悬浮絮凝体特征及其影响因子的综合作用——以长江口内河槽和口门最大浑浊带为例

絮凝对河口细颗粒悬沙运动起着极其重要的作用.为深入探讨长江口悬浮絮凝体的特征及其主要影响因子的综合作用,于2014年10月19—23日(长江口径流量、潮差、风浪均接近多年平均值)利用多种仪器在人类活动干扰较小的南支-北港-口外海滨水域进行了综合现场观测和取样,获得了四个潮流特征时刻(涨急、涨憩、落急、落憩)的悬浮絮凝体粒径、分散粒径(即分散悬沙的原始粒径)、悬沙浓度、体积浓度、流速流向、盐度等数据.利用灰色关联度分析方法分析五大影响因子(悬沙浓度、体积浓度、流速、盐度和分散粒径)对絮凝体粒径和有效密度影响程度.结果表明,在相同体积水体中,口门最大浑浊带测点的絮凝体相对口内河槽测点数量多、粒径小,絮凝体内粘土颗粒少、空隙大、自由水多.在口内河槽,絮凝体粒径主要受悬沙浓度、分散粒径和体积浓度控制,有效密度主要受到分散粒径、悬沙浓度和流速控制;在口门最大浑浊带,絮凝体粒径的主控因子是流速,有效密度主要受到盐度、悬沙浓度控制.     

长江口北槽口外细颗粒悬沙沉降速度

提供了一种计算长江口外细颗粒悬沙沉降速度的方法,利用流速仪和声学悬浮泥沙观测系统,获得了长江口北槽口外大潮水流、悬沙浓度垂线分布资料,采用落憩时刻的悬沙浓度７条垂线分布资料,通过Ｒｏｕｓｅ公式拟合,计算了与悬沙浓度垂线分布曲线相对应的细颗粒悬沙沉降速度,计算结果相对集中于３．０－４．０ｍｍ／ｓ。     

动水条件下泥沙絮凝体粒径变化分析实验研究

絮凝体广泛存在于自然界水体中,而在河口海岸动水环境下的黏性细颗粒泥沙的絮凝变化过程是一个重要且有待完善的研究课题。利用长江口北槽现场悬沙样本开展了系统的室内絮凝实验。采用粒径分布与有效粒径两种分析方法,研究了在水流紊动、盐度和悬沙浓度等不同絮凝因子条件作用下对长江口北槽泥沙絮凝体粒径变化的影响。实验结果表明:紊动剪切率对絮凝体粒径作用为先促进后减小,临界值出现在23. 09 s~(-1),此时最大有效粒径为50. 26μm;而悬沙浓度会抑制絮凝体生长;同时长江口北槽悬沙的絮凝饱和盐度要大于高岭土,约为14. 4 ppt。     

长江口悬浮颗粒有机絮凝研究

用带电子探针的扫描电子显微镜分析和测定了长江口悬浮颗粒样品,在不同盐度的试样中,首次发现了大小、形状,组成各不相同的有机絮凝体.作者根据长江口的物理化学环境和悬浮颗粒的性质,探讨了有机絮凝体的形成机理,认为二步桥联模式能比较园满地解释长江口悬浮颗粒有机絮凝体的形成.     

鄱阳湖丰、枯水期悬浮体浓度及其粒径分布特征

通过2008年、2009年10月(枯水期)和2011年7月(丰水期)的3次全湖调查,结合鄱阳湖水体采样调查与MODIS同步卫星影像反演悬浮体浓度数据,同时利用LISST-100对鄱阳湖悬浮体粒径进行现场观测,研究了鄱阳湖悬浮体浓度及悬浮体粒径分布规律.结果表明,鄱阳湖表层悬浮体浓度表现为北部、中部高,南部低的空间分布特征;垂向分布上看,一般情况下,表层中层底层;而在风生流及采砂活动影响下的湖区中部和南部部分区域,垂直浓度分布规律不明显.全湖平均悬浮体浓度枯水期大于丰水期,且枯水期全湖悬浮体浓度空间差异较丰水期更小.悬浮体粒度组成主要以粉砂为主,其中细粉砂所占比例最高;全湖悬浮体粒径主要分布在8μm~90μm之间,丰、枯水期分布规律较为一致,枯水期的平均悬浮体中值粒径较丰水期更细.悬浮体中值粒径表现为南粗北细的空间分布特征.从粒径频率谱形态分布上看,主要呈现双峰、三峰的粒径分布形态,北部湖区悬浮体粒径谱形态时空分布基本一致;而南部大湖区,丰、枯水期粒径谱分布有较大差异.鄱阳湖悬浮体浓度及粒度分布特征主要是受到水动力、底质及冲淤状态、生物絮凝及人为采砂活动等因素共同影响的结果.     

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.     

长江口拦门沙航道(北槽)回淤分析

北槽是长江四个出口之一.在拦门沙有8公里长的航道水深不足,1984年进行了疏浚.资料表明:挖槽航道内,大潮冲刷,小潮淤积.在洪季小潮时,滞流点移向挖槽段下游.由于絮凝和扩散作用,河流带下的泥沙沉积在滞流点向陆一侧的挖槽段内.在枯季小潮时,滞流点移到挖槽段上游,但密度水流把横沙东滩串沟和九段沙下泄的泥沙推到上游,那里的切力小于临界冲刷切力,淤积的泥沙不能再一次悬浮.这样,淤积的位置与每一潮的涨潮水流搬运泥沙之距离有关,因此实际的回淤地点一般与洪季小潮时回淤相同,均发生在相对较短的挖槽段内.     

少沙河流泥沙絮凝与异重流

通过现场实测资料分析和试验，对少沙河流粘性细颗粒泥沙絮凝体大小进行初步探讨，说明絮凝不仅促使少沙河流粘性细颗粒泥沙大幅度淤积，而且对水库异重流的产生具有促进作用；合理利用异重流排沙是减少水库淤积的方法之一.     

PMS改性淀粉对滑石粉悬浮体的絮凝作用及机理的研究

本研究了在几种条件的影响下，PMS对滑石粉悬浮体的絮凝努力学曲线的影响，发现对絮凝能力来说，各种条件都存在一个最佳区域，即PMS取代度为0．02－0．04，PMS加入量为25－40mg,pH值为大于5。另外从大分子形态和分散相表面电性质出发。对结果进行了讨论，认为PMS改性淀粉对滑石粉悬浮体的絮凝机理符合高分子絮凝剂“桥架”机理模型。     

长江口悬浮颗粒有机絮凝研究

用带电子探针的扫描电子显微镜分析和测定了长江口悬浮颗粒样品,在不同盐度的试样中,首次发现了大小、形状,组成各不相同的有机絮凝体。作者根据长江口的物理化学环境和悬浮颗粒的性质,探讨了有机絮凝体的形成机理,认为二步桥联模式能比较园满地解释长江口悬浮颗粒有机絮凝体的形成。     

基于絮凝体分形控制的絮凝动力学指标研究

针对目前絮凝工艺的动力学控制指标和絮凝体形态学研究的不足,基于分形理论,应用分形维数描述絮凝体的形成和成长,进行了絮凝动力学指标的研究.利用数学分析方法,推求絮凝体的密度和强度的表达式,得出絮凝体的密度和强度是分形维数的函数,同时絮凝体的强度与水体的能耗成反比.通过量纲分析方法,得出絮凝体分形维数是能耗GT与剪切强度Fr的函数,进而确立絮凝动力学控制指标为G、GT和Fr,以期为工艺设计和运行提供了科学依据,为实际工程应用提供了合理的指导.通过形态学和动力学两方面的研究表明,高效的絮凝过程需要控制一定的G、GT和Fr的递减梯度,并保证絮凝体达到一定的分形维数Df.     

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。     

工业化UASB反应器污泥无载体颗粒化特性研究

以阿维菌素废水为处理对象,在工业化中温上流式厌氧污泥床（UASB）反应器中研究了污泥无载体颗粒化过程中的污泥特性。研究表明,接种絮状污泥,经过189d运行成功实现污泥无载体颗粒化。在污泥颗粒化过程中污泥特性发生了显著变化：挥发性悬浮固体（VSS）与悬浮固体（SS）的质量比由接种时的0．45提高到0．8;最大比产甲烷速率由57．3提高到299mL／（gVSS·d）;胞外聚合物（ECP）与污泥质量比由31．4提高到58．3mg／g,同时发现ECP含量的增加对于促进污泥无载体颗粒化起到了关键作用。成熟颗粒污泥以灰黑色为主,粒径为1．0～2．0mm,密度为1．082g／cm^3,平均沉降速度为65．3m／h。颗粒污泥表面以丝状菌和杆菌为主,内部多为球菌和短杆菌。     

灌河口潮汐潮流不对称研究

基于灌河口2007年5月的潮位、潮流实测数据,对灌河口的潮汐和潮流不对称现象进行研究。首先对潮流、潮位实测数据进行调和分析,探讨灌河口M2分潮及其倍潮波的沿程分布特征,再通过潮位-流速关系图研究M4、M6及M8分潮对潮汐变形的影响,最后利用理论判断法则对灌河口潮汐不对称进行判别。结果表明,灌河口的潮波兼具驻波和行进波的特征,灌河口潮汐不对称主要受M4分潮的影响,呈涨潮主导型。河口口门内最大涨(落)潮流速出现在最低(高)潮位与中潮位之间时刻。M4分潮导致最大涨(落)潮流速增大(减小),最大涨(落)潮流速与最低(高)潮位之间的相位差增大。M6与M8分潮的作用不大。     

铜离子对SBR工艺活性污泥毒性作用分析

探讨了不同浓度铜离子对序列间歇式反应器(SBR)活性污泥系统中化学需氧量CODCr、总氮(TN)和总磷(TP)等去除的影响,并采用ToxTell生物传感器,以SBR活性污泥为指示微生物,分析了铜离子的毒性抑制作用.结果表明,铜离子质量浓度低于10mg.L-1时,不会对该SBR系统带来明显的冲击作用,其质量浓度超过20mg.L-1时则会导致系统出水水质明显下降、活性污泥量及污泥沉降比(SV)降低和污泥絮体的解体;ToxTell生物传感器的毒性分析结果与CODCr,TN和TP去除抑制率具有良好的一致性,初步证实该生物传感器能很好地用于铜离子冲击SBR活性污泥系统的预警监测.     

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。     

活性污泥凝絮体的形成过程研究

采用序列间歇式反应器(SBR),对啤酒废水活性污泥凝絮体的形成过程及其微生态演替进行研究.结果显示:反应器活性污泥凝絮体的形成过程经历了4个阶段,即细菌增殖阶段、絮状体形成阶段、絮状体聚合阶段、凝絮体形成阶段.光学显微镜和扫描电子显微镜观察发现,污泥表面附着有各种球菌、杆菌、丝状菌以及原、后生动物,凝絮体中微生物以微群落形式分布.     

水处理絮凝动力学模型研究与应用

对Smoluchowski模型、层流模型、各向同性紊流模型、颗粒直线与曲线模型和絮凝体破碎模型等絮凝动力学模型及其特点、适用条件与应用情况进行分析;提出随着分形理论在絮凝过程中研究与应用的深入,絮凝动力学模型将在研究絮凝体密度测定和水流紊动强度影响、絮凝体成长与破碎过程关系、絮凝体形成和密实结构的工艺条件等方面有新的突破.     

江苏海岸潮滩剖面形态与动力泥沙响应关系

基于2007年江苏海岸潮滩剖面高程测量资料和潮流、波浪、泥沙模拟结果,对比分析不同岸段剖面形态特征及其与潮流动力、波浪动力及泥沙供给的响应关系。研究发现:江苏海岸潮流主导的潮滩剖面往往呈现上凸形,随着泥沙供应量的增加,潮滩剖面进一步发展为斜坡形与上凸形组合和双凸形;稳定泥沙供给条件下,潮差越大、剖面坡度越陡;若泥沙供应量越大,潮滩则越平缓。江苏海岸波浪主导且缺乏泥沙供给的潮滩剖面呈下凹形或斜坡形,滩面坡度随波高的增大而增大。     

胞外分泌物对铜绿微囊藻混凝去除的影响

以铜绿微囊藻为对象,研究了胞外分泌物(EOM)对不同类型混凝剂混凝除藻的影响,并初步探究了其影响机理.结果表明,不同类型的混凝剂具有不同混凝特性和混凝除藻效果.EOM对混凝的影响具有利弊双重性,即在混凝初期由于优先结合混凝剂,减小了有效投加量并阻碍电中和,具有一定的负面效应;而在混凝后期,初期与混凝剂结合的EOM具有增强架桥和网捕卷扫作用,起到了提高絮体密实性和改善沉降性能等有利作用.综合而言,当EOM质量浓度处于3～5mg.L-1时,混凝剂的除藻效果最好.因此,合理利用EOM是提高混凝除藻效果、减少药剂投加量的重要因素.研究结果为不同环境条件下除藻剂及其工艺条件的选择提供了重要的参考依据.