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间歇通电联合电极移动作用下电渗法加固滩涂泥试验研究

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间歇通电联合电极移动作用下电渗法加固滩涂泥试验研究

作者：袁莉莉江西理工大学

学位级别：硕士

滩涂淤泥是滩涂开发的原材料之一,但其高含水率、高压缩性、低抗剪强度、低渗透系数等不良特性使得其在工程建设领域的应用受到限制,在利用前需对其进行处理。传统的重力排水固结方法处理滩涂淤泥受土体的水力传导系数制约,在处理过程... 详细信息

滩涂淤泥是滩涂开发的原材料之一,但其高含水率、高压缩性、低抗剪强度、低渗透系数等不良特性使得其在工程建设领域的应用受到限制,在利用前需对其进行处理。传统的重力排水固结方法处理滩涂淤泥受土体的水力传导系数制约,在处理过程中排水固结周期较长,甚至有可能达不到固结要求。由于电渗法有着排水效果与土颗粒粒径无关的独特优势,因此在沿海地区城市发展建设中得到推广应用。然而,目前关于电渗固结机理的研究还不够,且电渗法存在能量消耗过高、阴阳土体沉降不均等缺点,需进一步研究,本文利用自制电渗装置开展间歇通电联合电极移动作用下电渗法加固滩涂淤泥试验研究。首先,自主研制了蒸发冷凝装置收集试验过程中热效应产生的蒸发水,进行了五组电渗试验,考虑热效应研究电势梯度对电渗效果的影响,及处理后土的物理力学性质变化规律。结果表明,在电渗过程中,温度呈先上升后下降的趋势,蒸发水和电解水随着电势梯度的增大而增大。电势梯度越高,总失水量越多,含水量越低,抗剪强度越高。电势梯度为1.25V/cm时,阴极电渗排水量占总失水量的比例较少,排水效率低,因此在1V/cm电势梯度上再增加电势梯度对增加阴极电渗排水量没有任何意义。其次,针对电渗法处理滩涂淤泥地基存在沉降不均等缺陷,利用自制模型开展了间歇通电联合阳极移动条件下电渗法加固滩涂淤泥室内试验研究。试验分为两阶段,第一阶段,在保证通电时间相同的前提下,进行不同间歇条件下对电渗排水试验的影响,确定最佳通断比;第二阶段,在最佳通断比下,将电极移动以研究靠近阴极土体的加固效果。通过研究发现:间歇通电联合电极移动可以减小两极土体沉降和抗剪强度的差异性;间歇通电联合电极移动的方法不仅可以节省电能还可以提高后期电渗排水速率。最后,设计4组不同试验,研究不同固结度下移动电极对电渗固结的影响,试验结果表明:在不同固结度下移动电极对电渗透系数和电渗能耗产生影响;电极移动能提高后期电渗排水速率;当固结度达到60%时移动阳极,可以使得处理后的土体含水率分布相对更均匀。

关键词：电渗电势梯度间歇通电固结度电极移动

间歇通电和电极反转对MEC-CSTR反应器污泥餐厨垃圾协同厌氧消化的影响

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能源环境保护 2023年第5期37卷 121-128页

作者：支忠祥韩宇乐陆雪琴孙雨薇甄广印华东师范大学生态与环境科学学院上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室上海200241 崇明生态研究院上海200062 上海有机固废生物转化工程技术研究中心上海200241 上海污染控制与生态安全研究院上海200092 自然资源部大都市区国土空间生态修复工程技术创新中心上海200062

城镇化快速发展导致大量污水污泥(Sewage Sludge,SS)和餐厨垃圾(Food Waste,FW)等有机固废的排放和产生。将微生物电解池(Microbial Electrolysis Cell,MEC)引入到厌氧消化(Anerobic Digestion,AD)过程可实现其高效的甲烷转化。本研究... 详细信息

城镇化快速发展导致大量污水污泥(Sewage Sludge,SS)和餐厨垃圾(Food Waste,FW)等有机固废的排放和产生。将微生物电解池(Microbial Electrolysis Cell,MEC)引入到厌氧消化(Anerobic Digestion,AD)过程可实现其高效的甲烷转化。本研究探究了间歇通电和电极反转对MEC-连续搅拌式反应器(Continuous Stirred Tank Reactor,CSTR)的影响。结果表明,在1.2 V的外加电压和15 d的污泥停留时间(Sludge Retention Time,SRT)的条件下,MEC-CSTR运行良好,甲烷产率达到(741.9±99.2)mL/L-reactor/d。短暂断电(2 d)未对系统各项性能造成不良影响,而过长断电(7 d)则会降低反应器的有机物水解效果和甲烷产量;同时,连续电极反转会引起甲烷产量((541.7±32.0)mL/L-reactor/d)的下降;然而,无论间歇通电亦或电极反转均未对消化液的理化性质和系统稳定性造成不良影响。本研究可为MEC系统提升SS和FW协同厌氧能源化工程的优化实施提供新的解决思路。

关键词：污水污泥餐厨垃圾微生物电解池间歇通电电极反换

间歇通电联合电极移动作用下电渗法加固滩涂淤泥试验研究

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工程勘察 2021年第4期49卷 6-11,22页

作者：许士伟曾芳金王碧袁国辉李校兵江西理工大学江西赣州341000 温州大学建筑与土木工程学院浙江温州325035 浙江省软弱土地基与海涂围垦重点实验室浙江温州325035

针对电渗法试验中出现的土体抗剪强度不足的问题,基于通电4h、断电30min为最优间歇比,依据试验时间来控制移动电极,展开了间歇通电联合电极移动作用下电渗法加固滩涂淤泥的室内试验研究,通过对比分析排水速率、电流、土样表面沉降等变... 详细信息

针对电渗法试验中出现的土体抗剪强度不足的问题,基于通电4h、断电30min为最优间歇比,依据试验时间来控制移动电极,展开了间歇通电联合电极移动作用下电渗法加固滩涂淤泥的室内试验研究,通过对比分析排水速率、电流、土样表面沉降等变化规律,研究电极移动时间对加固效果的影响。试验结果表明:间歇通电联合中期移动电极条件下的排水量最大,对于提高后期电渗排水效率是有必要的;间歇通电联合后期移动电极更有助于缓解电流衰减,土体含水率较低,土体整体抗剪强度较高,土体中部加固效果明显改善,土体表面沉降量最大,土体电渗固结效果显著;土体不同测点间的pH值和电导率变化较大。

关键词：间歇通电电极移动电渗法滩涂淤泥

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间歇通电作用下电渗法加固滩涂淤泥试验研究

浙江水利水电学院学报 2018年第3期30卷 22-26页

作者：金锦强陈晨章迪康林海志海钧温州市瓯飞开发建设投资集团有限公司浙江温州325000 江西理工大学建筑与测绘学院江西赣州341000 浙江工贸职业技术学院浙江温州325035 洞头县状元南片围凃建设开发股份有限责任公司浙江温州325035 温州大学建筑与土木工程学院浙江温州325035

利用自制模型在室内进行一维电渗试验,通过4组试验对比研究不同通断比的间歇通电模式对电渗加固滩涂淤泥的影响.通过对比试验过程中的排水量、抗剪强度、含水率、电极腐蚀强度表明:间歇通电可有效减缓电极腐蚀,改善土体抗剪强度,提高电... 详细信息

利用自制模型在室内进行一维电渗试验,通过4组试验对比研究不同通断比的间歇通电模式对电渗加固滩涂淤泥的影响.通过对比试验过程中的排水量、抗剪强度、含水率、电极腐蚀强度表明:间歇通电可有效减缓电极腐蚀,改善土体抗剪强度,提高电渗效果;间歇周期不宜过长,建议通电2 h间歇15 min.

关键词：间歇通电通电周期通断比

间歇通电联合电极移动作用下电渗法加固滩涂淤泥试验研究

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江西理工大学学报 2018年第1期39卷 1-5页

作者：曾芳金袁莉莉符洪涛王军海钧石常鑫江西理工大学建筑与测绘工程学院江西赣州341000 江西省岩土与工程灾害控制重点实验室江西赣州341000 温州大学建筑与土木工程学院浙江温州325035 浙江省软弱土地基与海涂围垦工程技术重点实验室浙江温州325035 浙江省海涂围垦及其生态保护协同创新中心浙江温州325035

基于海涂围垦形势的驱动下,针对电渗法处理滩涂淤泥地基存在沉降不均等缺陷,提出了间歇通电联合阳极移动法.为验证该法的有效性,利用自制模型开展了间歇通电联合阳极移动条件下电渗法加固滩涂淤泥室内试验研究.试验分为两个阶段,第一阶... 详细信息

基于海涂围垦形势的驱动下,针对电渗法处理滩涂淤泥地基存在沉降不均等缺陷,提出了间歇通电联合阳极移动法.为验证该法的有效性,利用自制模型开展了间歇通电联合阳极移动条件下电渗法加固滩涂淤泥室内试验研究.试验分为两个阶段,第一阶段固定通电时间,研究不同通断时间比对电渗试验的影响,同时与连续通电对比,确定最佳通断时间比;第二阶段,在最佳通断时间比下,将电极间距减半以研究靠近阴极土体的加固效果.通过研究发现:间歇通电处理后的加固效果与通断时间比密切相关;间歇通电联合电极移动可以减小两极土体沉降和抗剪强度的差异性.通过上述结论,以期对沿海地区滩涂淤泥处理提供科学依据.

关键词：电渗电极间距间歇通电

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通电设计对电渗加固软土效果的试验研究

通电设计对电渗加固软土效果的试验研究

作者：陈卓浙江大学

学位级别：硕士

电渗固结与土体水力渗透系数无关,且排水速度快,适用于处理吹填土等极细颗粒土。然而,其自身也存在着“高能耗、电极腐蚀、后期电渗效率低”等不足,这些不足成为电渗法推广应用的瓶颈。因此,本文从通电设计角度展开研究来改进这些不足,... 详细信息

电渗固结与土体水力渗透系数无关,且排水速度快,适用于处理吹填土等极细颗粒土。然而,其自身也存在着“高能耗、电极腐蚀、后期电渗效率低”等不足,这些不足成为电渗法推广应用的瓶颈。因此,本文从通电设计角度展开研究来改进这些不足,以便提高电渗效率。针对电极反转和间歇通电两种通电方式的有效性存在的争议,作者进行了如下工作：关于电极反转,从理论和试验两方面展开研究。理论方面,在Esrig的8点假设基础上,推导出反转前后孔隙水压力随时间的变化,证明了电极反转的理论有效性。试验方面,采用4组不同反转周期的对比试验,结果表明：虽然电极反转改善了处理后土体的不均匀性,但从排水量、抗剪强度分析,电极反转整体效果差于常规电渗,且反转次数越多,效果越差。理论和试验结论的不一致,原因是理论假设中忽略了反转后阴阳电极处化学场变化导致界面电势损失的剧增。最终得出“不推荐在电渗工程中采用电极反转”的结论。对于间歇通电,通过7组对比试验,从通断时间比和通断周期两变量来研究其效果。结果表明：将通断周期设置在1～4h内,通断时间比取2.0左右时,电极腐蚀程度显著减小,电渗效果改善明显;然而间歇通电提高排水量的同时,也使得土体—电极脱开严重。因此,推荐与其他工法联合使用以减缓脱开问题。为完善通电设计方案,针对通电设计中另一重要内容—参数设计,提出了设计方案。给出排水体积、电渗透系数等参数的具体计算方法,对于不能明确计算方法的参数,则根据已有工程实例总结出经验取值范围,如给出电势梯度取值在0.2～0.5V/cm之间。本文首次从通电角度对电渗进行了研究,提出了完整的通电设计方案,有助于电渗的进一步研究和实际工程应用。

关键词：电渗法软黏土通电设计通电方式电极反转间歇通电

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电渗法处理大连大窑湾超软土室内试验

水运工程 2010年第1期 15-19,31页

作者：汪俊波刘斯宏徐伟王柳江河海大学水工结构研究所江苏南京210098

介绍了大连大窑湾超软土室内电渗试验,通过试验确定了能取得良好电渗效果的电流密度。试验研究表明:电渗出水速率与通电电流有很好的线性关系,与温度也有较好的相关性;在试验后期,间歇通电可明显提高电渗效果;电渗产生的微裂隙与电势分... 详细信息

介绍了大连大窑湾超软土室内电渗试验,通过试验确定了能取得良好电渗效果的电流密度。试验研究表明:电渗出水速率与通电电流有很好的线性关系,与温度也有较好的相关性;在试验后期,间歇通电可明显提高电渗效果;电渗产生的微裂隙与电势分布关系密切。

关键词：电流密度温度影响间歇通电微裂隙电势分布

导电超滤膜制备及其深度处理二级出水抗污染效能研究

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导电超滤膜制备及其深度处理二级出水抗污染效能研究

作者：蒋馨心哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

水资源短缺问题日益严峻的今天,许多国家和地区都已开始将二级出水深度处理后再生回用作为工业用水、灌溉用水、补充水源以及直接或间接饮用水。多种深度处理工艺中,膜处理工艺具有占地面积小、易于自控、持续运行维护成本低的优势,而... 详细信息

水资源短缺问题日益严峻的今天,许多国家和地区都已开始将二级出水深度处理后再生回用作为工业用水、灌溉用水、补充水源以及直接或间接饮用水。多种深度处理工艺中,膜处理工艺具有占地面积小、易于自控、持续运行维护成本低的优势,而超滤膜对胶体、溶解性有机物、致病性病原微生物和抗生素抗性基因的去除效果恰好能够满足再生回用的需求。但由于其机械截留作用引起的膜污染会降低超滤膜的处理效率并影响使用寿命,常需要对进水预处理或增设膜清洗工艺,增大了水处理成本。导电膜在保留选择透过性的同时通过电场作用缓解膜污染,能够简化工艺流程,已成为膜法水处理的热门研究方向,但其目前研究更多集中于新型材料研发或高盐高浓度特征污染物废水处理,对净水或二级出水的处理研究较少。课题首先制备了一种稳定高效的导电超滤膜作为研究基础,根据其微观形貌、抗污染性能、渗透性能以及电化学性能等综合分析,结果表明碳纳米管添加量为0.5%时导电超滤膜的截留能力和渗透性能都得到充分的提升,在电场中有明显的氧化还原反应出现。二级出水中的出水有机物(Ef OM)主要有腐殖质、多糖以及蛋白质类物质,这三类物质也是引起膜污染的主要组分。选定导电超滤膜后分别探究其在腐殖酸(HA)、牛血清蛋白(BSA)和海藻酸钠(SA)三种模型污染物环境中以间歇通电周期运行模式工作的可行性。为确定电场强度和周期时长对导电超滤膜抗污染性能的影响,依次通过截留性能、渗透性能以及膜污染可逆性进行评价,并利用水质分析和膜污染模型拟合加以分析。结果表明导电超滤膜在HA环境中以-5V电压、5min周期时长间歇通电时导电超滤膜的清洗后通量恢复率(FRR)达到99.6%,BSA环境中以-3V电压、10min周期时长间歇通电时FRR达到75.1%,SA环境中以-5V电压、15min周期时长间歇通电时FRR达到94.7%。三种污染物引起膜污染的原因不同,但间歇通电后均有良好的污染缓解效果。进一步将导电膜间歇通电的形式运用于实际二级出水深度处理中。-10V电压、30min周期时导电超滤膜FRR达到未通电对照组的1.76倍,周期间膜通量存在明显回升,膜的总污染中不可逆污染占比随电压增大而下降,膜污染模型拟合结果表明通电可以加快膜污染从标准阻塞(SBM)形式向滤饼层污染(CFM)形式转化的速度,减少膜孔窄化对通量的影响。截留水质分析表明通电过程中-10V电压下产生大量活性氯对Ef OM中的荧光组分进行催化降解。对膜通电前后的表征显示-10V通电后膜表面滤饼层被破坏,膜上附着的细菌发生皱缩破裂,有机物含量减少。电场作用下膜与污染物之间的极性力减弱,但静电斥力增强,膜的ΔG随之下降。综上所述,碳纳米管共混改性导电超滤膜可以通过间歇通电的方式有效缓解膜在二级出水深度处理环节中的膜污染,还可以减少膜制备成本和通电过程中的电能消耗,为导电膜的实际应用提供了参考。

关键词：导电超滤膜二级出水碳纳米管抗污染间歇通电

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改进型电渗法加固滩涂淤泥试验研究

改进型电渗法加固滩涂淤泥试验研究

作者：王碧江西理工大学

学位级别：硕士

近年,海涂围垦储备了大量的土地资源,这对于沿海港口及城市的发展有着非常重要的作用。滩涂淤泥作为一种主要的滩涂资源,其包含含水量较高、强度不足、渗透性较低等特征,因此,需要对其处理后才能进行后续的开发利用。而电渗法能够实现... 详细信息

近年,海涂围垦储备了大量的土地资源,这对于沿海港口及城市的发展有着非常重要的作用。滩涂淤泥作为一种主要的滩涂资源,其包含含水量较高、强度不足、渗透性较低等特征,因此,需要对其处理后才能进行后续的开发利用。而电渗法能够实现快速固结、排出土体水分,不失为地基加固的有效方式。首先,为了研究电渗过程中土体含水量的变化规律,开展20V稳压下温州滩涂淤泥电渗法中含水量实时监测的室内试验,通过监测电流、排水量、电势,以及电渗后的含水量,分析土体有效电势、界面电阻、土体电阻率与含水量的关系。研究结果表明,含水量约在70%以上时,土体有效电势和含水量大致呈线性关系;含水量约为55%-70%,土体有效电势较高,且随含水量的减小其变化幅度较大;含水量降至低于55%时,土体有效电势较小且几乎不再变化。通电前期,土体含水量快速减小,界面电阻变化比较迟缓;随着含水量的下降,界面电阻明显变大;通电后期效率低,土体含水量近似不变,界面电阻的增大幅度相对减小,其逐渐达到最大值。当含水量较大时,土体电阻率值较小且增长缓慢;当含水量较小时,土体电阻率加速增大,最终土体电阻率近似初始土体电阻率的6倍。其次,对于上述试验后期电渗效率低的问题,在通电总时间一致的情况下,提出逐级加压联合间歇通电的室内试验,从电渗透系数、最终含水率等多角度展开综合对比分析。通过研究发现:逐级加压联合后期间歇通电组提高了电渗排水的能力,对电渗后期电流的衰减起到一定的弱化作用;土体有效电势相对较高,有助于加速电渗后期土体的电渗固结,从而提高电渗后期的效率;另外,既达到有效降低土体含水率的目的,又获得更低的电能消耗;最终使得土体相对均匀,但抗剪强度不足;电化学反应对阳极的腐蚀作用也增强。最后,针对试验中出现土体抗剪强度不足的现象,依据电渗通电的时间来控制移动电极,开展间歇通电联合电极移动的电渗室内试验。通过对比分析含水率、沉降、电导率等规律,试验结果表明:间歇通电联合中期移动电极组排水效果最佳;间歇通电联合后期移动电极组缓解了电流的衰减,增加土体的排水速率,土体含水率较低,土体整体抗剪强度较高,土体中部加固效果明显改善以及土体表面沉降量增大,土体pH和电导率变化显著。

关键词：电渗含水量逐级电压间歇通电电极移动