疏浚底泥絞吸過程中的防擴(kuò)散機(jī)理和模型研究.pdf

1、在疏浚工程中，由于機(jī)械擾動(dòng)，底泥迅速向水體中擴(kuò)散，使得底泥顆粒中的污染物在水體中釋放，進(jìn)而造成水體二次污染，影響該環(huán)境中的生物及微生物生態(tài)平衡。而解決該問題的關(guān)鍵在于如何在疏浚工程中減少或是抑制底泥的擴(kuò)散，用以降低水體二次污染的程度。
　　本文針對(duì)疏浚過程中的底泥擴(kuò)散致使的水體二次污染問題，依據(jù)疏浚底泥特性選用適用于疏浚底泥的環(huán)保型防擴(kuò)散劑，并探討防擴(kuò)散劑的作用機(jī)理以及模型。以疏浚中的絞吸過程為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)一套模擬絞吸裝置，并通

2、過模擬實(shí)驗(yàn)探究防擴(kuò)散劑對(duì)底泥的防擴(kuò)散效果的影響，并通過CFD模型預(yù)測(cè)了其流體的流動(dòng)狀況和底泥的擴(kuò)散分布。研究結(jié)果如下:
　　(1)根據(jù)疏浚工程中的實(shí)際情況設(shè)計(jì)了一套包含絞吸系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為一體的絞吸裝置，用來探究底泥的擴(kuò)散性能。并對(duì)該裝置進(jìn)行穩(wěn)定性測(cè)試，通過檢測(cè)上覆水體的濁度隨時(shí)間的變化，絞吸前后的SS、COD的變化，以及底泥的擴(kuò)散范圍等參數(shù)變化，表征了底泥的擴(kuò)散現(xiàn)象。結(jié)果表明，絞吸裝置能夠有效模擬絞吸式疏浚過程，在絞刀

3、轉(zhuǎn)速為90 r/min、120 r/min和180 r/min下底泥的擴(kuò)散具有相似的規(guī)律。
　　(2)通過改變模擬裝置的絞刀轉(zhuǎn)速、絞吸功率以及絞刀移動(dòng)速度，探究了疏浚絞吸過程中的關(guān)鍵影響因素，并分析其上覆水體的在線濁度，絞吸前后的SS、COD，以及底泥的擴(kuò)散范圍，表征了底泥的防擴(kuò)散效果及其擴(kuò)散規(guī)律。結(jié)果表明，絞刀轉(zhuǎn)速為關(guān)鍵影響因素，絞刀移動(dòng)速度和泥漿泵的真空度為次要因素。
　　(3)針對(duì)疏浚底泥特性，選用聚硅酸鐵(PSF)、

4、陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)以及二者的復(fù)配試劑，通過分析底泥的擴(kuò)散半徑和擴(kuò)散高度、上覆水體的濁度、底泥的顆粒粒徑以及體系Zeta電位，探討了在疏浚絞吸過程中的底泥防擴(kuò)散效果。結(jié)果表明，采用防擴(kuò)散劑的方法能減小底泥的擴(kuò)散半徑和擴(kuò)散高度、減小上覆水體的濁度、增大底泥的顆粒粒徑、增大Zeta電位，對(duì)底泥的擴(kuò)散具有一定的防擴(kuò)散效果。
　　(4)采用計(jì)算機(jī)流體動(dòng)力學(xué)(CFD)模型對(duì)絞吸過程進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，結(jié)果表明，CFD模型可用來預(yù)測(cè)流體的