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河道底泥轻质建材化利用及重金属固化效应研究

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河道底泥轻质建材化利用及重金属固化效应研究

作者：杨小云上海交通大学

学位级别：硕士

全球范围内每年大量产生河道疏浚底泥,目前尚无良好的资源化回收技术,导致大量底泥的堆置,其中聚集的污染物如重金属等引起土壤和地下水的污染。底泥成分与粘土类似,具有制备建材的前景。为了大量消纳疏浚底泥,本研究提出一种创新技术,... 详细信息

全球范围内每年大量产生河道疏浚底泥,目前尚无良好的资源化回收技术,导致大量底泥的堆置,其中聚集的污染物如重金属等引起土壤和地下水的污染。底泥成分与粘土类似,具有制备建材的前景。为了大量消纳疏浚底泥,本研究提出一种创新技术,在免加热和加压的情况下运用胶凝材料、泡沫和减水剂等将底泥转化为环保型泡沫混凝土,详细研究了基本工艺参数和各类改性剂对底泥基泡沫混凝土的干密度、抗压强度、导热系数、耐水性等的影响,借助于仪器分析探索其性能提高机制,并研究了重金属的固化效果,进行了经济和环境效益分析。论文的主要内容和结论如下:(1)研究了底泥掺量及泡沫掺量对底泥基泡沫混凝土的影响。通过研究产品参数包括抗压强度、导热系数、吸水耐水、孔隙率等,发现产品的抗压强度等随着底泥用量增加而降低,当底泥掺量为50%(w/w)时,混凝土性能和最大底泥利用化达到平衡,此时抗压强度为16.8 MPa。随着泡沫掺量从0%增至80%,底泥基泡沫混凝土的干密度从1442 kg·m降至620.6 kg·m,抗压强度从18.8 MPa降至2.1MPa,产品导热系数从0.516 W·m·K降低到0.173 W·m·K,并且耐水系数从0.73降低到0.43。当泡沫掺量为54%(v/v)时,得到干密度为850 kg·m,抗压强度为3.99 MPa,导热系数为0.2368 W·m·K的符合国标的混凝土产品。研究发现泡沫掺量对产品性能的影响大于底泥掺量的影响。(2)研究内掺活性掺料部分代替水泥对产品性能影响,发现添加石灰、粉煤灰对产品性能没有提升,添加0-10%的微硅粉能综合提高产品性能,掺加10%微硅粉后,产品抗压强度达到4.95 MPa,导热系数为0.1858 W·m·K,软化系数为0.72。通过XRD和SEM表征发现微硅粉能够诱发二次水化反应并且发挥孔隙填充效应,通过Image pro plus分析发现微硅粉使孔隙分布变窄,使孔隙结构更均匀致密。(3)通过添加6种外加剂水玻璃、偏硅酸钠、牛粪生物炭(CM350、CM500)、和大麦草生物炭(BG350和BG500)考察外加剂对产品性能影响,发现水玻璃、偏硅酸钠对产品性能没有提升。大麦草生物炭对产品性能的提升大于牛粪生物炭,且高温生物炭产生的效果高于低温生物炭,添加2%的BG500使抗压强度提高15%,保温隔热性能提高4.8%,主要因为BG500生物炭添加到混凝土中发挥填料效应以及可能诱发二次火山灰反应。(4)研究了底泥制备泡沫混凝土的环境安全性。通过人工模拟配制三种不同重金属污染底泥,采用TCLP、SPLP和HO三种浸提考察三种底泥制备的泡沫混凝土的重金属浸出行为,研究表明,即使在酸性环境中,三种底泥中的重金属Cd、Ni、Pb、Cu和Zn可以被固定94-100%。随着重金属浓度的增加,Cr的固定率降低,但掺加微硅粉和生物炭后,Cr的固定率提高。对于由重度污染底泥制成的产品,Cr固定率大于34%,掺加微硅粉后,Cr固定率大于37%;添加BG500后Cr超过61%;而同时添加微硅粉和生物炭时Cr固定率超过78%。(5)对底泥制备泡沫混凝土工艺进行了经济和环境效益分析。研究发现,当处理疏浚底泥的成本作为产品收入的一部分,底泥基泡沫混凝土每立方米利润1057元;分别内掺10%微硅粉、外加2%BG500、同时掺入微硅粉和生物炭后,每立方米泡沫混凝土利润分别为985元、977元、907元;虽然产品改性带来利润降低,但都具有一定的市场前景。利用底泥制备泡沫混凝土每天能消纳固废33吨左右,同时根据生命周期评估程序评估发现底泥制备泡沫混凝土对周围环境的影响低于传统泡沫混凝土对周围环境的影响。综上所述,本研究将疏浚底泥制备泡沫混凝土,不仅可大量消纳底泥,同时制备出的商业建筑保温材料具有一定的市场应用前景。

关键词：疏浚底泥泡沫混凝土机械性能重金属浸出效益分析

河道底泥中重金属和有机物的植物去除及资源化

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河道底泥中重金属和有机物的植物去除及资源化

作者：李红霞天津大学

学位级别：硕士

本论文是天津市攻关项目“城市排污河道污染沉积物处置与资源化研究（项目编号:043111811）”的一部分。主要研究了利用植物对受污染河道底泥中的重金属和有机物的修复去除情况,探讨了河道底泥的处置与资源化途径。目前,我国... 详细信息

本论文是天津市攻关项目“城市排污河道污染沉积物处置与资源化研究（项目编号:043111811）”的一部分。主要研究了利用植物对受污染河道底泥中的重金属和有机物的修复去除情况,探讨了河道底泥的处置与资源化途径。目前,我国有90%的城市河流受到严重污染,而底泥污染正是河流污染产生的一个重要后果,如何选择行之有效的底泥修复技术,如何对城区河道污染进行有效治理,已经成为建设城市生态系统、提高城市环境质量的重点和难点。众所周知,受污染河道疏浚底泥中含有大量的污染物,尤其是重金属、有机物等污染物的严重超标,是限制底泥资源化的主要因素。本文利用自然界存在的重金属超富集和耐性植物,将底泥中的重金属移出底泥,是解决污染河道疏浚底泥重金属污染问题的经济有效的途径。本文选择了较为容易获得的植物黑麦草,通过盆栽试验研究了种植两季黑麦草以后,黑麦草对排污河道疏浚底泥中重金属（Zn,Pb,Cu,Cd,Ni）-有机物复合污染的修复情况,主要包括以下几个方面:黑麦草对底泥中重金属的吸收和去除情况;黑麦草对底泥中重金属和底泥结构的影响;黑麦草对底泥中有机物的吸收去除情况;黑麦草根际底泥中微生物的种类和数量变化;底泥中酶活性的变化;黑麦草自身的一些变化情况,包括投加螯合剂以后,黑麦草的株高,生物量以及叶绿素等的变化。实验结果表明:由于黑麦草的根际作用促进了根际微生物的生长,提高了微生物的数量和活性,对底泥中的重金属有较高的积累能力,对有机物也可以达到较好的去除效果。另外,考虑到城区河道底泥的处置与资源化一直是防治河道治理的重点,且该领域的问题与前述内容密切相关,所以本文还提出了发展物理疏浚和生物处理想结合的新思路,以实现底泥的资源化再利用,并对近年来出现的各种底泥处置与资源化技术作了较为详细的探讨,在此基础上讨论和比较了各种方法的优缺点,主要对现阶段沉积物疏浚工艺进行了优化组合。

关键词：植物修复疏浚底泥重金属污泥处置资源化

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环境质量分析与评价

环境工程技术学报 2005年第1期 84-88页

X820.3 200500568 受污染疏浚底泥用作植物培植土的环境影响分析/邵立明…(同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室)//环境科学研究/中国环科院.-

关键词：分析与评价环境质量植物培植土环境影响分析污染控制国家重点实验室疏浚底泥资源化研究环境科学研究同济大学

CaPFS调理反应时间对河道底泥电渗脱水的影响

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四川环境 2021年第4期40卷 35-40页

作者：陈宇涵杨楠方静刘述泽皮科武湖北工业大学资源与环境工程学院武汉430068 河湖生态修复与藻类利用湖北省重点实验室武汉430068

针对河道疏浚底泥采用电渗脱水时能耗高、脱水时间长,不利于其工程应用推广的问题。采用自制的钙基聚合硫酸铁(CaPFS)对起始含水率为68%±0.5%的河道底泥进行调理后电渗脱水,重点考察了调理反应时间对脱水速率、电极电流、泥饼电阻及脱... 详细信息

针对河道疏浚底泥采用电渗脱水时能耗高、脱水时间长,不利于其工程应用推广的问题。采用自制的钙基聚合硫酸铁(CaPFS)对起始含水率为68%±0.5%的河道底泥进行调理后电渗脱水,重点考察了调理反应时间对脱水速率、电极电流、泥饼电阻及脱水能耗的影响。结果表明:添加CaPFS调理反应10 h,采用20 V的垂直电场进行脱水时,(75±3)min泥饼脱水即达到终点,此时底泥含水率由68%±0.5%降至59.8%±1.6%,脱水速率为(0.38±0.06)g/min,脱水能耗为(118.7±2.4)kWh/t滤液,未CaPFS调理时,脱水能耗为(156±3.5)kWh/t滤液、达到终点脱水时间为(110±2)min。分析脱水过程电化学行为与泥饼脱水关系可发现,当CaPFS加入后,Ca和Fe共同作用压缩颗粒表面双电层促进了颗粒再聚集,减少了颗粒间空隙,从而迫使自由水渗出。可见,CaPFS的调理有效缩短底泥电渗脱水时间、提高脱水能效,为电渗脱水技术在河道底泥治理工程中的应用与推广提供了理论与技术的支撑。

关键词：疏浚底泥电渗透脱水能效钙基聚合硫酸铁

固化淤泥作为河湖堤岸绿化草种植土的应用研究

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施工技术 2020年第18期49卷 13-15,19页

作者：张茅杨迎春郑琳琳王洪林中国建筑第二工程局有限公司北京101101

针对固化淤泥的运输、堆存及最终处置等问题,因地制宜选取秸秆、锯末和稻壳、有机肥和无机肥作为土壤材料,开展不同改良材料及复配比例对绿化草生长情况的影响研究,明确改良后的固化淤泥作为河湖堤岸绿化草种植土的可行性,并提出固化淤... 详细信息

针对固化淤泥的运输、堆存及最终处置等问题,因地制宜选取秸秆、锯末和稻壳、有机肥和无机肥作为土壤材料,开展不同改良材料及复配比例对绿化草生长情况的影响研究,明确改良后的固化淤泥作为河湖堤岸绿化草种植土的可行性,并提出固化淤泥作为河湖堤岸绿化草种植土的工艺,从理论上解决王家河疏浚底泥处置难的问题。

关键词：水处理疏浚底泥种植土固化绿化

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海洋污染及其防治

环境工程技术学报 2000年第4期 39-40页

X55 200002177近海海域污染源的合理布局/许志强(大连理工大学应用数学系)//海洋学报/中国海洋学会一2000,22(2)一120一123.环图P一38 针对近海海域污染源合理布局问题建立数学模型。论述解的存在性,构造了优化计算方法,对实际海域进行... 详细信息

X55 200002177近海海域污染源的合理布局/许志强(大连理工大学应用数学系)//海洋学报/中国海洋学会一2000,22(2)一120一123.环图P一38 针对近海海域污染源合理布局问题建立数学模型。论述解的存在性,构造了优化计算方法,对实际海域进行数值计算,通过优化前后海域污染程序的对比,验证了数学模型与算法的正确性与实用性。图3表1参6X55 200002178溢油风化过程研究进展/严志宇…(大连海事大学轮机学院)//海洋环境科学/国家海洋环境监测中心一2000,19(1)一75一80环图X一14 讨论了近10年来国内外学者在溢油的组成和性质的变化关系及蒸发、溶解、乳化等风化过程的

关键词：海洋污染海洋环境科学环图芦苇沼泽监测中心疏浚底泥排污废水溢油疏浚污泥乳化率

河道底泥的处理方法——以温岭市九龙汇滞洪区一期工程底泥处理为例

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浙江水利科技 2009年第3期37卷 6-7页

作者：郝咪娜林文扬李童航浙江省水利水电勘测设计院浙江杭州310002

疏浚底泥的处理是河道疏浚工作的重点,底泥处理时需注重因地制宜的处理原则。以温岭市九龙汇滞洪区一期工程为例,结合工程实际情况,对底泥的适用性、适用范围及其处理方法进行分析介绍,并进行了效益评价。

关键词：疏浚底泥处理方法滞洪区工程

Research on the Solidification Mechanism Based on the Water Characteristic Curve of Solidified Dredged Sediment

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Journal of Environmental Science and Engineering 2010年第11期4卷 44-50页

作者： L. Li Y. Qu J.P. Bao School of Earth Science and Engineering Hohai University Nanjing 210098 China National Engineering Research Center of Water Resources Efficient Utilization and Engineering Safety Hohai UniversityNanjing 210098 China

The fractal model about water characteristics of solidified sediment was built according to the granular metric analysis curve of solidified dredged sediment, the measured value during the low-suction stage of the curing process was used for fitting parameters in the model to obtain the complete water characteristic curve of solidified dredged sediment. Then, the quantitative calculation model of capillary water, attached water, evaporated water and bound water was built by the water characteristic curve and from the view of quantitative angle, the paper analyzed the solidification mechanism of solidified dredged sediment. The result showed that: the model can realize the quantitative calculation about different tapes of water during the curing process, the evaporated water during the curing process mainly came from the capillary water, and the generated bound water during the curing reaction came from the attached water.

关键词：凝固机制毛细水特性曲线疏浚底泥固化过程水特征曲线作者分形模型