加压过程中污泥透水性能与受力状态对其脱水行为的影响研究
发布时间：2021-07-01 22:08
加压式机械脱水法是污泥减量的重要手段,目前缺乏对脱水过程中污泥物理和力学性质及脱水机理的探讨,为了更深入地认识污泥及其加压脱水过程,为污泥加脱水奠定更坚实的理论基础,本文从土力学的角度研究了污泥的特性。通过一系列土工实验,分析了加压过程中污泥的物理和力学性质指标、受力及脱水行为,如液塑限联合测定仪实验、变水头实验、压缩固结实验等。结果表明,污泥的孔隙组成、压缩系数、固结系数、渗透系数等均与脱水率有关,调理剂可通过降低污泥的黏度、改变水分形态、增大污泥的渗透系数、减小污泥的压缩性等来提高污泥的脱水率,本文采用的两种调理剂分别使污泥的脱水率由27.5%提高到52.6%和63.9%;污泥的固结排水过程遵循有效应力原理,是一个超静孔隙水压力逐渐消散而有效应力逐渐增长的过程,但与一般黏土存在不同,该过程除孔隙水外也有结合水的排出,共分三个阶段,每个阶段结束时的含水率分别对应污泥的液限、塑限、缩限。本文从土力学角度研究了污泥,分析总结了影响污泥脱水率的物理及力学指标,描述了污泥加压脱水过程中受力状态的改变,从污泥的相关土力学指标变化角度解释了调理剂对污泥有效的调理作用,研究成果有助于从本质上解决污...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
污泥中的水分形态[36]
第3章污泥性质的实验结果分析-23-L10=1(1p)(lg101lg12)(3-8)按照此方法计算3种污泥的物理状态指标，并绘制图3-1。图3-1污泥的物理状态指标由图3-1可知，原泥的液限、塑限、缩限分别为336.3%、126.8%、42.7%，液性指数和塑性指数分别为1.48和209.44。工程中塑性指数大于10的土被归为黏土；塑性指数大于26、液限大于50%的土被归为高液限土。可见原泥的黏性和液限远超工程中定义的黏土和高液限土。液限对应污泥的弱结合水含量，证明原泥中弱结合水含量是比较高的，加入调理剂后，原泥的液限分别下降为209.0%和262.9%，说明调理剂使污泥的弱结合水含量下降，将部分弱结合形态的水转变为了自由水。污泥中存在大量EPS，其包裹着大量结合水，推测调理剂的作用机理是破坏了EPS，进而释放了其内部的结合水。较高的塑限代表着较高的黏粒含量，黏粒较高也是造成污泥脱水困难的原因之一。调理Ⅰ和调理Ⅱ的塑限分别为68.0%和92.6%，说明调理剂改变了污泥絮体结构，将大絮体破碎成了小絮体，降低了污泥的黏性，这将有利于污泥脱水。调理后污泥的塑限分别为29.3%和31.8%，缩限的降低代表着可以继续通过降低污泥含水量的方法减小污泥的体积，可见调理剂的添加还有助于污泥的减量化处理。塑性指数很大说明污泥的可塑范围很大、固体颗粒很细、比表面积较大，污泥中黏粒和亲水
第3章污泥性质的实验结果分析-27-图3-2污泥的渗流固结模型3.2.2.1污泥压缩性指标的分析室内的测限压缩实验可以获得实验样品的压缩系数、压缩指数、压缩模量、测限体积压缩系数，这些反应土体压缩性的指标一般被应用于地基变形的计算当中。对于污泥来说，这些指标可以反应污泥的内部结构、压缩性等物理性质，研究这些性质对污泥脱水率的影响有助于加深对污泥深度脱水机理的认识。本研究测限压缩实验中，由于污泥的压缩性很大，量表的量程有限，在12.5kPa下加载24h后重新调大了量表读数以便后续测量。将本实验中量表的读数记录于表3-6～表3-8。根据表3-6～表3-8所示的量表读数，按式（3-11）计算污泥试样的初始孔隙比，以绘制污泥的压缩曲线：0=sw(1+0.010)10(3-11)式中Gs——污泥比重；ρw——水的密度（g/cm3）；ω0——污泥试样起始含水率（%）；ρ0——污泥试样起始密度（g/cm3）。各级荷载下压缩稳定后的孔隙比的计算方法为=0(1+0)ΣΔ0(3-12)式中ΣΔhi——某一荷载下污泥试样压缩稳定后的总变形量（mm）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]过氧化钙联合絮凝剂调理污泥改善脱水性能[J]. 李会东,李璟,张哲歆,刘欣欣,王之夏. 环境工程学报. 2019(11)
[2]城市污水处理厂污泥深度脱水技术研究进展[J]. 叶强. 低碳世界. 2019(09)
[3]评价污水厂污泥脱水性能的流变特性研究进展[J]. 马睿,吴丽杰,任瑞鹏,吕永康. 应用化工. 2019(12)
[4]城市污泥脱水技术工艺的应用进展[J]. 陈宁,朱盛胜,李剑华,牛天歌. 广东化工. 2019(16)
[5]玉米秸秆生物炭改善污泥脱水性能[J]. 郭俊元,文小英,羊润锦,林越,赖雨隆,周育玉,杨红. 中国环境科学. 2019(08)
[6]磁性壳聚糖改善污泥脱水性能的研究[J]. 郭俊元,文小英,贾晓娟,郭子豪,许家劲. 中国环境科学. 2019(07)
[7]污泥深度脱水技术研究进展[J]. 陈丹丹,窦昱昊,卢平,黄亚继,周军. 化工进展. 2019(10)
[8]城市污水处理厂污泥处理处置现状与技术研究[J]. 刘莹. 节能与环保. 2019(01)
[9]木屑在生活污泥脱水中的调理[J]. 林洁丽,李杰森,叶韵萍,梅凯立,左磊. 化工管理. 2018(36)
[10]几种污泥焚烧处理技术[J]. 赵锦. 工业炉. 2018(06)
博士论文
[1]稻壳基骨架颗粒制备及调理城市污泥脱水作用和机理分析[D]. 吴彦.湖南大学 2016
本文编号：3259956
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
污泥中的水分形态[36]
第3章污泥性质的实验结果分析-23-L10=1(1p)(lg101lg12)(3-8)按照此方法计算3种污泥的物理状态指标，并绘制图3-1。图3-1污泥的物理状态指标由图3-1可知，原泥的液限、塑限、缩限分别为336.3%、126.8%、42.7%，液性指数和塑性指数分别为1.48和209.44。工程中塑性指数大于10的土被归为黏土；塑性指数大于26、液限大于50%的土被归为高液限土。可见原泥的黏性和液限远超工程中定义的黏土和高液限土。液限对应污泥的弱结合水含量，证明原泥中弱结合水含量是比较高的，加入调理剂后，原泥的液限分别下降为209.0%和262.9%，说明调理剂使污泥的弱结合水含量下降，将部分弱结合形态的水转变为了自由水。污泥中存在大量EPS，其包裹着大量结合水，推测调理剂的作用机理是破坏了EPS，进而释放了其内部的结合水。较高的塑限代表着较高的黏粒含量，黏粒较高也是造成污泥脱水困难的原因之一。调理Ⅰ和调理Ⅱ的塑限分别为68.0%和92.6%，说明调理剂改变了污泥絮体结构，将大絮体破碎成了小絮体，降低了污泥的黏性，这将有利于污泥脱水。调理后污泥的塑限分别为29.3%和31.8%，缩限的降低代表着可以继续通过降低污泥含水量的方法减小污泥的体积，可见调理剂的添加还有助于污泥的减量化处理。塑性指数很大说明污泥的可塑范围很大、固体颗粒很细、比表面积较大，污泥中黏粒和亲水
第3章污泥性质的实验结果分析-27-图3-2污泥的渗流固结模型3.2.2.1污泥压缩性指标的分析室内的测限压缩实验可以获得实验样品的压缩系数、压缩指数、压缩模量、测限体积压缩系数，这些反应土体压缩性的指标一般被应用于地基变形的计算当中。对于污泥来说，这些指标可以反应污泥的内部结构、压缩性等物理性质，研究这些性质对污泥脱水率的影响有助于加深对污泥深度脱水机理的认识。本研究测限压缩实验中，由于污泥的压缩性很大，量表的量程有限，在12.5kPa下加载24h后重新调大了量表读数以便后续测量。将本实验中量表的读数记录于表3-6～表3-8。根据表3-6～表3-8所示的量表读数，按式（3-11）计算污泥试样的初始孔隙比，以绘制污泥的压缩曲线：0=sw(1+0.010)10(3-11)式中Gs——污泥比重；ρw——水的密度（g/cm3）；ω0——污泥试样起始含水率（%）；ρ0——污泥试样起始密度（g/cm3）。各级荷载下压缩稳定后的孔隙比的计算方法为=0(1+0)ΣΔ0(3-12)式中ΣΔhi——某一荷载下污泥试样压缩稳定后的总变形量（mm）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]过氧化钙联合絮凝剂调理污泥改善脱水性能[J]. 李会东,李璟,张哲歆,刘欣欣,王之夏. 环境工程学报. 2019(11)
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[3]评价污水厂污泥脱水性能的流变特性研究进展[J]. 马睿,吴丽杰,任瑞鹏,吕永康. 应用化工. 2019(12)
[4]城市污泥脱水技术工艺的应用进展[J]. 陈宁,朱盛胜,李剑华,牛天歌. 广东化工. 2019(16)
[5]玉米秸秆生物炭改善污泥脱水性能[J]. 郭俊元,文小英,羊润锦,林越,赖雨隆,周育玉,杨红. 中国环境科学. 2019(08)
[6]磁性壳聚糖改善污泥脱水性能的研究[J]. 郭俊元,文小英,贾晓娟,郭子豪,许家劲. 中国环境科学. 2019(07)
[7]污泥深度脱水技术研究进展[J]. 陈丹丹,窦昱昊,卢平,黄亚继,周军. 化工进展. 2019(10)
[8]城市污水处理厂污泥处理处置现状与技术研究[J]. 刘莹. 节能与环保. 2019(01)
[9]木屑在生活污泥脱水中的调理[J]. 林洁丽,李杰森,叶韵萍,梅凯立,左磊. 化工管理. 2018(36)
[10]几种污泥焚烧处理技术[J]. 赵锦. 工业炉. 2018(06)
博士论文
[1]稻壳基骨架颗粒制备及调理城市污泥脱水作用和机理分析[D]. 吴彦.湖南大学 2016
本文编号：3259956
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