论文部分内容阅读
大部分内陆河道、湖泊的疏浚淤泥采用堆泥场放置处理,该方法可能浪费大量宝贵的土地资源,已成为我国水环境治理工程发展的制约性问题之一。快速降低疏浚淤泥含水率是解决该问题的有效途径之一。本文提出疏浚淤泥物理脱水的“水平电渗联合真空法”,并依据其基本原理设计了试验模型,以安徽省阜阳市城区水系综合整治工程为依托,开展了物理模型试验,揭示了水力冲挖淤泥水平电渗联合真空法的脱水机理,并提出了其脱水量计算方法。论文的主要工作和成果如下:
(1)提出了用于水力冲挖淤泥脱水的水平电渗联合真空法,并采用物理模型试验研究了水平电渗联合真空法中的通电方式、电极形式及上部荷载等因素对脱水效果的影响。试验表明:较大的通断比有利于增大淤泥脱水量,降低淤泥含水率,减少电渗耗电量;电极形式采用电极板时,淤泥的脱水速率和脱水量更大,电极板作为阳极的脱水效果优于电极棒;上部施加荷载可以限制淤泥的裂缝宽度,荷载越大,裂缝宽度越小,脱水效果越好;上部施加荷载还可以延迟电流的衰减和延后有效电势的降低,有利于淤泥脱水固结。
(2)基于电导率与含水率的关系,推导了水力冲挖淤泥水平电渗法的淤泥脱水量计算公式,并对阜阳市城市水系环境治理工程中的水力冲挖淤泥电渗脱水量进行了预测。结果表明:水力冲挖淤泥电渗脱水速率随着电流减小呈线性关系减小,含水率与电导率也存在线性关系、指数关系或二次函数关系。通过该方法计算出的电渗脱水量与模型试验实测脱水量相差不大,且变化趋势和曲线形态吻合较好。
(3)通过仅真空作用的淤泥脱水试验,研究了真空作用对水力冲挖淤泥脱水规律的影响机理,提出了真空作用下脱水量的计算公式。试验表明:真空作用下淤泥脱水过程分为两个阶段,即:快速排水阶段和稳定促排阶段。快速排水阶段的特征为淤泥脱水速率大,但速率的衰减也很快,排出的水以液态水为主;稳定促排阶段的特点是淤泥脱水速率在平均值附近波动,水分主要以气态的形式排出外界。淤泥中少量的水以液态形式排出,并贮存于水气分离罐中,另一部分以气态形式通过水气分离罐而未被截留。
(4)通过叠加水平电渗法的淤泥脱水量和真空作用下的脱水量,得到水平电渗联合真空法的总脱水量,并通过与试验实测结果的对比分析,验证了脱水量计算方法的可靠性。结果表明,采用本文方法计算得到的理论含水率值与试验测得的整体含水率相差不大,表明所建立的脱水量计算方法用于估算水力冲挖淤泥水平电渗联合真空法脱水量是可行的。
(1)提出了用于水力冲挖淤泥脱水的水平电渗联合真空法,并采用物理模型试验研究了水平电渗联合真空法中的通电方式、电极形式及上部荷载等因素对脱水效果的影响。试验表明:较大的通断比有利于增大淤泥脱水量,降低淤泥含水率,减少电渗耗电量;电极形式采用电极板时,淤泥的脱水速率和脱水量更大,电极板作为阳极的脱水效果优于电极棒;上部施加荷载可以限制淤泥的裂缝宽度,荷载越大,裂缝宽度越小,脱水效果越好;上部施加荷载还可以延迟电流的衰减和延后有效电势的降低,有利于淤泥脱水固结。
(2)基于电导率与含水率的关系,推导了水力冲挖淤泥水平电渗法的淤泥脱水量计算公式,并对阜阳市城市水系环境治理工程中的水力冲挖淤泥电渗脱水量进行了预测。结果表明:水力冲挖淤泥电渗脱水速率随着电流减小呈线性关系减小,含水率与电导率也存在线性关系、指数关系或二次函数关系。通过该方法计算出的电渗脱水量与模型试验实测脱水量相差不大,且变化趋势和曲线形态吻合较好。
(3)通过仅真空作用的淤泥脱水试验,研究了真空作用对水力冲挖淤泥脱水规律的影响机理,提出了真空作用下脱水量的计算公式。试验表明:真空作用下淤泥脱水过程分为两个阶段,即:快速排水阶段和稳定促排阶段。快速排水阶段的特征为淤泥脱水速率大,但速率的衰减也很快,排出的水以液态水为主;稳定促排阶段的特点是淤泥脱水速率在平均值附近波动,水分主要以气态的形式排出外界。淤泥中少量的水以液态形式排出,并贮存于水气分离罐中,另一部分以气态形式通过水气分离罐而未被截留。
(4)通过叠加水平电渗法的淤泥脱水量和真空作用下的脱水量,得到水平电渗联合真空法的总脱水量,并通过与试验实测结果的对比分析,验证了脱水量计算方法的可靠性。结果表明,采用本文方法计算得到的理论含水率值与试验测得的整体含水率相差不大,表明所建立的脱水量计算方法用于估算水力冲挖淤泥水平电渗联合真空法脱水量是可行的。