

关键词：深煤层煤粉结垢堵塞解堵

再生水加气滴灌灌水器堵塞机理及其田间应用效果分析

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再生水加气滴灌灌水器堵塞机理及其田间应用效果分析

作者：董聪慧中国农业科学院

学位级别：硕士

使用再生水灌溉可在一定程度上缓解我国水资源供需矛盾,滴灌是目前再生水灌溉中最安全可靠的技术之一,但由于再生水往往含有较多的藻类、微生物及盐分离子等,滴灌灌水器的堵塞机制更为复杂。与此同时,近年来关于加气滴灌技术的研究应用... 详细信息

使用再生水灌溉可在一定程度上缓解我国水资源供需矛盾,滴灌是目前再生水灌溉中最安全可靠的技术之一,但由于再生水往往含有较多的藻类、微生物及盐分离子等,滴灌灌水器的堵塞机制更为复杂。与此同时,近年来关于加气滴灌技术的研究应用越来越多。但目前针对再生水滴灌时加气条件下灌水器堵塞研究并不多见,在再生水滴灌时联合采用加气技术会对灌水器堵塞产生何种影响值得关注,同时再生水加气滴灌的田间应用效果也有待探讨。基于此,论文针对再生水加气滴灌开展研究,通过室内水力性能试验,探讨再生水加气滴灌条件下灌水器堵塞规律,并分析堵塞机理;通过田间应用试验,初步探讨再生水加气滴灌的田间应用效果。(1)探明了再生水加气滴灌条件下滴灌灌水器的堵塞规律。以再生水为滴灌水源,选择4种不同类型的灌水器(内镶贴片式压力补偿滴灌带、内镶贴片式非压力补偿滴灌带、柱状滴灌管、管上式滴头,分别记为E1、E2、E3、E4),设置加气(采用微纳米加气方式)和不加气两组试验处理,先后在室内开展了两次灌水器堵塞试验,运行时长分别为1000h和1500h,采用灌水器平均流量比(Dra)、克里斯琴森均匀系数(Cu)、统计均匀系数(Us)等评价指标,分析滴灌灌水器堵塞随时间发展规律、空间分布特征和对滴灌系统运行性能的影响。结果表明,加气与否,滴灌灌水器均会随系统运行时间发生不同程度的堵塞。而微纳米加气条件使得灌水器堵塞程度减小,试验运行结束后,使各灌水器的Dra值增加了13.6%～24.4%;堵塞过程也明显放缓,可增加各灌水器正常工作时间的14%～39%;由滴灌管(带)不同位置处Dra值动态变化热图得出微纳米加气可以使管网中发生堵塞的灌水器分布更为均匀;在相同工作时间内,加气试验组的Cu值和Us值均大于不加气试验组,说明加气有助于保持滴灌系统的灌水均匀性,延长其使用寿命。(2)分析了再生水加气滴灌条件下滴灌灌水器的堵塞机理。滴灌系统运行1500h后,对灌水器取样,并采用扫描电镜法、能谱分析法和16S r RNA高通量测序技术综合分析灌水器流道附着物的化学组分和微生物群落多样性等,探讨灌水器化学和生物堵塞机理。结果显示,微纳米加气虽然减少了灌水器流道内部的堵塞物,但堵塞物质的化学成分并没有发生明显变化,不论加气与否,灌水器堵塞物的主要元素组成均为C、O、Si、Ca;微纳米加气可降低灌水器堵塞物中微生物群落的丰富度和多样性,且使微生物群落结构发生了明显的变化,使引起灌水器堵塞的核心细菌群数量减少。(3)初步探讨了再生水加气滴灌的田间应用效果。开展田间试验,以上海青作为供试蔬菜,考虑再生水、地下水两种水源,设置加气、不加气不同加气模式,地面滴灌和地下滴灌两种灌水方式。收获后考察上海青株高等指标,并分析了土壤部分理化性质等,分析再生水加气滴灌的田间应用效果。结果表明,再生水组加气处理后,上海青的株高、叶片数、叶绿素值、根长、根直径、地上部鲜重、地下部鲜重、地上部干重、地下部干重分别提高了21.39%、22.22%、8.91%、13.94%、24.17%、18.41%、31.05%、33.50%、31.11%;加气滴灌不仅改善了土壤通气性,对土壤有机质、土壤全氮量等也有一定影响,使得再生水组土壤有机质和全氮量分别增加了9.64%、2.28%。

关键词：再生水滴灌灌水器堵塞加气滴灌

回灌过程中离子强度和水流流速对胶体粒子在多孔介质中堵塞的影响

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化工学报 2017年第12期68卷 4793-4801页

作者：冶雪艳杜新强张赫轩崔瑞娟吉林大学地下水资源与环境教育部重点实验室吉林长春130026 吉林大学环境与资源学院吉林长春130026

人工回灌过程中的堵塞问题一直是影响其推广的瓶颈,目前回灌过程中大颗粒悬浮物导致的堵塞机理研究较多,对胶体类颗粒物的堵塞机理研究相对少。采用室内砂柱实验,研究不同离子强度和不同水流流速条件下胶体在饱和多孔介质中的迁移-滞留... 详细信息

人工回灌过程中的堵塞问题一直是影响其推广的瓶颈,目前回灌过程中大颗粒悬浮物导致的堵塞机理研究较多,对胶体类颗粒物的堵塞机理研究相对少。采用室内砂柱实验,研究不同离子强度和不同水流流速条件下胶体在饱和多孔介质中的迁移-滞留特征。选择大肠杆菌为实验胶体,设计在不同离子强度、不同水流条件下的砂柱回灌实验;运用Hydrus-1D软件模拟,拟合穿透曲线后得到表征胶体沉积的相关参数。实验结果表明,在相同的离子强度下,流速增大会促进胶体的迁移,穿透曲线峰值增高,胶体的吸附率减小。在中等离子强度条件下(IS=30、50 mmol·L-1)流速对胶体的这种影响比在更低的离子强度(≤10 mmol·L-1)或更高的离子强度(≥300 mmol·L-1)条件下更为显著;相反地,同一流速条件下,离子强度从10 mmol·L-1升高到300 mmol·L-1时,胶体的吸附随着离子强度的增加而迅速增加。从胶体和介质相互作用势能来看,随着离子强度的增加,胶体和砂表面的相互作用增强,有利于胶体吸附在介质表面,增加介质堵塞的概率。但是,在一定的离子强度下,流速的增加产生的水动力剪切力有利于促进胶体的迁移,不利于胶体的吸附或阻塞,减少了微小颗粒堵塞的概率。模拟结果显示吸附速率系数k、最大固相沉积量Smax随着离子强度的增大而增大,随着流速的增大而减小。从整体上来看,回灌过程中胶体微粒的迁移滞留行为主要受控于离子强度,但水流因素会干扰离子强度的控制作用。在实际的人工回灌过程中,有效的预防堵塞需要将化学(降低离子强度)和水动力(增加回灌水流速)手段有效地结合起来。

关键词：粒子饱和多孔介质水流速度迁移滞留堵塞悬浮系模型

微灌用施肥泵施肥比例与肥水比对过滤器堵塞的影响

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农业工程学报 2017年第23期33卷 117-122页

作者：王睿王文娥胡笑涛杨欣黎会仙西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室杨凌712100

为研究微灌用施肥泵施肥比例与肥水比对过滤器堵塞的影响,该文以叠片和网式过滤器为研究对象,结合比例式施肥泵的施肥特点及性能,通过调节不同施肥比例(2%、3%和4%)与吸入的肥水比(1∶4、1∶5和1∶6)对过滤器在施肥条件下的水头损失、... 详细信息

为研究微灌用施肥泵施肥比例与肥水比对过滤器堵塞的影响,该文以叠片和网式过滤器为研究对象,结合比例式施肥泵的施肥特点及性能,通过调节不同施肥比例(2%、3%和4%)与吸入的肥水比(1∶4、1∶5和1∶6)对过滤器在施肥条件下的水头损失、总过水流量及滤网(芯)附着物质量进行分析。结果表明:网式和叠片式过滤器对出口肥液浓度的使用范围不一致,网式过滤器适用于肥液平均浓度在0.117%以下,叠片式过滤器适用于肥液平均浓度在0.067%以下。随着肥液浓度的增大,滤网表面附着物质量差异不显著,滤芯叠片上附着物质量差异显著,最大附着物质量是最小附着物质量的11.4倍;叠片式过滤器抗堵塞性能远远优于网式过滤器,当肥液平均浓度最大为0.296%时,叠片滤芯附着物质量是网式滤网质量的4.75倍,总过水量比网式过滤器大0.1 m^3/h。研究可为水肥一体滴灌设备技术的推广和应用提供依据。

关键词：肥料过滤器泵堵塞水头损失微灌

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煤层气井近井压裂裂缝充填特征与堵塞机制

中国石油大学学报（自然科学版） 2017年第6期41卷 117-122页

作者：陈立超王生维何俊铧李瑞刘建华吕帅锋内蒙古工业大学矿业学院内蒙古呼和浩特010051 晋煤集团煤与煤层气共采国家重点实验室山西晋城048204 中国地质大学(武汉)资源学院湖北武汉430074

近井部位压裂裂缝内微粒运移与堵塞是煤层气井减产的重要因素之一。客观查明近井压裂裂缝内充填特征规律与堵塞机制对气井解堵理论深化、解堵工艺改进非常关键。基于煤矿掘进工作面开挖观测现象,对沁水盆地南部煤层气直井近井压裂裂缝... 详细信息

近井部位压裂裂缝内微粒运移与堵塞是煤层气井减产的重要因素之一。客观查明近井压裂裂缝内充填特征规律与堵塞机制对气井解堵理论深化、解堵工艺改进非常关键。基于煤矿掘进工作面开挖观测现象,对沁水盆地南部煤层气直井近井压裂裂缝内充填特征与裂缝堵塞机制进行系统分析。结果表明:煤层气井近井压裂裂缝内充填物由煤粉、支撑剂及完井滤饼组成;完井滤饼对压裂裂缝启裂、延展及支撑剂分布具有关键控制作用,近井裂缝壁面完井滤饼能够减缓压裂液的滤失速率,但在滤饼尖灭位置压裂液滤失速率突然增大时极易脱砂形成脱砂楔体,楔体在流体冲击下压实致密,排采期气液两相流携带煤粉流经脱砂楔体时卡在砂粒间形成裂缝堵塞;基于颗粒堆积模型与黄金过滤原则,针对研究区粒度中值0.045 mm的煤粉,脱砂楔体处注入支撑剂粒径大于0.900 mm可降低裂缝内煤粉堵塞程度。

关键词：煤层气井压裂裂缝完井滤饼煤粉运移堵塞

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施肥滴灌加速滴头堵塞风险与诱发机制研究

农业机械学报 2017年第1期48卷 228-236页

作者：刘璐牛文全武志广官雅辉李元西北农林科技大学水土保持研究所陕西杨凌712100 西北农林科技大学水利与建筑工程学院陕西杨凌712100 中科院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

以2种内镶片式迷宫流道滴头为研究对象,采用数学分析方法、扫描电镜/能谱分析技术(SEM-EDS)和X射线衍射技术(XRD)对不同水溶性肥料滴灌后滴头流量、堵塞物表面微形貌及其化学组分进行多角度分析,研究肥料特性和流道结构对滴头堵塞过程... 详细信息

以2种内镶片式迷宫流道滴头为研究对象,采用数学分析方法、扫描电镜/能谱分析技术(SEM-EDS)和X射线衍射技术(XRD)对不同水溶性肥料滴灌后滴头流量、堵塞物表面微形貌及其化学组分进行多角度分析,研究肥料特性和流道结构对滴头堵塞过程的影响效应。结果表明:肥料特性是决定堵塞类型和诱发风险的重要因素(P堵塞的影响需双重考虑结构尺寸及结构类型;当施肥质量分数小于等于0.5%时,施肥加速滴头堵塞的效果较小且与肥料类型关系不大,当施肥质量分数在0.5%~2.0%之间时,各肥料滴灌适用性由大到小依次为:磷肥、尿素、钾肥、复合肥,当施肥质量分数在2.0%~3.0%之间时,尿素滴灌滴头流量降幅为10.26%,显著高于施加磷肥(7.85%)、钾肥(4.07%)和复合肥(2.74%);施加尿素滴灌诱发滴头堵塞主要物质的形成机理为分子态尿素析出物与水中悬浮颗粒物形成团聚体在较差流体的运动粘度下造成的物理堵塞,磷肥主要为吸附作用加速肥料杂质团聚沉淀的物理、化学堵塞,硫酸钾施肥滴灌主要为离子交换形成的钙、镁沉淀导致流道壁面糙度升高、过水断面减小的化学堵塞过程,复合肥诱发滴头堵塞风险最低。施肥滴灌存在诱发或者加速滴头堵塞的风险,但不同肥料诱发滴头堵塞主要物质的形成机理不同,加速堵塞的风险也不同,故对于不同的肥料类型宜采用不同的抗堵塞管理策略。

关键词：滴灌施肥滴头堵塞风险机理

轮休对垂直流人工湿地堵塞恢复的影响及其动力学特性

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农业工程学报 2017年第20期33卷 234-240页

作者：唐平项泽顺于博海周永潮杭州电子科技大学材料与环境工程学院杭州310007 浙江大学建筑工程学院市政工程研究所杭州310007

人工湿地是一种常见的污水处理技术,但一直受到不可避免的堵塞问题的困扰。该研究主要以不同堵塞现象下的垂直流人工湿地模型为对象(可溶性有机物堵塞,不溶性有机物堵塞,加入抑菌剂的不溶性有机物堵塞),在轮休操作下持续测量不同时期孔... 详细信息

人工湿地是一种常见的污水处理技术,但一直受到不可避免的堵塞问题的困扰。该研究主要以不同堵塞现象下的垂直流人工湿地模型为对象(可溶性有机物堵塞,不溶性有机物堵塞,加入抑菌剂的不溶性有机物堵塞),在轮休操作下持续测量不同时期孔隙率与渗透系数变化情况,研究3种堵塞类型的恢复规律,并对其动力学进行分析。试验结果表明在相同轮休期下,生物膜堵塞和有机颗粒堵塞恢复效果较为明显,其中,可溶性有机物堵塞、不溶性有机物堵塞装置分别轮休至第9天、第20天后基本达到较好的恢复状态,当轮休时间足够充分,这2种堵塞类型基本可以恢复至正常状态。其中可溶性有机物堵塞恢复速度最快,其次是不溶性有机颗粒堵塞。并在规律研究基础上,进一步推导了2种堵塞类型的渗透系数恢复的动力学。研究同时发现,轮休操作对无机颗粒类堵塞基本没有恢复效果。

关键词：湿地动力学堵塞垂直流人工湿地轮休