尾矿浓密中泥层沉降速度变化及颗粒沉降特性

通过开展全尾矿絮凝沉降宏观实验,研究不同料浆质量分数、絮凝剂单耗下的尾矿静态絮凝沉降特征,分析泥层沉降速度变化趋势;基于沉降阶段与泥层沉降速度的对应关系,得到全尾砂絮凝沉降速度规律曲线;开展不同沉降区域尾矿颗粒微观实验,使用环境扫描电子显微镜(ESEM)观测尾矿絮凝沉降样品,分析不同沉降区域的尾矿颗粒粒径分布状况,探究不同粒径尾矿颗粒的沉降特性。研究结果表明:不同区域沉降颗粒分布存在差异,伴随不同沉降区域的形成、过渡和消失,全尾砂絮凝沉降速度规律曲线分为5个阶段,分别是自由沉降前段、自由沉降末段、干涉沉降前段、干涉沉降末段和压密段;沉降速度与颗粒粒径密切相关,粒径82.0μm以上颗粒不发生絮凝,以颗粒形式沉降到底部,粒径26.5～82.0μm颗粒难以发生絮凝,粒径10.0～26.5μm颗粒不易絮凝,粒径10.0μm以下颗粒易絮凝并以絮团形式沉降。     

紊动对黏性泥沙絮凝沉降影响的实验研究

在圆柱形沉降筒中利用多层格栅产生近似各向同性紊流场,研究盐水和淡水中紊动对黏性泥沙絮凝沉降的影响,分析絮团粒径、体积含量和泥沙浓度变化.研究结果表明:在相同剪切率条件下,和在淡水中相比,盐水中黏性泥沙絮凝时间缩短,絮团粒径增加,然而盐度对絮团体积含量影响并不明显;最大絮团粒径随着紊动剪切率的增加先增大后减少,最大絮团粒径对应的紊动剪切率在盐水中为20.8,s-1,淡水中为15.6,s-1;随着紊动剪切率的增加,水体中泥沙平衡浓度增大,达到平衡所需要的时间缩短.     

淤泥质海岸河口悬沙回淤模型相似律探讨

在盐水条件下粘性细颗粒泥沙将发生絮凝，基本沉降单元不再是单颗粒泥沙，而是絮团，床面泥沙的起动悬扬特性也不同于粗颗粒泥沙本文主要探讨模拟近海条件下淤泥质港口航道悬沙回淤模型试验相似律，根据细颗粒泥沙动水条件下絮凝沉降特点，提出需要满足的相似条件和相关系，并将之用用皇连云港，厦门港等物理模型，取得较好效果。     

长江口粘性细颗粒泥沙絮凝试验研究

长江口航道淤积的主要成因是河流从上游带来的大量粘性细颗粒泥沙，在河口盐、淡水交汇处遇强电解质海水，产生絮凝形成絮团而加速沉降形成的。用长江口粘性泥沙在不同盐度的人工海水中做了大量的试验，研究结果表明，影响絮凝的主要因素为含盐度、颗粒大小、含沙量、泥沙矿物成分、有机质含量等、这些因素和絮团形成的大小有密切关系。     

细颗粒泥沙絮团粒径计算新方法

通过分析絮团在沉降过程中所受不同性质的力与絮团形状参数之间的关系,提出了一套新的絮团粒径定义方法.以两种不同性质的泥沙为对象,使用新定义与传统的等效圆定义分别计算了泥沙絮团二维图像的粒径,并对比了两种结果的优劣.研究结果表明:与传统定义相比,新定义的计算结果更加符合实测沉速的分布规律,计算精度也有较大幅度提升;当计算形状不规则絮团的沉速时,提升幅度要明显大于平均提升幅度;与传统定义相同,当使用新定义计算絮团沉速时,小颗粒絮团的计算结果要优于大颗粒絮团.     

明渠流中分形絮团破裂的格子Boltzmann方法模拟

应用格子Boltzmann方法模拟了黏性泥沙三维分形絮团在明渠水流中的沉降、破裂过程,揭示了絮团在水流剪切作用下的破裂机理．结果表明,水流流速较小时,絮团将不发生破裂而沉积到海床;在水流流速较大的情况下,强度较小的絮团将在水流剪切作用下发生破裂,破裂后的单个泥沙颗粒或小絮团随水流一起运动,不会沉降到床面,而强度较大的絮团在经受近底剪切变形后仍可沉降到床面．絮团沉降破裂过程的格子Boltzmann模拟结果与已有的直观认识一致．     

絮凝法分离谷氨酸菌体的机理研究

采用絮凝法对味精发酵生产过程中的发酵液中的菌体进行除菌处理，得到了无机凝聚剂与高分子絮凝剂优化复合使用是发酵液去除菌体的有效办法。由不同条件下菌体的絮团形态扫描电镜照片可以看到，无机凝聚剂的加入，可有效地降低菌体的Zeta电位，形成较小的絮团；高分子絮凝剂的加入，由于架桥作用．因而可形成较大的絮团，从而加快沉降速度，提高絮凝效果。     

孤立波在一维带电颗粒链中的传播

对孤立波在一维带电颗粒链中的传播进行了数值研究.结果表明,颗粒所带电荷量越大、杨氏模量越大或阻尼系数越小,产生的孤立波振幅越大.随着时间增加,孤立波振幅呈指数式衰减.颗粒所带电量及阻尼系数对衰减率具有明显影响,而杨氏模量的影响则相对较小.     

红城红球菌对微细粒赤铁矿的吸附-絮凝作用

采用重力沉降方法探讨红城红球菌通过吸附-絮凝作用沉降微细粒赤铁矿的可能性及其效果,并采用Zeta电位、显微镜、红外光谱分析红城红球菌在赤铁矿表面的吸附特征.研究结果表明:红城红球菌在赤铁矿表面的吸附可使赤铁矿发生沉降,沉降效果较好的矿浆pH为5～7、红城红球菌用量为30 mg/L.红城红球菌在赤铁矿表面的吸附降低了赤铁矿表面的电性,使赤铁矿-赤铁矿颗粒间容易形成絮团.形成的赤铁矿絮团粒度越大、结构越紧密,赤铁矿的沉降效果越好.红城红球菌通过本身基团吸附在赤铁矿表面,其中羟基(-OH)、亚甲基(-CH2)、氨基(-NH2)、甲基(-CH3)、醚基(C-O-C)官能团在赤铁矿表面的吸附属于物理吸附,而羧基(-COOH)在赤铁矿表面的吸附属于化学吸附.红城红球菌对微细粒赤铁矿具有吸附-絮凝双重作用,可作为微细粒赤铁矿的絮凝剂使用.     

疏浚泥浆的混凝沉降特性及絮体形态

疏浚工程中会产生大量的疏浚泥浆,其浓度低、颗粒细小、长期悬浮难以沉降,占用大量土地。利用聚丙烯酰胺(PAM)为混凝剂加速泥浆泥水分离,通过沉降界面高度、沉降速率及沉降后上覆水的浊度,确定混凝剂的最佳投加量,利用激光粒度仪和显微镜对絮体粒径及絮体形态进行分析,探究疏浚泥浆的混凝沉降特性及混凝机制,并提出混凝沉降模式。结果表明,在PAM作用下,疏浚泥浆在高混合强度、短时间内即形成较大、较密实的絮体,5 min内基本处于沉降稳定状态;PAM最佳投加量与泥浆含固量有关,为0.8wt%,此时沉降高度最高、沉降速度最快、上覆水浊度最低、絮体粒径基本保持不变、絮体分形维数为最大值。疏浚泥浆的混凝沉降过程经历快速沉降、缓慢沉降、稳定三个阶段,即絮团的沉降、压缩、自重固结过程。     

表面活性剂与纳米SiO2作用下聚合铝的絮凝特性

在6NTU高岭土原水中,溶入低浓度溶解性有机物-阴离子表面活性剂(十二烷基硫酸钠,SDS),投加聚合铝PAC与新型水处理剂-纳米SiO2稳定分散液进行动态混凝实验与静止沉降实验.借助图像分析技术与分形理论,对SDS与纳米SiO2作用下PAC的絮凝特性与絮体分形结构的形态学特征进行研究.结果表明:存在SDS时,高岭土颗粒表面ζ电位增加.SDS在颗粒表面的吸附等温曲线符合Langmiur方程;PAC对无机颗粒的去除效果明显,但对SDS的表观去除率较低.SDS阻碍絮凝初絮体的形成.纳米SiO2使颗粒表面ζ电位增加,对无机颗粒处理效果较差,但对去除有机物有利.絮凝机理主要是吸附架桥;助凝剂纳米SiO2能促进PAC对无机颗粒与SDS絮凝,处理效果显著.悬浊液中絮体粒径大,有效质量密度增加,沉速加快,分维值下降.     

电解质对三峡库区泥沙Zeta电位及絮凝特性影响

三峡库区泥沙淤积及水环境问题一直被广泛关注,泥沙淤积量对入库泥沙量的占比逐年增大,对于通航、水库调水防洪能力、生态环境保护等都造成了负面影响.三峡库区泥沙淤积的主要原因是因为发生了絮凝沉降,而泥沙絮凝又与诸多因素有关,其中电解质是影响较大且较为复杂的因素.采用了一套自研的多层格栅絮凝沉降装置,通过多层格栅上下振动产生近似各向同性均匀紊流,来模拟三峡库区自然流态下泥沙的絮凝过程,并且分析在不同浓度的Nacl、MgCl2、CaCl2、AlCl3溶液中库区泥沙Zeta电位及絮凝特性的变化.结果表明:加入电解质可以改变泥沙颗粒的Zeta电位,并且随电解质浓度的增加,泥沙颗粒电位绝对值降低;4种电解质均可对三峡库区泥沙的Zeta电位造成影响,但不同价态及不同种类的离子对于Zeta电位的影响也有所不同;在动态水流条件下,电解质的投入对泥沙絮凝起明显的促进作用,并且这种促进作用同样与电解质种类有关.     

高岭土悬液絮凝形态研究

以高岭土水溶液为絮凝对象,利用复合型生物絮凝剂CBF对高岭土悬液的絮凝形态进行系统分析。通过对高岭土粒度及表面特性的分析,高岭土水溶液中颗粒之间存在静电排斥力。原子力显微镜观察其絮凝形态发现絮体结构密实,有利于絮体沉降。电动电位测定结果得出,未投加CBF的高岭土水溶液的胶体颗粒则保持稳定状态不易聚沉。     

基于XDLVO理论的黏性泥沙絮凝模拟格子玻耳兹曼模型

引入XDLVO理论（extended Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek theory）描述颗粒间作用力,建立了黏性泥沙絮凝的格子玻耳兹曼模型,利用该模型模拟由不等速沉降引起的黏性泥沙絮凝,分析不同黏土矿物泥沙颗粒对泥沙絮凝的影响,并探讨泥沙絮凝机理.模拟结果表明,不同黏土矿物的絮凝难易程度有所不同,伊利土最容易絮凝,其次是高岭土,蒙脱土絮凝能力最差,该絮凝沉降规律与前人的实验观测结论一致.     

Ca2+对生物絮凝剂絮凝形态影响的研究

在生物絮凝剂的絮凝过程中,通过对各种絮凝条件下形成的絮体进行分析研究,发现Ca2 在絮凝过程中发挥着不可忽略的作用.一定浓度的Ca2 能降低颗粒的表面电荷,促进絮凝剂分子与颗粒之间的键合,并且在絮凝过程中Ca2 可以与某些颗粒发生晶格置换,使有机物晶体结构的有序性转好,有利于絮凝沉淀.     

泥沙颗粒团沉速

针对现有的泥沙沉速公式大多适用于单颗粒泥沙沉降的情形,基于前人对单颗粒泥沙沉速规律的研究成果,利用试验测得不同泥沙颗粒团在水中沉降时的沉速数据,引入泥沙颗粒团特征粒径及附加粒径2个因子,对多个广泛运用的单颗粒泥沙沉速公式进行了修正.用修正后的公式计算得到的泥沙颗粒团沉速与用试验测得的泥沙颗粒团沉速较接近,可推广运用到计算泥沙颗粒团在水中的沉降速率.     

酸改性高岭土无机矿物絮凝剂的特性

以高岭土(MK)为原料,经酸改性制备高岭土絮凝剂(MKF),使用模拟牛奶废水,分别考察了酸种类、酸浓度、不同高岭土粒径的MKF及其投加量对浊度、Zeta电位以及絮体沉降体积和沉降速度的影响,同时与传统的聚合氯化铝(PAC)絮凝效果进行比较.结果表明:粉碎过200目筛网的MK,经质量分数25%的硫酸溶液改性后具有很好的絮凝效果.在Zeta电位为零时的投加量条件下,模拟牛奶废水经过30 min的絮凝沉淀,浊度从211 NTU降低到6.5 NTU,浊度去除率达到96.9%;5 min沉降基本结束,上清液占总体积的80.8%,而PAC上清液只占7.8%;60 min后,MKF上清液占总体积91.6%,而PAC为45%,充分说明MKF的絮凝效果在沉降速度和沉降体积上优于传统的PAC,有利于后续的固液分离以及固体物的应用.     

污水处理生物絮体絮凝沉淀机理分析的综述

通过介绍胞外聚合物(EPS)架桥、DLVO理论和疏水作用力3种最具代表性的理论体系,阐述了生物絮体絮凝沉淀过程、影响因素以及有待解决的问题.分析结果表明:生物絮体分泌的EPS所含蛋白质含量越少,其絮体沉淀效果越好;而疏水作用力却随EPS中蛋白质增加而加强,疏水作用力较大生物絮体絮凝能力较好,疏水作用力同时受到表面电荷的影响.此外,DLVO理论解决了EPS架桥无法解释的抗絮凝反应问题,离子强度在一定范围内越大,则絮体絮凝能力越好.     

疏水体系中微细粒锡石的团聚与絮凝

研究了粒径小于10μm的微细粒锡石在油酸钠疏水体系中的团聚行为,通过沉降试验考察了大分子絮凝剂聚丙烯酰胺对锡石絮凝的影响．此外,通过动电位测定和DLVO理论计算研究了油酸钠对锡石疏水絮凝的影响．研究结果表明油酸钠可以强化锡石的絮凝,絮凝物产率提高;添加了一定油酸钠的锡石矿浆疏水体系,油酸钠使锡石的表面zeta电位变负,当pH=7.0时,zeta电位降低10mV;当颗粒间的作用距离为(10～100)×10-10m时,利用扩展的DLVD理论计算得到的微细粒锡石颗粒之间的作用势能恒为负;对于表面疏水化的锡石颗粒,疏水絮凝可自发进行;由于在锡石—油酸钠—水体系中,锡石微小絮团已生成,加入适量的相对分子质量较大的絮凝剂聚丙烯酰胺后,絮团扩大,有利于锡石的疏水絮凝．     

粘性细颗粒泥沙的表面电荷特性研究进展

天然水体中的泥沙颗粒或多或少都带有一定量的电荷。颗粒表面的电荷特性,尤其是表面电荷分布,是研究泥沙颗粒与污染物相互作用以及泥沙颗粒间絮凝的重要方面之一。该文从泥沙颗粒的静电特性、动电特性和表面电荷分布3个方面,介绍了国内外学者的相关研究进展,并就当前所存在的问题和今后的研究方向给出了建议,为进一步揭示天然河流中相关现象的内在机理奠定了基础。