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疏浚底泥-大理石废粉陶粒的制备工艺及性能

功能材料 2021年第5期52卷 5166-5175页

作者：梁标黄寿琨蔡德所董堃黄月群孙桂凯莫崇勋广西水利电力勘测设计研究院有限责任公司南宁530004 广西大学土木建筑工程学院南宁530004 桂林理工大学环境科学与工程学院广西桂林541006 三峡大学水利与环境学院湖北宜昌340033

通过对两河段底泥(DSⅠ和DSⅡ)、大理石废粉(MWP)两种固体废弃物的化学组成及热稳定性分析,确定制陶原材料配比与工艺参数范围,设计了以不同原料配比、预热时间、焙烧温度、焙烧时间为因素,以堆积密度、吸水率、抗压强度和除磷率为水平... 详细信息

通过对两河段底泥(DSⅠ和DSⅡ)、大理石废粉(MWP)两种固体废弃物的化学组成及热稳定性分析,确定制陶原材料配比与工艺参数范围,设计了以不同原料配比、预热时间、焙烧温度、焙烧时间为因素,以堆积密度、吸水率、抗压强度和除磷率为水平的正交实验,并根据正交实验结果分别确定了一种制备高强建筑轻集料(DMC-HC)和一种高效除磷滤料(DMC-HP)的最佳原料配比和工艺参数,利用XRD观察不同性能的DMC物相变化,分析DMC抗压性能与除磷性能的形成过程。结果表明,底泥与大理石废粉能够很好地制备陶粒,在原料配比为DSⅠ∶DSⅡ∶MWP=2∶1∶0.8、预热时间为10 min、焙烧温度为1060℃、焙烧时间为10 min时,可制得堆积密度为696.29 kg/m3,表观密度为1430 kg/m3,空隙率为52.23%,吸水率为33.42%,抗压强度为2.37 MPa,破碎率于磨损率之和为4.12%,盐酸可溶率为1.56%,比表面积为2.06 m2/g的高效除磷陶粒;DSⅠ∶DSⅡ∶MWP=2∶1∶0.8、预热时间为5 min、焙烧温度为1180℃、焙烧时间为15 min时,制得堆积密度为950.35 kg/m3、吸水率为1.5%、抗压强度为25.53 MPa的低吸水率、轻质高强陶粒。结合XRD物相分析表明:陶粒主要通过化学沉淀达到高效除磷效果,在1180℃时形成的蓝晶石和铝酸钙是使陶粒获得高强性能的主要原因。

关键词：固废利用疏浚底泥大理石废粉陶粒

疏浚底泥改良土壤理化性质促进芦苇快速定植研究

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环境科学学报 2019年第12期39卷 4261-4268页

作者：黄翔峰王志叶广宇李双强李世阳刘佳同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室长江水环境教育部重点实验室

采用盆栽实验考察了湖泊疏浚底泥和河道疏浚底泥不同利用方式下对土壤基底性质的改良进而促进水生植物芦苇快速定植扩繁效果.试验结果表明,湖泊底泥在竹炭改良利用方式下(L-A实验组)可提高芦苇单位面积分蘖数增长率,最高可达(3.06±0.36... 详细信息

采用盆栽实验考察了湖泊疏浚底泥和河道疏浚底泥不同利用方式下对土壤基底性质的改良进而促进水生植物芦苇快速定植扩繁效果.试验结果表明,湖泊底泥在竹炭改良利用方式下(L-A实验组)可提高芦苇单位面积分蘖数增长率,最高可达(3.06±0.36) m^-2·d^-1,在与绿化土壤混合利用方式下(L-M实验组)可提高芦苇株高,最高达(155.5±0.7) cm;而河道底泥在与绿化土壤混合利用方式下(R-M实验组)芦苇的单位面积分蘖数增长率和株高效果最优,分别可达(4.76±0.18) m^-2·d^-1和(139.5±3.5) cm.分析原因发现,施加底泥可以明显降低土壤容重,并提高有机质和磷含量,从而促进芦苇分蘖数增长率的提高.基底微生物群落多样性和群落中Micrococcaceae(微球菌)的丰度也显著提高,进一步证实了施加底泥可以改良基底理化性质从而促进芦苇快速定植.

关键词：土壤改良疏浚底泥竹炭定植分蘖

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疏浚底泥免烧陶粒的制备及其净水效果

环境工程学报 2017年第5期11卷 2804-2811页

作者：周颜贾瑞周兰彭啸吴燕天津科技大学化工与材料学院天津300457

以疏浚底泥为原料,采用免烧法制得疏浚底泥免烧陶粒(DSUC),同时对DSUC磁改性制得磁改性免烧陶粒(MUC),并将其作为陶粒过滤器滤料,与商品烧结陶粒(CSC)进行净水实验对比,探究了不同滤料对原水的处理效果,并调节循环水温度探究最佳运行温... 详细信息

以疏浚底泥为原料,采用免烧法制得疏浚底泥免烧陶粒(DSUC),同时对DSUC磁改性制得磁改性免烧陶粒(MUC),并将其作为陶粒过滤器滤料,与商品烧结陶粒(CSC)进行净水实验对比,探究了不同滤料对原水的处理效果,并调节循环水温度探究最佳运行温度。在净水实验中,控制原水流速0.07 mL·s^(-1),进水方式为连续进水。结果表明,运行温度为30℃时效果最优,此条件下COD、NH_3-N、SS和TP的去除率在22 d后稳定,平均去除率分别为55%、65%、78%和50%。DSUC对原水处理效果与CSC相近,MUC效果更佳,MUC对COD、NH_3-N、SS及TP去除率在22 d后分别稳定在65%、69%、79%和51%左右,说明弱磁性可能能够增加微生物活性,促进其在陶粒表面生长,提高处理原水的效果。

关键词：疏浚底泥免烧陶粒磁改性陶粒过滤器净水效果

Fe^(2+)-PDS调理-水平电场脱水工艺对疏浚底泥脱水性能的影响

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环境工程技术学报 2023年第6期13卷 2192-2203页

作者：朱书源王毅力北京林业大学环境科学与工程学院水体污染源控制技术北京市重点实验室

针对高含水率疏浚底泥限制其后续处置的问题,应用Fe^(2+)-过二硫酸盐(PDS)调理-水平电场脱水(HED)工艺处理底泥样品,研究响应曲面法对Fe^(2+)-PDS调理-HED工艺操作参数(Fe^(2+)及PDS的投加量、电压、通电时间)的优化,分析调理过程底泥... 详细信息

针对高含水率疏浚底泥限制其后续处置的问题,应用Fe^(2+)-过二硫酸盐(PDS)调理-水平电场脱水(HED)工艺处理底泥样品,研究响应曲面法对Fe^(2+)-PDS调理-HED工艺操作参数(Fe^(2+)及PDS的投加量、电压、通电时间)的优化,分析调理过程底泥形貌及性质的变化以及工艺各阶段(调理、重力沉降、电脱水)底泥水分及有机组分的沿程变化。结果表明:1)Fe^(2+)和PDS调理底泥时,最佳投加量分别为4和10 mg/g(以TSS计),HED阶段最佳通电时间为80 min,最佳电压为45 V,在上述参数下,脱水底泥含水率由原泥的88.55%降至55.15%。2)在调理阶段,底泥结合水含量由0.44 g/g(以干固体计,全文同)降至0.28 g/g,胞外聚合物(EPS)中蛋白质和多糖总量增加,黏液层(Slime)中蛋白质类物质和可溶性微生物副产物荧光强度降低,紧密附着层(TBEPS)中总荧光强度增至12.40×10^(7)AU·nm^(2);在HED阶段,电场作用导致底泥有机物的进一步释放从阴极流出,阴极区EPS各层中的可溶性微生物副产物荧光强度显著增加。3)调理过程产生的硫酸根自由基(SO_(4)^(-)·)能够氧化破解底泥中的微生物细胞并将内含物释放至EPS中,同时改变底泥的水分分布与EPS组分特征,原位产生的Fe(Ⅲ)通过絮凝作用改变了底泥的絮体结构,从而有利于底泥脱水性能的提升。

关键词：疏浚底泥 Fe^(2+)-PDS调理水平电场脱水脱水性能胞外聚合物(EPS)

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微生物诱导固结疏浚底泥填料路用力学性能

中国公路学报 2024年

作者：方明镜林芝阳党云刘政伟易毅姚永胜重庆交通大学交通运输工程学院湖北省交通规划设计院股份有限公司武汉理工大学土木工程与建筑学院

为探究基于微生物诱导碳酸钙沉淀 (MICP)的疏浚底泥路基填料改良过程优化与路用性能提升可行性，采用混拌法对疏浚底泥进行改良并制备试件，通过无侧限抗压强度(UCS)、直剪强度(DSS)和加州承载比(CBR) 试验研究了改良疏浚底泥的路用基... 详细信息

为探究基于微生物诱导碳酸钙沉淀 (MICP)的疏浚底泥路基填料改良过程优化与路用性能提升可行性，采用混拌法对疏浚底泥进行改良并制备试件，通过无侧限抗压强度(UCS)、直剪强度(DSS)和加州承载比(CBR) 试验研究了改良疏浚底泥的路用基本力学特性，并采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)辨析了典型土样的物质成分与微观形貌，揭示了不同养护环境、养护时间、菌液掺配比例及胶结物质掺配浓度对微生物固化疏浚底泥力学性能的影响规律。研究发现：混拌MICP法可以用于疏浚底泥的强化处理，30℃且通风良好的养护环境更有利于试件强度的增长；试件的强度随着胶结物质浓度的增大呈现先增加后减小的趋势，剪切性能由应变软化逐渐过渡为应变硬化；经过MICP改良后的试件在菌液掺量为100%、胶结水平=1.0mol/L，环境温度为30℃且保持良好通风的条件下养护14d，其UCS由0.16提升至0.96 MPa，剪切模量E50及黏聚力c、内摩擦角φ也表现出不同程度的提高，常用于表征填料路用性能的CBR提升了5.0%。XRD和SEM分析表明土颗粒间生成的方解石是试件力学性能提升的原因。采用混拌法基于MICP改良后的疏浚底泥路用性能提升明显，满足路基上路床填料最低要求，可以用于公路路基填筑。

关键词：路基工程 MICP 混拌法力学性能疏浚底泥

电芬顿技术对疏浚底泥有机污染物和含水率同步处理

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环境工程 2023年第6期41卷 76-81,108页

作者：刘军武蔡静菊方迎春曹晶潇朱健王平蒋夏昕朱姗姗张津津湖南凯迪工程科技有限公司长沙410004 湖南省环境科学学会湖泊生态修复与底泥资源化利用重点开放实验室长沙410004 中南林业科技大学环境科学与工程学院长沙410004 河池学院化学与生物工程学院广西宜州546300

为研究电芬顿对疏浚底泥同步脱水去污的可能,以自产双氧水碳黑改性碳毡(CB-CF)为阴极、Ti/RuO_(2)-IrO_(2)金属氧化物形稳电极(DSA)为阳极构建了电芬顿(EF)反应装置。在此反应装置中,考察了不同Fe^(2+)浓度、初始电流以及初始pH对疏浚... 详细信息

为研究电芬顿对疏浚底泥同步脱水去污的可能,以自产双氧水碳黑改性碳毡(CB-CF)为阴极、Ti/RuO_(2)-IrO_(2)金属氧化物形稳电极(DSA)为阳极构建了电芬顿(EF)反应装置。在此反应装置中,考察了不同Fe^(2+)浓度、初始电流以及初始pH对疏浚底泥含水率、有机质含量的影响。当ρ(Fe^(2+))为2 mmol/L、初始电流为100 mA、初始pH为7时,反应12 h,底泥中有机质降解率达到53.9%,含水率下降至26%。结果表明:运用自主设计的电芬顿反应装置可在降低疏浚底泥有机污染物的同时达到良好的脱水效果,能够实现对疏浚底泥同步脱水去污。

关键词：疏浚底泥电芬顿法脱水有机污染物无害化

疏浚底泥-大理石废粉烧胀陶粒的制备及其对水中磷的吸附性能研究

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疏浚底泥-大理石废粉烧胀陶粒的制备及其对水中磷的吸附性能研究

作者：梁标广西大学

学位级别：硕士

随着我国社会经济的快速发展,大量工农业废水的排放导致河道污染日益严重,由此产生的疏浚底泥日益增多;大理石产业是广西重点打造的千亿元产业之一,每年产生约80万吨大理石废粉。疏浚底泥和大理石废粉若得不到合理的处理与处置,会对环... 详细信息

随着我国社会经济的快速发展,大量工农业废水的排放导致河道污染日益严重,由此产生的疏浚底泥日益增多;大理石产业是广西重点打造的千亿元产业之一,每年产生约80万吨大理石废粉。疏浚底泥和大理石废粉若得不到合理的处理与处置,会对环境造成严重污染,因此,实现疏浚底泥和大理石废粉的资源化利用是当前急需解决的环保问题。本文以古桂柳运河疏浚底泥(DSⅠ和DSⅢ)以及大理石废粉(MWP)为对象,开展了烧胀型陶粒的制备,并将所制备陶粒应用于水中磷的去除研究中。通过正交试验,分别确定了制备高效除磷陶粒滤料(DMCP)和高强建筑轻集料(DMCC)的最佳原料配比和工艺参数,并对其进行了部分性能测试与表征;设计静态吸附试验研究不同因素对陶粒吸附磷性能的影响;通过对比陶粒吸附磷前后的物相、官能团及元素变化进一步分析其除磷机制;并通过陶粒动态吸附柱应用试验,分析其在工程应用中的发展潜能。主要研究结论如下:(1)确定了制备高效除磷陶粒滤料(DMCP)的最佳原料配比为DSⅠ:DSⅢ:MWP=2:1:0.8,工艺参数为预热温度400℃、预热时间10min、焙烧温度1060℃、焙烧时间10 min,其除磷率为99.85%,堆积密度为696.29 kg·m,空隙率为52.23%,吸水率为33.42%,抗压强度为2.37 MPa,破碎率于磨损率之和为4.12%,盐酸可溶率为1.56%,比表面积为2.06 m·g,这些指标均符合《水处理用人工陶粒滤料》(CJ/T299-2008)标准;此外还确定了制备高强建筑轻集料(DMCC)的最佳原料配比为DSⅠ:DSⅢ:MWP=2:1:0.8,工艺参数为热温度400℃、预热时间5 min、预焙烧温度1180℃、焙烧时间15 min,其堆积密度为1080.35 kg·m,吸水率为1.5%,抗压强度为25.53 MPA,这些指标满足《轻集料及其试验方法第1部分:轻集料实验方法》(GB/T 17431.2-2010)中符合高强轻集料要求;(2)根据DMCP烧胀前后的XRD分析可知,其方解石主峰消失,出现了Ca O、Ca(OH)和Mg O三种物质的新衍射峰;BET和SEM分析表明DMCP内部结构以介孔为主;对比烧胀前后陶粒的元素变化,发现烧胀后陶粒中C、O含量减少,可交换Fe、Mg、Ca离子的含量得到提高。DMCP的表征初步表明了其对磷的高效去除吸附过程中存在着物理吸附和化学吸附过程。(3)静态吸附试验表明,随着DMCP用量的增加,溶液中磷的去除率上升而吸附量减小;随着溶液初始磷浓度的升高,DMCP对磷的去除率下降而吸附量增加;干扰离子SO、CO的存在对DMCP的除磷效果有一定的抑制作用;在溶液初始p H值在2～12范围时,DMCP对磷去除率均能维持在99%以上。(4)在动力学模型中准二级动力学模型拟合程度最高;Langmuir、Freundlich和Tempkin三种吸附等温模型均能很好地描述DMCP对磷的吸附过程;热力学分析表明DMCP对磷的吸附为自发进行,其吸附反应属于吸热反应;Arrhenius公式具有很高的拟合度,表明DMCP吸附过程以化学吸附为主,同时存在一定的物理吸附。根据DMCP吸附前后的p H变化、FTIR、XRD和EDS分析对比可知,DMCP对磷的吸附过程存在表面静电吸附、配位交换与化学沉淀的作用,主要以配位交换与化学沉淀相结合。(5)动态吸附柱实验中,DMCP对磷的动态吸附性能随着其高度的增加而提高,随着进水流速的升高而降低;在以DMCP作为吸附剂的吸附柱,吸附效率最高可达88.12%,表明以DMCP为吸附剂应用于动态连续式吸附工程中具备一定发展潜能。

关键词：疏浚底泥大理石废粉固废利用烧胀陶粒除磷

疏浚底泥基吸附剂制备及对水体铜离子的吸附性研究

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应用化工 2021年第12期50卷 3245-3248,3254页

作者：吴金隆吕向菲董岁明赵永国张瑞霞穆原冰黄志威长安大学水利与环境学院陕西西安710054 中交第一勘察设计研究院有限公司陕西西安710075

无需高温热解,仅通过碱溶和氯化锌活化,在较低温度的水热条件下,就能制备粒径均匀,表面官能团丰富、孔结构发达的疏浚底泥基吸附剂。将其用于水体铜离子吸附,180 min时,溶液中Cu^(2+)的去除率达98.97%。在50~300 mg/L的铜溶液中,吸附剂... 详细信息

无需高温热解,仅通过碱溶和氯化锌活化,在较低温度的水热条件下,就能制备粒径均匀,表面官能团丰富、孔结构发达的疏浚底泥基吸附剂。将其用于水体铜离子吸附,180 min时,溶液中Cu^(2+)的去除率达98.97%。在50~300 mg/L的铜溶液中,吸附剂对Cu^(2+)的去除率均在90%以上,当铜离子溶液pH值大于6时,几乎可全部去除溶液中铜离子。

关键词：疏浚底泥吸附剂铜离子

黑臭水体疏浚底泥耦合生物质材料协同好氧堆肥的中试研究

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环境工程 2023年

作者：宋楚轩唐文英罗双雪旷阁张伟周乐安高阳袁雨菲孙士权湖南省交通运输厅交通建设造价管理站洞庭湖水环境治理与生态修复湖南省重点实验室长沙理工大学水利与环境工程学院

采用不同比例的麸皮和发酵青草等生物质材料耦合黑臭水体疏浚底泥进行好氧堆肥中试试验，针对实际工程产生的疏浚底泥探究适宜比例的调理剂投加配比。设置不同物料配比的对照组2组（CK0、CK1）、实验组5组（T1-T5）共7组试验堆进行中试... 详细信息

采用不同比例的麸皮和发酵青草等生物质材料耦合黑臭水体疏浚底泥进行好氧堆肥中试试验，针对实际工程产生的疏浚底泥探究适宜比例的调理剂投加配比。设置不同物料配比的对照组2组（CK0、CK1）、实验组5组（T1-T5）共7组试验堆进行中试试验研究，通过理化性质、种子发芽率等指标检测揭示不同原料配比对底泥好氧堆肥过程中堆肥性能的影响。结果表明：堆肥初期，含水率控制在50%左右，C/N控制在25～35之间，1天后各堆体温度均超过50℃，各组高温期（温度>55℃）维持时间超过5d，均符合现行《生物质废物堆肥污染控制技术规范》（HJ 1266—2022）标准要求。堆肥过程中堆体升温速率和最高温度随生物质材料添加量的增加呈递增趋势，其中T1和T2两组的最高温度均超过70℃并维持24h以上，证明将麸皮和发酵青草两种生物质材料按适宜比例混合作为调理剂能够促进堆体快速发酵；堆肥结束后，各组挥发分稳定在20%～30%，含水率为7%～16%，pH值为8.15～8.30，各组种子发芽指数（GI）均大于140%。其中，T2组固氮作用最显著、堆肥品质最优，其质地、pH、电导率、有机质含量、土壤渗透率、阳离子交换量、种子发芽指数等种植土性能指标均满足《绿化种植土壤》（CJ/T 340-2016）规范要求。因此，在实际生产中，推荐按疏浚底泥:发酵青草:麸皮=400:125:125（m/m）进行好氧发酵堆肥，可显著降低物料生物毒性并产生良好的高肥效种植土。

关键词：疏浚底泥好氧堆肥种植土生物质材料资源化利用