发布时间:2023-12-06 10:16:40
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中图分类号X703 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)95-0123-02
近年来,随着我国经济的不断地发展,污水排放量也在迅猛增长。污水中氮、磷含量的超标是造成水体营养化的重要原因。由于目前传统的污水处理工艺能较有效地处理污水中的有机物,对氮、磷等营养物的处理效果不是太明显。由于大量的氮、磷被排出,从而造成水体富营养化。因此,为了解决这一严峻的问题,世界各国都展开了对脱氮除磷机理以及技术的研究。随着研究成果的不断更新,使生物脱氮除磷机理以及技术得到不断地提高,并且在污水处理中得到广泛的运用。
1 生物脱氮除磷机理
1.1 生物脱氮机理
生物脱氮是由生物硝化与生物反硝化两个过程来共同完成的。其作用是在污水的处理过程中,通过将污水中的氮同化为微生物细胞的组成部分,使污水中的微生物得到增长。生物硝化作用:由自养型好氧微生物产生硝化反应,氨态氮在硝化细菌的作用下被逐渐的氧化和分解,从而转化为亚硝酸盐。亚硝酸盐在硝酸菌的作用下逐渐转化为硝酸盐,但在转变的过程必须具备大量的氧。生物反硝化作用:由异养兼性微生物产生反硝化反应,反硝化菌在分子氧存在的基础上进行有机物的分解,并将分子氧当作最终电子受体。如果在没有分子氧存在的情况下,只能将亚硝酸根以及硝酸根当作电子受体。OH-碱和H20是由受氢体生成,有机物由电子供体和碳源组成,其作用是可以有效地提供能量,从而实现氧化稳定。亚硝酸根和硝酸根在反硝化过程中的转化是在反硝化菌的同化作用和异化作用的情况下完成的。亚硝酸根和硝酸根被还原成NH3并于新细胞组合的过程被称为同化作用。亚硝酸根和硝酸根被还原成NO、H2O以及N2等气态物的过程被称为异化作用。用异化作用除氮的效果明显,占氮总量的70%左右。
1.2 生物除磷机理
生物除磷技术是根据微生物超量吸磷的现象研究产生的。兼性菌在厌氧区内通过发酵,可以将溶解性BOD转化成乙酸盐,成为低分子挥发性有机物的一种。聚磷菌可以在厌氧压抑的情况下大量吸收污水中的低分子挥发性有机物,并输送至细胞内,进行同化过程使其变成碳能源储存物。其过程所需的能量是由细胞内糖的酵解以及聚磷的水解所提供,在过程中会造成磷酸盐的释放。当专性好氧的聚磷菌进入好氧状态后,其活力会得到复原。并可以通过聚磷的方式对超过生产要求的磷进行捕捉。碳能源储存物在氧化分解的过程中产生的能量,对于聚磷的组成以及磷的吸收有着极其重要的作用。通过聚磷酸高能键的形式完成能量的储存。随着磷酸盐的排出,其产生的富磷污泥在排放过程中能将大量的磷进行排出。
2 生物脱氮除磷技术的进展
2.1 五箱一体化活性污泥工艺
五箱一体化活性污泥工艺属于一项智能化中小型脱氮除磷工艺,由一个矩形反应池作为主体,其中矩形反应池被分为五个单元池。五个单元池之间是互相流通的,并都设置了搅拌以及曝气系统。由于两边分别设置排污口和出水口,因此可以同时作为沉淀池以及曝气、搅拌池。除了中间的单元池以外,污水可以随意进入任何单元池,通过连续进水,完成交替运行。只有选择正确的运行方式,使好氧、厌氧条件达到一定的标准,才能实现脱氮除磷的目的。此项脱氮除磷工艺对脱氮除磷的效果较为明显,并且存在操作简单、占用面积相对较少以及自动化程度较高等特点。
2.2 A2/O工艺
在A2/O工艺中,要先将污水放入厌氧池,然后通过兼性厌氧发酵菌将污水中的易降解有机物转化为低分子挥发性有机物。回流污泥中聚磷菌可以将储存在体内的聚磷进行分解,在分解过程中所产生的能力是好氧聚磷菌在厌氧环境下生存的条件,同时也是聚磷菌主动吸收低分子挥发性有机物的能量。硝化菌在缺氧区内通过混合液倒流带进的有机物和硝酸盐进行反硝化脱氮。聚磷菌在好氧区内不但可以吸收污水中的易降解BOD,而且可以通过分解自身储存的碳能源储存物所产生的能量来满足自身的成长繁殖所需的能量,并能有效地吸收溶解磷,运用聚磷的形式将其储存在体内。通过反硝化菌和聚磷菌的反复利用,污水中的有机物浓度已经明显减少,这样的环境对于自养的硝化菌的成长繁殖相当有利。在对A2/O工艺进行改良的过程中,必须设置缺氧调节池和厌氧池,其目的是为了避免回流污泥中存在的硝酸盐对厌氧释磷的影响。倒置A2/O工艺(见图1)通过取消A2/O工艺的内循环,从而形成好氧、厌氧以及缺氧工艺。反硝化对碳源的需要是通过将缺氧段提前来满足的,并有效加强了系统的脱氮功能。倒置A2/O工艺可以有效地减少回流污泥中溶解氧以及硝酸盐带来的影响,使回流污泥充分发挥释磷和摄磷的作用,由此可见,与传统的A2/O工艺相比,倒置A2/O工艺除磷效果更好。
3 结论
综上所述,由于我国水体营养化问题日益严重,因此,研发经济、简便且节能的生物脱氮除磷工艺已经成为社会各界关注的首要问题。生物脱氮除磷技术在我国起步较晚,目前正处于发展阶段。由于生物法运行具备成本低、处理能力较强以及效果稳定等特点,因此,我国必须充分利用现有的工艺基础,加大力度研发出符合国情以及经济高效的脱氮除磷技术。
参考文献
【关键词】火电厂;烟气脱硫、脱硝系统;生物处理技术
【Keywords】 thermal power plant; flue gas desulfurization and denitrification system; biological treatment technology
【中图分类号】X78 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069(2017)06-0183-02
1 引言
目前,社会经济的不断发展,人们对电力的需求逐渐增加。以煤炭为燃料的火电厂在进行发电的同时,还会排放出大量的SOX、NOX和颗粒物等污染物,严重污染了环境,影响着人们的生活质量。近年来,随着环保要求日益严苛,国内大部分电厂完成了脱硫、脱硝装置的改造,为减少火电厂烟气污染物排放做出了贡献。
通常情况下,火电厂烟气脱硫、脱硝尾液(简称废水)经过物理方法、化学方法去除废水中的固体悬浮物、重金属和部分有害物质后综合利用或排放至全厂废水处理系统;现有的尾液处理工艺过程,并不能处理掉全部的氮氧化合物和其他酸根离子。这部分废液不经过进一步处理进入水体,就会造成水体污染,从而产生新的环境问题。因此,开展火电厂烟气脱硫、脱硝废水的新的处理技术提上日程。
2 火电厂烟气脱硫脱硝废水处理工艺分析
2.1 废水的物理、化学处理工艺
在对火电厂废水进行物理处理时,主要采用的是过滤、混凝沉淀以及调节pH值等物理和化学相结合的方法完成废水处理过程的[1]。具体的工艺流程包括以下几点:①在废水处理站中建立一座废水调节池,尽量保证水力停留12小时以上,这样能够对废水水质和水量进行更好地调节。②脱硫系统或脱硝系统废水pH值一般偏酸性,要在废水沉淀池前面设置调节pH值的装置,pH值调节添加物质一般为生石灰或Ca(OH)2等碱性物质,可以调节废水pH值的同时去除废水中的重金属离子。③废水中含有大量的悬浮物、固含量和细微粉尘,在进行废水沉淀前要添加混凝剂,才能够保证沉淀的效果。④废水悬浮物沉淀和去除工艺对整个废水处理效果和废水后续处理工艺比较重要,根据目前运行经验,有澄清浓缩器+压滤机工艺和竖流式沉淀池+石英砂滤料2种处理工艺,前者一般用于只需进行物理化学处理的废水处理工,后者一般用于还有后续精处理工艺的流程。具体采取何种工艺需依据项目具体情况和废水水质条件确定。
经过上述物理和化学处理过程,能够基本上去除废水中悬浮物和大部分的重金属离子,但是对于废水中的酸根离子和氨氮没有去除作用。
2.2 废水生物处理工艺
为了更进一步去除废水中的有害物质和氨氮,可采用生物处理技术处理火电厂脱硫、脱硝的废水。
在火电厂烟气脱硫脱硝废水处理过程中,脱硫脱硝废水的进水温度以及初始氨氮的浓度都比较高,但是脱硫脱硝废水内的有机物浓度却相对较低。这种废水环境十分有利于厌氧氨氧化自养菌的生长。因此,一般采用厌氧氧化工艺对火电厂烟气脱硫脱硝废水进行处理。
但是在实际操作过程中,采用厌氧+好氧相结合的生物处理方法比单纯使用厌氧氧化工艺效果更好,各部分主要配置如下:
①厌氧池工艺,主要采用的是封闭钢制圆形反应器,同时在池顶设置了硫化氢收集装置,这个装置可以尽可能地收集硫化氢气体。
②兼氧池工艺。兼氧池工艺主要采用的是封闭钢制圆形反应器,同时在池顶设置一个搅拌器。
③好氧池工艺。好氧池工艺主要采用的也是封闭钢制圆形反应器,但是在池底设置了微孔曝气器,主要借助鼓风机完成供气需求。
通过物理化学处理工艺和生物处理工艺后,废水排放水质可达标排放。
3 工程案例分析
某火电厂的装机容量是1台350MW燃煤发电机组,采用石灰石-石膏法烟气脱硫工艺,脱硝工艺为选择性催化还原(SCR)工艺;该发电厂烟气脱硫、脱硝装置产生的尾液(废水)设计值是240m3/d;经过测量,该发电厂烟气脱硫、脱硝装置产生的废水水质指标如表1所示。
由上表可看出,该废水为酸性环境,废水中含有固体物、悬浮物、酸根离子、COD超标及氨氮超标;为了使得该电厂废水满足达标排放要求,拟采用物理化学处理工艺+生物处理工艺完成废水处理过程。先用物理、化学处理工艺提升pH值,去除固体物、悬浮物和部分酸根离子,使得废水水质满足生物处理工艺的相关要求,然后采用厌氧氧化+好氧相结合处理工艺,降低废水中氨氮和化学耗氧量及部分酸根离子,该发电厂脱硫、脱硝废水处理的具体流程如图1所示。
现场实测数据表明,经过上述处理工艺后,废水处理系统出口的水质指标分别是:pH值7.0左右,TSS的数值指标是100.0 mg・L-1,BOD5数值指标是50.0 mg・L-1,CODCr数值指标是100.0 mg・L-1,SO42- 数值指标是300.0 mg・L-1,T-N数值指标是125.0 mg・L-1,NH3-N数值指标是35 mg・L-1,基本满足工业废水排放标准要求。
4 结语
通过相关的实验和工程实例表明,火电厂烟气脱硫脱硝废水采用物理化学处理工艺+生物处理技术可满足工业废水达标排放要求[2],该组合工艺中最重要的部分就是厌氧工艺的使用,可以最大限度地处理掉废水中氨氮和化学耗氧量,这对于水质的清洁有相对较好的作用。实际运行工程表明,当火电厂脱硫脱硝尾液中的硫酸根含量过多时,通过厌氧工艺的处理无法产生很好的效果,甚至还可能产生制约的影响。因此,对于火电厂烟气脱硫脱硝尾液生物处理技术还要经过不断地研究和探索,以期完善处理方式,使得处理后的水能够达到相对比较干净的状态。
世界上大部分油田是利用注水方式开采的,因此从油田生产出来的油气混合物中经常含有大量的水和泥、砂等机械渣质,会给原油集输和炼制带来如下麻烦:增加了液流的体积流量,降低了设备和管路的有效利用率,特别是在高含水期的情况下更显得突出;增加了输送过程中的动力消耗;增加了升温过程中的燃料消耗;引起金属管路和设备的结垢与腐蚀;影响练制工作的正常进行。因此,要对原油进行脱水。
一、原油集输脱水处理工艺
目前陕北油田原油脱水主要有两种方式:
1.缓冲罐脱气——沉降罐脱水,主要流程是:增压站来液通过加热炉加热后,进入缓冲罐脱气,进行气液分离,分离出的油田伴生气回收利用,供站内加热系统使用,脱气后的原油进入沉降罐,进行沉降脱水,加入破乳剂破坏乳化水的油水界面,通过在沉降罐水层的水洗作用下,原油里所含的大部分水分脱离出来,通过溢流进入净化油罐,原油含水在0.5%以内达标外输,进入长输管线运往炼化厂炼化。
2.三相分离器油、气、水三相分离。主要流程是:增压站来液通过加热炉加热后,通过加药泵给来液加热破乳剂,进入三相分离器进行油气水三相分离,分离出的油田伴生气回收利用,供站内加热系统使用,分离出的净化油含水直接达标,在0.5%以内,进入净化油管直接外输,进入长输管线运往炼化厂炼化。
二、原油集输脱水处理工艺优化运行分析
1.破乳剂的筛选
原油脱水包括脱除原油中的游离水和乳化水。含水原油中的水大部分以油离态存在称为游离水,其他部分与原油之间呈乳化状态存在称为乳化水。游离水可利用油水比重差采用加热沉降法使其分离,乳化水很难用一般的重力沉降法实现油水分离,它需要先破坏乳化液和油水界面膜,使均匀分散的水颗粒合并成大水滴,进而实现油水分离。目前,大部分油田使用破乳剂对乳化水进行破乳。
在集输脱水处理技术中最关键的便是破乳剂的合理筛选。化学脱水处理必须要在一定的条件下才可进行,脱水处理中所应用的破乳剂需要在指定的温度范围内才可充分发挥其良好性能。在筛选脱水处理中应用的破乳剂时,应对这几个相关因素进行综合考虑,其中包括原油集输脱水的速度、原油性质变化情况等。
2.加药浓度的合理调整
端点加药是指在各集油管线端点处添加破乳剂,从而达到管道破乳的目的。相关研究表明,采用端点加药的方法,不仅可有效提高原有的集输脱水效率,还可减少加药成本,有利于科学进行原油脱水处理。破乳剂脱水处理中还具有脱水效果滞后的问题,通常情况下,原油脱水效果需要经过28~36h后才能表现出来,因此在应用破乳剂的过程中,应为此建立完善的管理制度,执行脱水处理的工作人员在应用破乳剂时,应以来液情况作为调整药量的依据,不应盲目保持原有的药量与随意增减药量。
3.正常脱水温度的保证
温度对原油脱水处理破乳有很大的好处,随着温度的升高,原油中所含有的沥青质、胶质、石蜡等在原油中的溶解增加,使水滴易于在互相碰撞并下沉,随着温度的升高,降低了原油的粘度,也利于水滴易于在油相中下沉。温度越高,分子运动程度越激烈,破乳剂分子与原油的作用越迅速。室内破乳剂评价也表明化学脱水需要一个合适的温度,破乳剂才能具备最大的活性以提高反应速度与最终脱水率。在原油脱水过程中,维持相对恒定的温度(≥45℃)对整个生产运行是十分重要和必要的。
4.足够的沉降时间
在试验过程中发现,油水分离程度和沉降时间有很大的关系,即使在较低的破乳浓度下,保证足够的沉降时间也会取得较好的油水分离效果。
某集中处理站每天进液量为4900m3,以前运行l具5000方沉降罐,原油在罐内时间小于24h。试验开始后,2具沉降罐同时进液,同时脱水,通过来油进口阀门开度调节两罐油水界面脱水量。通过试验,罐容增大,增加沉降时间。双罐运行时间为单罐的两倍,大大提高了脱水沉降时间,处理效果明显变好。
5.落地油的单独处理
落地油指的是有蒸发厂、污水灌等地方回收到的污油以及来自井场处的落地油。由于落地油长时间处于露天存放的状态,因此其成分相当复杂,常常掺杂有多种杂物,例如泥砂等,乳化情况十分严重,难以进行脱水处理。建议将回收回来的落地油储存在同一个储存罐中,使落地油充分沉降,在落地油的储存量到达一定的数量后,则对储存罐进行加热处理,直至底部的排水情况合格后,再将其倒入一般的净化油罐中进行脱水处理,从而在实现防止落地油对脱水系统产生不良影响。
6.不断优化原油脱水处理工艺
国内很多地方的原油脱水处理工艺存在着原油输油量低、运输过程中温降过大、原油在管壁上结蜡粘壁严重、设备老化等现象,这些现象不但加大了运输成本,还存在着诸多安全隐患。建立安全可行的优化管理制度,采取强有力的优化措施,不断改善原油脱水内外输送系统的热力条件,为正常生产提供有力保证,不断提高优化手段,系统调节原油的集输、脱水、外输环节的承载和工作能力,以实现经济效益和技术的良好结合。
三、结束语
综上所述,原油脱水处理工艺有效提高了原油集输系统的工作效率,在原油集输上发挥着极大的作用。在原油的集输脱水处理中,存在不少影响因素,原油本身性质、沉降时间、脱水时间、脱水温度、破乳剂类型、破乳剂用量等。因此,不断在原脱水处理技术基础上更加优化这些影响因素,才能有效提高原油集输系统的运行效率。当然,油田的不同注定油田之间必定存在一定的差异性,所以,在应用优化原油的集输脱水处理工艺时,应对各方面相关因素综合考虑,以保证脱水处理的效果。
参考文献
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葡萄栽培历史悠久,在长期的无性繁殖过程中,常常感染多种病毒病害。欧、美等葡萄生产先进国家调查研究结果显示,一些长期栽培的老品种多数带有病毒,很难从中筛选出无病毒单株。我国葡萄也普遍潜带多种病毒,带毒株率多在70%以上,有些葡萄品种带毒株率达100%。葡萄受病毒侵染后,引起树体生长衰退,产量下降,品质变劣,需肥量增多,寿命缩短,严重者导致树体死亡。栽培无病毒苗木既可有效防止病毒病的危害,也可显著提高果品产量和质量。为加快培育葡萄优新品种无病毒苗木,提高脱毒效率,我们开展了葡萄试管苗脱毒技术研究,现将结果报道如下。
1 材料与方法
1.1试材
供试材料为中国农业科学院果树研究所国家落叶果树脱毒中心保存的威代尔、优无核、红地球、夏黑、巨峰、1103P、140R、雷司令共8个葡萄品种的试管苗。
1.2试管苗热处理
将生长势较好的待脱毒试管苗转接到新鲜培养基中,先在室温(25℃)条件下培养15天,然后转移至恒温培养箱中,32℃培养1周,再逐渐升温至37℃,热处理30天后剥取2.0mm茎尖转接到新配制的培养基中。快繁培养基配方为:改良MS+0.5~1.0mg/L BA+0.1~0.2mg/L IBA+蔗糖30g+琼脂5g;生根培养基配方为:1/2 MS+0.1~0.2mg/L IBA+蔗糖20g+琼脂5g。
1.3病毒检测
(1)RT-PCR检测 用二氧化硅法从葡萄休眠枝条中提取总RNA,取10μL总RNA与2μL 0.1μg/μL随机引物5'd(NNN NNN)3'混合,加水至18μL,混匀后95℃变性5min,立即置于冰中冷却2min。再加入反转录混合液:10μL 5×MLV-RT缓冲液、2.5μL 10mmol/L dNTPs、1.0μL 200U/μL M-MLV反转录酶和6.5μL灭菌纯水,经37℃10min、42℃50min、70℃5min合成cDNA。反转录反应后即进行PCR扩增,50μL反应体系中,包括5μL cD-NA、5μL 10×PCR缓冲液、1.0μL 10mmol/LdNTPs、1.0μL 10μmol/L同源引物、1.0μL 10μmol/L互补引物、0.75μL 2 U/μL Taq DNA聚合酶、36.25μL灭菌纯水。
采用该方法对葡萄斑点病毒(GFkV)、沙地葡萄茎痘相关病毒(GRSPaV)、葡萄卷叶相关病毒-1(GLRaV-1)和葡萄卷叶相关病毒-2(GLRaV-2)进行检测,引物见表1,委托上海生工公司合成。
(2)ELISA检测 根据血清检测试剂盒(美国ACD公司)中的ELISA检测程序进行双抗夹心法榆测。采用该方法对葡萄扇叶病毒(GFLV)进行榆测。
2 结果与分析
2.1供试材料带毒情况
对供试品种、威代尔、优无核、红地球、夏黑、巨峰、1103P、140R、雷司令进行带毒情况的检测,结果表明,8个葡萄品种中只有夏黑和红地球受到单一病毒的侵染,其余均感染了2种以上的病毒,其中,威代尔和优无核均带有葡萄扇叶病毒、葡萄斑点病毒和沙地葡萄茎痘相关病毒3种病毒(表2)。
2.2热处理植株及再生植株的生长状况
热处理过程中,所有处理的供试葡萄品种都有叶片变黄、变黑,甚至死亡的现象,但死亡率相对较低,红地球的植株成活率最低,为60.0%,其他品种的成活率都在80.0%以上。热处理结束后,切取2.0mm茎尖进行培养,茎尖的成活率都在50.0%以上,最高的为威代尔,达到了77.8%(表3)。成活茎尖在培养基中生长良好并分化成完整植株。在完成病毒检测后,对无病毒试管苗进行生根培养,最后将获得的无病毒苗移栽到温室和苗床。
2.3脱毒结果检测
将试管苗进行热处理后,分离培养成活了62个茎尖,成活的茎尖继代培养4~5次,每个茎尖的后代达到5~7瓶时进行病毒检测。检测结果显示,29个茎尖全部脱除了上述4种病毒(表4),占成活茎尖总数的46.8%(29/62)。其中,葡萄卷叶相关病毒-1的脱毒率相对较高,为81.8%(9/11),其次为葡萄斑点病毒、葡萄扇叶病毒和葡萄卷叶相关病毒-2,脱毒率分别为80.0%(28/35)、78.1%(25/32)和75.0%(3/4),沙地葡萄茎痘相关病毒最难脱除,脱毒率仅为61.5%(32/52)。
中图分类号:TU471 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)21-0101-02
采用先进的施工技术,以预防性的工作,确保在改建工程中,避免造成类似的病害,大幅提高改建公路的使用寿命及使用质量。本文主要针对以下两方面:一是新老路基结合部位不均匀沉降的主要原因和产生的后果;二是如何应对?
1 新路基与老路基沉降不同步的原因
旧路改建工程中出现不同程度的沉降,造成纵向裂缝是公路改建工程中经常遇到的。特别是软弱土地基、高填土路段,因新填土与老路基沉降时间的差异,导致了沉降不均匀;特别是在新老路结合部位,新填土方在外力作用下会引起附加沉降,应当引起重视。新老路产生不均匀沉降的主要原因有:(1)新加宽部分施工工艺、材质和质量的不同。由于新老路施工工艺不能统一,而且新老路基拓宽处理很难做到路基材质和路面结构层厚度的统一,这样就会产生纵向结合部强度不一;即使做到材质相同,也难以保证横向施工质量的连续性,这样就会在结合部位产生一个临界面,为道路开裂留下隐患。(2)新加宽部分土的压缩变形和塑性累积变形大。老路修建时间早,新建部分往往在老路成型十年以后进行,在新建部分施工的时期老路基已经基本完成了沉降,这样会造成新填土路基在进行自然沉降的时候,与老路基的沉降不同步,在一定时期内,沉降的数值不同会造成结合部出现较大的裂缝,这个因素在加宽宽度较小的路基中更加明显。(3)因施工难度较大,施工质量及工模艺造成的因素,如密实度达不到设计标准等。(4)水的作用。水侵害是公路工程施工中不可忽视的,地下水位对路基施工质量也有很大的影响,新建部分多是在老路的边沟和排水沟加宽,而边沟排水沟都是经过多年的水侵害,其间不适宜路基的填筑材料如果不清理完全,腐殖质会在路基成型之后对新建路基的填方路段沉降产生较大影响。
2 填方路段及软弱土路段的路基处治
对改建路段的路基建立数字模型,模拟施工过程中会出现的各种病害或隐患,有针对性地进行处治,是提高改建公路工程质量及使用寿命的前提。需要做好以下几方面的工作:进行摸底,熟悉老路路基的结构及构造、地质情况、水文情况,利用老路路基的设计及施工资料,对老路路基的沉降进行分析,并且结合新路基可能出现的沉降情况,确定合理的施工工艺及技术,确定合适的处理方式,达到以下四个处治目的:
(1)通过新技术新工艺以及对施工质量的严格要求,确保新老路路基结合部位结合强度,尽量避免或减轻因筑路材料、施工质量及其他原因造成的隐患,确保施工质量。(2)通过路基处治,预留一部分沉降量,对日后因自然沉降造成的沉降差引起的改建公路的质量有很好的预防性改良。(3)采用新技术、新工艺、新材料,从根本上解决新老路基沉降存在不同步的问题。(4)处理好老路边沟排水沟的清理工作,完善改建工程路面排水系统,及时排除路面积水、积雪,避免因积水引起的道路病害。
3 改建路段地基处治
3.1 利用公路工程施工的传统工艺进行常规处治
3.1.1 清表:对改建路线范围内的清表处置,应按适用性原则,对不适于作为路基填料的草皮、树根及腐植土等杂物,清除出路基范围,对填方标高不等的路段进行挖台阶处理;并对清表后的路基进行压实,对压实度达不到设计要求的,要进一步挖除,回填质量合格的填料,确保原路基达到使用要求。
3.1.2 土工布处理:在低路堤填筑路段,采用三层防土工布处理,土工布宽一般为4m以上,水平铺在新路基与老路基结合部位,按填土厚度,每层相隔不超过单层填土厚度。
3.1.3 拆迁构造物基础处理:在改建路线范围内的构造物,如房屋、桥涵等的基础要彻底挖除,确实因施工原因无法完全挖除的,其原址填土高度不得低于1.5m。当构造物基础材料与周围地基存在较大差异时,更应该做好处治。不完全挖除,不仅造成施工难度加大,施工质量无法保证,更存在较大的质量隐患,造成路面的反射性开裂现象。
3.1.4 对高填方路段的处理:由于高填方路堤存在的填料沉降差大造成较大的影响,故在高填方路段的新老路基与路面结合部位采用高强度的土工格栅处理,以加强新老路基的结合强度。土工格栅按以下方式布置:
3.2 软弱地基处治
4 对旧路改建拓宽的探讨
随着经济的发展,越来越多的公路不适应新的要求,旧路改建工程越来越多,旧路路基加宽比新路基的填筑有着更高的要求,特别是特殊路段如高填土及软弱基础路段的拓宽,对不同条件下的自然沉降有更高的不同层次的要求。我们应当认真调查了解旧路路基及拓宽改建范围内的地质水文情况,根据不同的施工条件确定不同的施工技术和工艺,尽量采用新工艺、新技术、新材料,达到预想当中的施工效果,确保工程质量。
参考资料
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[中图分类号]R783.5 [文献标志码]A [文章编号]1008-6455(2015)18-0058-04
Study on the effects of enamel treatments on losing ratio of orthodontic brackets bonding to different degree of dental fluorosis
DONG Jing
(Department of Stomatology,Lianyungang Chinese Medicine Hospital,Lianyugang 222004,Jiangsu,China)
Abstract: Objective To investigate the effects of different enamel treatments on losing ratio of orthodontic brackets bonding to different degree of dental fluorosis. Methods A total of 30 patients with fluorosis were selected.They were divided into mild,moderate and severe degree groups according to Dean's criteria.Patients within each group were randomly assigned to 2 subgroup.Different methods including bonding after extending the etching time and bonding after microabrasion and normal acid etching were used respectively in the 2 subgroups of each group.The losing ratio of brackets was observed.The main effect and interaction effect of the degree of fluorosis and enamel treatments on losing ratio were analyzed. Results There was significant difference in the losing ratio between severe dental fluorosis and mild,moderate dental fluorosis in both treatments.The losing ratio of severe dental fluorosis was higher.There was no significant difference in the losing ratio between two treatments in the condition of mild dental fluorosis.There was significant difference in the losing ratio between two treatments in the condition of moderate and severe dental fluorosis.The method of bonding after microabrasion and normal acid etching was superior to the method of bonding after extending the etching time in the condition of moderate and severe dental fluorosis. Conclusion The main effect and interaction effect of the degree of fluorosis and enamel treatments on losing ratio are significant.The specific degree of dental fluorosis should be considered during the course of selecting appropriate treatment methods.
Key word:sdental fluorosis;orthodontic treatment;bonding;losing ratio of brackets
在固定矫治中,弓丝通过托槽对牙施以各种类型的矫治力,因此托槽相对于牙的固定直接影响到正畸治疗效果。目前,正畸临床普遍采用托槽直接粘结技术,而托槽脱落一直是托槽直接粘结技术不可忽视的缺点,尤其是对于氟斑牙,由于其高氟釉质对酸蚀抵抗力强、对摩擦力耐受差,更容易造成托槽的脱落,从而对正畸治疗的进程甚至治疗效果产生不利的影响[1]。本研究对比分析了不同氟斑牙程度和处理方法对正畸托槽脱落率的影响,以期为减少临床氟斑牙托槽脱落提供有效参考。
1 材料和方法
1.1 一般资料
按Dean氏法选取在连云港市中医院口腔科进行正畸治疗的轻度、中度、重度氟斑牙患者各10例(男13例,女17例),年龄11~16岁,平均(13.3±1.2)岁,其中由于治疗需要拔除上下颌左右第一前磨牙1例,拔除上颌左右第一前磨牙2例,拔除下颌右侧第一前磨牙1例,共粘结711个MBT托槽。深覆牙合正畸患者咬合打开后再粘下颌牙托槽,所有牙齿与托槽均无早接触及咬合干扰。
1.2 材料
光固化复合树脂(Transbond XT,3M Unitek),35%磷酸酸蚀剂(Gluma,Heraeus),底胶(Bisco),MBT金属矫治托槽(Gemini,3M Unitek)。
1.3 病例分组及粘结方法
按照氟斑牙程度将患者分为3组,各10例。再按照临床处理方法将每组随机分为2个分组,各5例。将托槽粘结于上下颌切牙、尖牙、前磨牙的临床冠中心,将颊面管粘结于第一磨牙的临床冠中心。在临床粘结时分别采用不同的粘结操作方式:①延长酸蚀时间法:常规清洁牙面,隔湿干燥后,酸蚀120s,冲洗牙面并吹干后涂抹底胶,将光固化复合树脂置于托槽底部,调整托槽位置并压紧托槽,去除多余树脂后光固化20s;②磨除后酸蚀法:常规清洁牙面,使用精细金刚砂车针在牙面托槽粘结部位均匀磨除0.1~0.2mm,隔湿干燥后,酸蚀60s,冲洗牙面并吹干后涂抹底胶,将光固化复合树脂置于托槽底部,调整托槽位置并压紧托槽,去除多余树脂后光固化20s。所有操作均由同一名医师及助手以四手方式操作完成。
1.4 观察指标及统计学处理
记录各分组病例在粘结后1、2、4、12、24周时间间隔内的托槽首次脱落率。使用SPSS 17.0比较各分组间脱落率有无统计学差异,以观察氟斑程度和处理方法这两个因素对脱落率影响的主体效应和交互效应,并就氟斑程度不同水平对脱落率的影响进行多重比较。
2 结果
经单样本Kolmogorov-Smirnov和Levene检验可知,观测脱落率符合正态分布且方差齐,因此对各分组的观测脱落率采用双因素方差分析,用Tukey和LSD法对氟斑程度因素当中3个水平进行两两比较。氟斑程度各水平间脱落率比较,差异有显著统计学意义(P
3 讨论
在托槽直接粘结技术中,防止正畸托槽脱落对改善矫治效果、缩短疗程有着重要影响。造成托槽脱落的原因有很多,如患者自身条件、医疗操作因素等[2]。托槽与牙釉质间的粘结力主要取决于酸蚀釉质面形成的微孔与渗入其中的纤毛状树脂突所产生的机械嵌合作用。正常的牙釉质由于酸蚀作用,可使釉质表面脱矿,形成带有微小孔隙、凹凸不平的粗糙面,电镜下表现为形状较规则的蜂窝状形态,有利于产生并增强机械嵌合[3]。而氟斑牙由于在牙齿发育矿化期间,受多种因素影响引起体内含氟量过高,导致釉质矿化不良、釉柱结构异常且抗酸能力强,经酸蚀后无法形成理想的微孔结构,致使氟斑牙患者在进行正畸治疗时托槽脱落率相对较高,严重影响了氟斑牙患者的矫治疗效[4]。
目前,临床广泛采用的Dean氏分类法将氟斑牙划分为6级,随着程度的加深,牙釉质表层釉柱间质矿化不良和釉柱过度矿化现象就越严重[5]。根据机械粘合理论观点:酸蚀后釉面的釉柱如果垂直于粘合面,较易产生理想的微孔结构,则粘结力较大;如果酸蚀后釉柱走行方向紊乱,甚至平行于粘合面,则微孔结构差导致粘结力较小[6]。Silva-Benitez等学者研究了氟斑牙釉质与树脂粘结的拉伸强度,发现可疑、极轻和轻度氟斑牙的釉质与树脂间粘结强度无明显差异,而中度和重度氟斑牙的粘结强度降低显著[7]。本研究显示,不同氟斑程度对于托槽脱落率的影响具有显著差异。经多重比较,重度氟斑牙脱落率显著高于轻、中度氟斑牙脱落率,而轻、中度氟斑牙脱落率差异不显著。由图1可见,中度氟斑牙与轻度氟斑牙脱落率之所以差异不显著,主要源于磨除后酸蚀法有效降低了中度氟斑牙的托槽脱落率,而对于轻度氟斑牙效果不明显。这就提示临床工作中,对于中、重度氟斑牙的托槽粘结应加强重视,在对比选择合适的处理方法同时,尽可能考虑多种措施以降低脱落率,如尽量在粘结后24h再戴入弓丝,以确保粘结剂充分固化。对于一些严重错位的牙齿,可以采取悬吊结扎法,以减小托槽的受力。
氟斑牙釉质低矿化或多孔性区域主要集中在表层,其表层含氟量较内层高5~10倍[8]。临床上为了降低氟斑牙患者托槽脱落率,常采用增加酸蚀时间或者机械磨除釉质面的方法[9]。张疆|和史瑞新等均认为将酸蚀时间延长到120s,可有效提高氟斑牙托槽粘结强度[10-11]。Noble和李会英等提出氟斑牙釉质表面磨除的方法去除了釉柱紊乱且抗酸蚀的表面层,对于降低氟斑牙托槽脱落率效果显著[12-13]。以往的报道均集中于特定方法对特定程度氟斑牙作用的探讨,不同处理方法对不同程度氟斑牙托槽脱落率的影响有何差异,尚未有学者进行报道。本研究结果显示,处理方法与氟斑牙程度对托槽脱落率的影响存在显著相关性。由图2可见,轻度氟斑牙条件下,磨除后酸蚀法脱落率低于延长酸蚀时间法脱落率,但是这种差异不显著。中、重度氟斑牙条件下,磨除后酸蚀法脱落率明显低于延长酸蚀时间法脱落率,二者之间存在显著差异,此差异对于重度氟斑牙尤其明显。由此提示临床工作中,需根据患者牙齿的具体情况选择合适的粘结处理方式:对于轻度氟斑牙,为了减少对釉质层的破坏,可优先考虑采用延长酸蚀时间法。对于中度氟斑牙,在结合患者意见和氟斑程度的基础上,可考虑局部磨除后酸蚀的方法,并谨慎控制磨除深度。对于重度氟斑牙,主要考虑局部磨除后酸蚀的处理方法,如果牙实质性缺损严重,可考虑对釉质层整体均匀磨除后进行光固化复合树脂直接贴面粘结托槽的方法[14]。
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城市污水具有危害人类健康,污染环境的破坏性影响性;根据来源主要可以被分为生活污水和工业污水两部分;其中含有的氮和磷物质不仅会加剧水物质的富营养化,氮磷等物质还会发生反应生成具有超强好氧性的氨氮物质来降低水物质的氧含量,不仅如此,含有氮磷等物质的污水由于反应所生成的某些含氮化合物对于人类和自然界的其他生物也都是有毒害性影响的,为此,国际上规定的氮磷的排放量也日渐严格。
2 生物除磷脱氮相对关系研究
虽然国际上对于污水治理技术研究很早就开始了,但是采用生物脱氮除磷技术进行污水处理却是近二十年才新兴的。生物除磷脱氮技术具有良好的市场前景,因为它比起污水处理常用的物理化学技术较为经济实惠,可以有效的节约成本;还能将我们较为熟悉的二级生物污水治理技术充分进行高效率高质量的改进改善,也正因为如此,生物除磷脱氮技术才成为现今使用率最高,发展前景最好的污水处理技术。
2.1 生物除磷结构流程以及技术原理
2.1.1 技术原理通常情况下生物处理活性污泥里面,磷含量仅占污泥干燥状态下比重的百分之二左右。然而,如果处于厌氧一好氧进行变换的状态下,污泥里面的一微生物就会发生变化,释放出比平常高很多的磷含量。
2.1.2 污水处理生物除磷技术系统
一般通过污泥的厌氧需氧变化进行除磷的技术流程(如图1所示)比较简单,只要就是在厌氧池里面进行化学物质聚磷菌的反应代谢后从而减缓BOD含量同时得到物质磷。然后再经过需氧反应器的化学物质聚磷菌的需氧呼吸活动,在对物质BOD进行氧化作用后通过转变为聚合磷酸盐来把磷物质有效地储存在污水的异养菌聚磷菌里面。通过国内外对生物除磷技术的研究进行调查,我们发现各国学者所使用技术机理虽然标准不一样,所获得的技术形式却是多种多样。图1:基本除磷技术流程图
2.2 生物脱氮结构流程以及技术原理
2.2.1 污水处理生物脱氮原理
将污水处理的生物脱氮技术依据反应类型划分,可以分成氨的硝化作用和反硝化两种类型。一般进行硝化作用就主要是指将氨作为电子变化的供方,而将分子氧视为电子的受方,通过进行氮从兼具负三价电子的物质NH4反应变化成带有正三价电子的NO2一以及带有正五价电子的NO3。然而本质上仅仅是发生了水下氮的化合态形态转变,根本将水中氮的实际含量进行改变,反应性质就是避免污水水体发生富养化现象,但污染问题根本没得到处理。与此相对的反硝化却恰恰相反,通过污水中硝酸盐物质作为氮电子受方,让碳源成为氮电子的实际供方,这期间虽然也是通过硝酸盐里面的氮电子变化,可不同的是这个反应过程生成了气态氮(如N2、N2O),气体可以从污水中挥发出去,从而真正实现氮的治理。
2.2.2 污水处理生物脱氮技术系统
生物脱氮系统的基本流程如下图2所示。缺氧反应器是脱氮工艺的核心,通过污水中的一些有机物当做氮电子进行转移的供方,将反应产生的物质硝酸盐氮当做氮电子进行转移的受方进而充分把污水中的氮脱掉。只是为了保证反应过程的正常进行,必须保证该反应中有充足的碳源如下图图3所示。随着社会的发展,生物脱氮技术也在不断进步,现如今这种技术在概念以及技术工艺方面都发生了全新的变化比如时下比较盛行的生物脱氮短程硝化反硝化反应方法、硝化反硝化同时进行反应的生物脱氮以及生物脱氮的厌氧氨氧化技术等等。图2:生物脱氮系统基本流程图3:脱氮处理基本过程结构图
2.3 城市污水处理生物除磷脱氮技术之间关系
(1)SRT(即污水污泥龄)方面的技术矛盾:我们首先分析一下除磷技术,根据除磷技术使用的系统反应原理,污水中SRT与磷含量成反比关系,较长时效的SRT会由于有机物质的缺失而出现磷物质的自我消融,甚至由于物质自融后污水处理后的排泥量逐步减少而影响我们对污水中磷含量的去除效率;然而对于脱氮技术来看,由于脱氮主要是进行硝化以及反硝化反应,其中硝化反应主要依靠自养型好氧菌,反硝化反应主要依靠兼性菌,虽然两个反应相比较而言前者所需SRT较大,可是为了实现两个反应的效率最大化,一定比例内通常是呈现SRT与脱氮技术的正比关系。
(2)碳含量的需求矛盾:生物脱氮因为两个反应中硝化反应必须达到一定标准的碳氮配比,而反硝化反应由于主要利用硝酸盐作为氮电子反应变化的承受方,不需一定标准的碳含量污水中含碳量物质完全可以满足,所以只需达到硝化反应的碳氮标准即可;然而对于除磷技术只需要污水中某些有机质以及微生物达到一定配比就可以,基本是不需要碳物质的。
(3)硝酸盐对于两项技术的互反性影响:我们知道脱氮工艺需要硝酸盐,但是除磷工艺硝酸盐在厌氧反应只会产生阻碍发酵反应甚至大量消耗除磷工艺过程中所必须的低分子有机物质。虽然现在有些除磷工艺技术比如开普敦研发的UCT除磷技术已经通过加大反硝化解决回流污泥问题从而充分控制了硝酸盐对除磷工艺的影响,但是,硝化盐对于除磷脱氮两方面污水处理技术理论上的影响还是存在。
3 城市污水处理对生物除磷脱氮技术的改进需求
通过上文我们了解到生物除磷脱氮技术是存在很多矛盾的,为了更好地进行污水治理工作,我们需要充分均衡生物除磷脱氮工艺,研究可以将除磷与脱氮紧密相连的综合性污水处理技术,虽然现在已经有很多改进性技术,比如为了解决碳物质引起的除磷脱氮矛盾,一般是将工艺进行顺序倒叙把原来放在技术后面的缺氧反应部分提到最前面,同时将厌氧反映部分放到工艺的最后。这样就可以让工艺中需要一定标准碳量的脱氮菌最先接触到碳物质,充分将反硝化反应进行速度提升。与此同时,还可以将原有的硝酸盐对除磷的干扰性降低。除此之外还有一项实践证明效果显著的新工艺就是污水除磷脱氮同步氧化沟技术(如下图图4所示)。这个新技术主要通过将活性污泥处理反应进行加时, 从而实现减少甚至充分把控污水中污染物质,以及简化了工艺流程,节约操作成本等目的,目前我国已经在四川新都修建了新技术展示的示范性工程。下面就探讨一下除磷脱氮组合技术改进方向问题:图4:污水除磷脱氮处理同步氧化沟技术3.1 新技术研究设想:
①氧环境转换设想:因为生物除磷应该在好氧、厌氧相互适时变换的条件下进行,生物脱氮要在分开后的好氧、缺氧环境下进行反应。为此我们可以参考图五结构将氧气分为好氧、缺氧、厌氧三种环境。并根据氧环境的改变,以及改进进水或回流等方法进行技术整合,现今类似的组合工艺主要有UCT、SBR、氧化沟以及生物转盘等。图5②技术组合分布改进设想:运用城市污水处理过程中除磷工艺的厌氧好氧性作为原理进行常温环境下污水氨氮发生亚硝酸化反应以及目前使用比较多的ANAMMOX和CANON等技术,实现高效率,高质量,低消耗的综合技术需要对操作流程进行污水循环治理。
4 结论
城市污水处理生物技术中,除磷脱氮工艺是最为复杂最为艰难的,但是相信只要我们能对生物除磷脱氮进行有效研究,并充分做好除磷脱氮技术间的平衡问题,城市污水生物除磷脱氮技术一定会为污水处理带来更高效率以及更高的经济效益。
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DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2015.21.213
1 前言
目前我国脱硫系统内主要使用的烟气脱硫技术为石灰石-石膏烟气脱硫法。随着这种工艺的不断投产,浆液中毒现象成为脱硫系统运行时经常会发生的状况。脱硫系统浆液中毒的主要表现是内部脱硫效率的降低和石膏脱水难度的增大。下面,笔者将这种情况加以仔细分析并且分析其原因,并针对原因提出有效的预防处理措施。
2 湿法脱硫的一般反应过程
湿法脱硫在吸收塔内一般的反应过程,是把碳酸钙浆液注入脱硫系统内进行烟气的洗涤以获得脱硫的效果。首先,浆液中富含的碳酸钙会和塔内烟气中富含的二氧化硫进行反应,生成半水亚硫酸钙。然后半水亚硫酸钙会以细小颗粒的状态向中下部的氧化区流动,在氧化区内氧化成二水硫酸钙。二水硫酸钙会在反应的持续进行中逐渐聚集,长大为颗粒状的晶体。最后,通过系统内的浆液排出泵将吸收塔下部结晶区的石膏浆液抽出来,送往石膏旋流站进行下一级的脱水旋转分离。细小颗粒的浆液会重新吸收进吸收塔,而浓度较高的浆液则会被通过真空皮带过滤机进行二级浆液脱水。通过脱水,将浆液的含水率降低到百分之十一下,从而生成副产品石膏。
3 关于脱硫系统内浆液中毒原因的几点分析。
3.1 吸收塔内ph值对于反应的影响。
浆液的ph值是脱硫系统的一个重要的参数,因为ph值与整个反应中碳酸根、硫酸根以及亚硫酸根的含量有着直接的关系,是衡量整个反应的反应物和生成物的一个重要依据。同时,控制ph值也是控制吸收塔内烟气脱硫反应的一个重要手段,过高或过低的ph值对塔内反应都有着不利的影响。如果ph值过高,有利于二氧化硫的溶解吸收,脱硫效率高,但是碳酸钙利用率低,容易造成设备堵塞,石膏脱水困难。如果ph值过低,则会造成碳酸钙难以溶解,脱硫效率低,设备容易腐蚀等问题。所以,不管是偏酸性的ph值还是偏碱性的ph值都会影响吸收塔内反应的进行。要保持吸收塔内的ph值的均衡应该综合考虑烟气流量、煤种含硫量、吸收塔容积、烟气停留时间等各方面因素,根据经验,一般情况应下设定在5.2到5.6之间。
3.2 吸收塔内氧化区的风量的影响。
氧化区的氧化风量是影响浆液内半水亚硫酸钙的氧化程度和氧化效果的重要因素,对吸收塔内反应的连续性也有着重要的影响。氧化风量充足,则半水亚硫酸钙的氧化充分,这样生成的二水亚硫酸钙石膏的晶体也会质量相当好,容易脱水。如果氧化量不充分,则反应物反应会生成含有大量亚硫酸钙的小晶体,亚硫酸钙的大量存在会使石膏的脱水工作变得十分困难,而且亚硫酸根是一种晶体污染物质,对塔内设备还有一定的影响。同时,亚硫酸盐的大量溶解同样会形成一种碱性的环境,其饱和浓度过于高时,碱性增强,从而影响了碳酸钙的溶解。造成碳酸钙的分子的大量增加。造成浆液密度的增大,也影响了对烟气的吸收率。这时,如果大量的二氧化硫溶入浆液中,ph值就会快速的降低,浆液密度就会增大,造成ph值偏低的浆液中毒现象。
3.3 塔内的杂质对吸收的影响。
塔内的复杂环境会不可避免的有一些灰尘和杂质的出现影响反应的正常进行。浆液中出现的杂质一般来源于烟气中的灰尘,还有一些则来源于石灰石的原料。由于在购买煤炭的时候的标准不够统一,使得锅炉燃烧时的煤种可能不是设计时的标准煤种。除尘设备发生故障时,难以保证烟气的含灰量处在理想的指标上。从而导致脱硫系统内内的灰尘也经常性超标。灰尘对浆液的影响主要有以下几种。
(1)灰尘和细小颗粒物很容易进入二水亚硫酸钙的水分游离通道,一旦堵塞,将会造成石膏的脱水困难,也会给石膏的形成和成长造成一定的困难。
(2)灰尘中的铝化物和氟化物是两种极易造成浆液中毒的物质。如果在ph值较高的情况下,会和浆液发生反应形成氟铝络合物。氟铝络合物一般呈絮状,会包裹在碳酸钙的表面而阻止碳酸钙在水里的溶解。这样就给脱硫造成了很大困难,影响了脱硫的效率,导致石膏因为碳酸钙含量的增多而难以脱水,导致吸收塔内反应流程的中断。这时应在吸收塔内注入氢氧化钠来缓解这种状况。
(3)灰尘中含有的氯离子和铜离子等不稳定粒子。由于氯离子的活性比碳酸根离子活性强,会和浆液中溶解的碳酸钙的钙离子形成氯化钙。而氯离子又比亚硫酸氢根的活性强,会抑制二氧化硫形成亚硫酸氢根,降低对二氧化硫的吸收。而铜离子的“铜离子效应”,又抑制了碳酸钙的溶解。因此,不能够忽视灰尘杂质对浆液中毒方面的影响。
3.4 浆液密度值对吸收效率造成的影响。
吸收塔内浆液的密度值是塔内反应物和合成物的饱和程度的反映。若浆液密度过低,表明硫酸钙的含量很低,这样碳酸钙的相对含量就会很大,但这并不能表明碳酸钙的实际浓度就很大,也不能认为浆液已经具有大量吸收二氧化硫的能力。此时出产的石膏也不易出水,造成碳酸钙浆液的失效。如果密度很高的话,说明硫酸钙的含量过高,则导致二氧化硫难以溶解,浆液吸收二氧化硫的能力也相对下降。多余的二氧化硫则随废弃排出,导致二氧化硫排放超标。这种情况下只有增加碳酸钙溶液的供给,造成碳酸钙的过剩。
4 浆液中毒的应对措施和预防浆液中毒的措施。
对于不同的浆液中毒现象应该采取不同的方式处理,现一一介绍浆液在不同情况下的处理措施。
(1)对于浆液密度低,ph偏高而吸收率较低的浆液,应该减少补浆量,加大对浆液的稀释力度。还要确保吸收塔的浆液循环泵都处在运行状态,以增加浆液的活性。针对石膏脱水困难的情况,应适当的加大出石膏的力度。在后期处理时应确保氧气量的充足,把握冲水量和新浆液打入量。冲水不能过多,对于浆液进入的量也要进行适度的控制。
(2)对于浆液密度高,但ph值低吸收率也低的情况,说明从吸收到反应再生产出石膏的过程已经中断,是一种很棘手的现象。如果条件具备,应该压低机组的负荷,减少入口烟气的含量,提高浆液的ph值,从而提高浆液的反应速度和石膏的生成速度。在负荷较低时加快换浆的速度,并迅速提高塔内的换氧量,再启动脱水系统将浆液中的硫酸钙脱出。浆液的密度和ph值回转后,才可以逐步恢复脱硫。脱硫应该分析浆液内碳酸钙的含量,避免大量的二氧化硫溶解。
(3)由于除尘设备的灰尘过多,而导致的氟化物和铝化物过多,也会造成一定程度浆液中毒现象。形成的氟铝絮状物包裹到碳酸钙表面从而阻止了碳酸钙的溶解。针对这种情况应加强对上游除尘设备的维护检修,防止各种控制柜出现跳闸或管路泄漏等缺陷。对于杂质离子应保持对浆液的化验,按照标准来控制杂质的浓度,定期排放滤液,避免因杂质而造成的中毒。
为了有效防止浆液中毒现象的发生,在平时也应该有一些预防的措施。比如:
(1)保证定期投用废水系统。脱硫系统在运行时,塔中会混入一些杂质颗粒或者异物,随着浆液的循环,这些杂质和异物会导致石灰石包裹效应,降低吸收塔的脱硫效率。因此应当定期投用废水系统,以去除浆液中的杂质、重金属离子、CL离子等。
(2)对燃用煤和石灰石加大品质管理力度。燃用煤的含硫量是影响废气内二氧化硫浓度的重要因素,因此对于燃用煤种的引进应该进行一定的监管。对于不符合标准的煤种在一定程度上进行合理掺配,避免长期使用高含硫量煤种的使用。对于石灰石的管理应保证石灰石的碳酸钙含量不得低于90%,其他的杂质金属盐类等也不应超过3%,以免有大量的杂质离子混入制浆系统中。
5 结语
影响吸收塔内的脱硫系统的浆液中毒的原因是多方面的,同时也是紧密关联的。要保证吸收塔内脱硫工作的正常运转,就需要加强对脱硫设备的运行和管理,提高运行人员的判断能力,重视化学试验的检验和排查。通过一系列的措施,有效预防浆液中毒现象的发生,同时做到废弃的合理达标排放。
参考文献:
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托代销业务,是指企业将商品委托他人进行销售但商品所有权仍归本企业的销售方式。委托代销商品销售后,受托方与企业进行结算,并开具正式的销售发票,形成销售收入,转移商品所有权。委托代销业务按代销商品所有权风险转移的程度分为视同买断和收取手续费两种方式,本文主要研究新旧准则下视同买断这种方式下受托方的信息化处理及流程比较,以期能对会计从业人员和会计专业教学提供一些有用的素材。
一、新旧会计准则对委托代销业务在会计科目和账务处理上的变化
按照新企业会计准则指南有关委托代销业务的会计处理规定,企业委托代销业务发生了一些变化。会计准则指南取消了“分期收款发出商品”科目,用“发出商品”科目代之。同时,在介绍“1321业务资产”科目时指出:企业采用收取手续费方式收到的代销商品,可将本科目改为“1321 受托代销商品”科目;而在介绍“2314业务负债”科目时则指出:“企业采用收取手续费方式收到的代销商品款,可将本科目改为‘2314 受托代销商品款’科目”。也就是说如果委托代销业务采取的是视同买断这种方式进行代销,不允许使用“委托代销商品”、“受托代销商品”、“受托代销商品款”等科目。
新会计准则对委托代销业务中委托方和受托方会计科目的限制,带来受托方业务处理上的一些变化,具体如表1所示。
二、信息化环境下受托方视同销售方式下业务处理流程变化
(一)环境设置及科目设置的区别
环境设置在新旧会计准则下没有太大变化,都需要启用销售管理、库存管理、存货核算,在销售系统中勾选“是否有委托代销业务”,存货核算系统勾选委托代销成本核算方式为“按发出商品”选项。
会计科目设置上,因新旧准则对收取手续费方式下及视同买断方式下会计科目有明确的规定,导致新旧准则下信息化软件在会计科目设置上也发生了很大的变化,特别是受托方的会计处理上。在旧准则下,要设置“受托代销商品”、“受托代销商品款”科目,新准则下视同销售方式下不允许使用这些科目,受托方取得及销售受托代销商品都是按取得商品和销售商品进行确认和处理的。
(二)新旧准则下ERP-U872软件对受托方处理流程上的不同
1.旧准则下视同买断方式下财务处理流程。(1)取得委托代销商品。受托方企业取得代销商品,在采购管理系统根据采购管理系统审核后手工填制的“采购订单”在库存管理系统生成“采购入库单”,根据双方协议上的单价在存货核算系统进行单据的记账及凭证的生成。(2)销售委托代销商品时业务处理。受托方根据实际销售数量、单价、金额填写销售清单,并开出销售专用发票给客户,根据审核无误的发票在应收系统进行发票制单。(3)根据代销协议与委托方结算。采购部根据委托方开具的采购专用发票及委托代销清单与委托方进行结算,在总账系统填制记账凭证。
根据上述描述,旧准则下视同买断方式下受托方代销业务处理操作流程如图1所示。
2.新准则下视同买断方式下财务处理流程。(1)取得委托方代销商品。受托方取得受托代销商品,视同采购,在采购管理系统根据采购订单参照生成到货单,根据审核后的到货单填制发票和库存系统生成采购入库单。在应付款系统对外系统传递过来的发票进行审核并做发票制单(确认应付款)。在存货核算系统根据采购入库单(报销记账)记账并制单(结算采购成本)。(2)销售代销商品。在销售管理系统根据委托代销清单、销售发货单填制或参照生成销售发票并复核,在库存管理根据发货单生成销售出库单并审核,在存货核算系统对出库单记账并根据销售发票制单(确认销售成本),在应收款系统对销售发票审核并制单(确认销售收入)。(3)与委托方进行结算。根据委托代销清单及采购专用发票,在应付款系统录入付款单,对付款单审核并制单。
根据上述描述,新准则下视同买断方式下受托方代销业务处理操作流程如图2所示。J
参考文献:
1.财政部会计准则委员会.企业会计准则2006[M].北京:经济科学出版社,2006.
2.王新玲,汪刚.会计信息系统试验教程(用友ERP-U872版)[M].北京:清华大学出版社,2009.
3.赵静,宋辉艳.ERP环境下委托代销业务会计处理[J].财会通讯,2010,(2上):86-87.
Abstract: in recent years, with the sludge quantity is more and more big, the sludge to human survival environment and the influence of the economic development is more and more serious. How to reasonably effective sludge treatment and disposal, reduce its impact on the environment, and realize the utilization of sludge, sludge disposal and protection of the environment is an important issue. This article mainly using depth of moisture content 80% of dehydration technology wet sludge dewatering further reduction, in room temperature, low pressure conditions in liquid form water separation, dried mud down to below 40% moisture content, volume reduction to a third. Practice has proved, depth dehydration technology for the treatment of municipal sludge effect is good, meet the requirements of the sludge treatment in China.
Keywords: depth dehydration technology; Wet sludge; Dehydration; reduction
中图分类号: TQ352.67 文献标识码: A 文章编号:
城市污水厂污泥含水率过高(98%左右),产生量极大,使污泥脱水成为减量化和衔接后续 处理的必需环节。目前应用的主要污泥脱水技术,泥饼含水率高达80%左右,不仅减量化效果受到限制,也不能达到与后续处理处置过程有效衔接的要求,这是造成目前我国污泥处置问题的关键因素之一。本文结合某市政工程污泥深度脱水工艺的实际生产应用情况,研究污泥预处理工艺要求及技术原理,就污泥处理工艺设计要点进行了分析,最后提出了脱水干泥稳定化及后续处置,为城市污水处理厂污泥处理处置做一定的探索。
1 工程概况
市政污泥作为污水处理的必然产物,其减量稳定化处理处置已成为水环境治理的关键环节。由于污泥治理的特殊性与复杂性,目前包括上海北京等都没有找到很好的解决方案,使污泥祸患越来越困扰各级政府的日常工作。
拟建污泥处理厂工程规模为300t/d,主要负责接收运距不超过20km的污水处理厂的含水率约80%的市政污泥。
2 污泥处理的工艺要求
在贯彻执行国家关于环境保护的政策,符合国家的有关法规、规范与标准的情况下,同时符合深圳市总体规划的要求,使工程建设与城市发展相协调,既保护环境,又最大程度的发挥工程效益。具体要求如下:
(1)污泥处理必须要有效除去污泥中的重金属,生成无害化物质;
(2)实现了污泥处理杀菌、消毒、除臭目的;
(3)无废水、废气和废物的“三废”污染问题,污泥处理必须实现零排放;
(4)发展发酵工艺、污泥处理设备简易、方法简单、能耗低、易于实施。
3 深度处理技术原理
采用加药剂调理(加药量约2%~4%)的方式,改变污泥组织内部的持水结构,将包裹在脱水污泥中的物理化学结合水转变为自由态水,使脱水污泥由半固态转化为流动态,同时稳定其中的重金属等有害成分,再用传统的常压固液分离机械设备将污泥中的水分以液态的形式分离。
该技术由于对污泥加药调理处理实现了脱水污泥中的物理化学结合水通过药剂常态调理转变为自由水,使得调理污泥后期脱水只需要常压挤干,并实现了工业化生产。
4 污泥处理工艺设计
4.1污泥处理工艺介绍
首先,将污泥由半固态转化为流动态,同时气提去除污泥中的恶臭成分,尾气用吸收系统吸收达标排放。
其次,加入沉淀剂、稳定剂和助滤剂等药剂,总加药量为脱水污泥量的2%~4%左右,使污泥中重金属物质等有毒、有害成份固定,并进一步去除污泥中的恶臭成分。
然后,用固液分离设备分离混合液,使污泥中的水份以液态的形式分离。脱水后干污泥含固率大于55%,且湿污泥中包含的热值损失很小。
污泥中分离后的废水COD5约为2000mg/l,BODcr约为1500mg/l,废水量约为脱水污泥量的70%,返回原污泥水处理厂处理达标。
系统工艺流程图如下图1所示:
图1系统工艺流程图
4.2工艺设计
4.2.1污泥转化工艺设计
机械脱水后含水率80%左右的湿泥饼经螺旋输送机输送至计量系统,计量后用螺旋输送机在密闭条件下输送到转化釜,在搅拌条件下按配比投加结合水转化剂等,使污泥中的结合水大部分转化为自由态,污泥由半固态转化为流动态,然后按配比投加杀菌除臭剂等进行除臭处理,期间产生的废气用引风机抽吸,经二级吸收塔吸收处理后排放。
废气处理吸收液每天为0.5吨左右,排入专用废水贮槽储存,定期输送到污水处理厂处理。转化工艺流程图如下图2所示:
图2转化工艺流程图
4.2.2污泥稳定工艺设计
经转化除臭后的污泥进入配料釜,按配比加入结合剂等,使污泥中的有机物和重金属物质等有毒、有害成分重新结合,然后选择投加稳定剂、改性剂、助滤剂等,使污泥改性,并初步稳定化,使污泥中的极大部分有机物和重金属物质等可固定在脱水泥饼中,并且改善固液分离性能,使污泥中水分可在常压下用压滤机进行分离,并同时进一步去除污泥中的恶臭成分。稳定工艺流程图如下图3所示:
图3稳定工艺流程图
4.2.3污泥脱水工艺设计
经稳定和改性后的污泥用泵压入压滤机,通过压滤机分离污泥中的水分,脱水过程为常温常压,脱水后干泥饼含水率40%左右。
脱水泥饼用装载机输送(或用密闭式脱水泥饼输送系统输送)到脱水泥饼库房。湿泥饼经脱水后脱水后的脱水泥饼量为污水处理厂原泥体积的1/3左右。
脱水滤液无生化毒害物质,废水量为污水处理厂进水总量的0.1%左右,可以返回污水处理厂达标处理。脱水工艺流程图如下图4所示:
图4脱水工艺流程图
4.2.4脱水干泥稳定化及后续处置
由于深度脱水解决了污泥处理处置的最为关键的关节,脱水干泥已达到减量、除臭、稳定等效果,后续处置将十分容易。
由于脱水干泥的出水通道已经打通,透气性很好,因此在厂内可以进一步将水分通过自然风干等形式进行稳定化,将水分降低到30%左右,然后根据深圳及周边地区的配套条件,可以采用焚烧(包括协同焚烧)及填埋多种形式将脱水污泥最终彻底处置,这些后续工作均由运营商负责处置。
4.3物料平衡
以300吨/日处理规模进行计算本厂的物料转化及消耗状况,获得如下表所示的物料平衡表1:
表1物料平衡表
5 结论
综上所述,通过深度脱水技术处理市政污泥技术的工艺设计要点分析,得到了以下的结论:
(1)采用深度脱水的污泥全面解决方案,可实现污泥的彻底无害化和最大程度减量化。焚烧后的灰份可填埋或用作生产水泥等建材的原料,重金属被固定在混凝土中,避免其重新进入环境,从而彻底杜绝二次污染。
(2)深度脱水污泥处理方案属于环保、节能、经济型污泥解决方案,具有高效、彻底、环保、节能、低成本、工业化程度高、资源循环利用和节约土地等优点,符合污泥处理技术的发展方向,满足我国污泥处理的要求,将成为我国未来城市污泥处理的主流技术。
(3)污泥深度脱水工艺技术在深圳的推行可以改善深圳的水体治理环境与生态环境,极大地促进深圳的投资环境、社会环境与循环经济发展,确保深圳“环境模范城市”称号的含金量,更可以为国内同类项目提供很好的示范借鉴意义,其对国民经济的贡献是巨大的,其国民经济评价是良好的。
参考文献
[1] 城镇污水处理厂污泥处置分类(GB/T 23484-2009)
[2]《深圳市燕川污泥深度脱水处理厂工程项目建议书》(2012.03)
中图分类号:G642.4 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)15-0070-02
1998年,美国博耶研究型大学本科生教育委员会的报告“重建本科教育:美国研究型大学发展蓝图”中提出:教学应与研究相结合,学生的学习应基于研究,建立以研究为基础的教学模式。2005年,国家教育部《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》中明确提出:“要积极推动研究性教学,提高大学生的创新能力”,说明大学本科教学应以研究性教学作为教学模式改革的趋势。
一、研究性教学概述
所谓研究性教学是指以解决问题的方式组织教学过程,把课程内容转化为需要研究的“课程课题”,将其放置在社会需求背景下,引导学生自主研究和体验知识产生过程,通过师生互动、双向交流的形式,鼓励质疑批判和发表独立见解。通过研究性教学,可以培养学生提出问题、分析问题、解决问题和评价问题的能力,培养创新思维和创新能力。
二、教学模式改革探索
教学模式是在一定教学思想和教学理论指导下建立起来的,在教学过程中必须遵循的,比较稳固的教学程序及其方法的策略体系。研究性教学是传统教学模式的一种改革与补充。本文主要探讨将研究性教学引入到独立课程《电机与电力拖动基础》中的初步尝试。《电机与电力拖动基础》课程是电气工程及其自动化专业的一门重要的专业基础课。课程的研究性教学尝试主要由问题提出、讨论与研究、解决问题、教学评价四个环节组成。1]问题提出:提出的问题应符合服务社会需求原则、前沿性和创新性原则、师生发挥自身优势原则和可行性原则。在课堂教学中,以问题为主线组织教学,使学生在教师的引导下,主动去发现、分析和解决问题,成为知识的发现者。在讲授直流电机与拖动部分内容的时候,为了让学生逐渐适应研究性教学模式,由教师在固定的几个知识点处提出问题,例如直流电机结构中的铁芯为什么采用硅钢片?直流电动机的制动运行有何意义?在学生逐渐适应这种教学模式之后,就鼓励学生自己发现问题并提出问题。[2]讨论与研究:按照问题的复杂程度或以个人为单位或以小组为单位查阅资料,小范围讨论和自主研究后将解决方案以大作业或小论文的形式提交。3]解决问题:由教师为主导分析各种解决方案的特点与不足,学生之间相互分享成果,学会理解和宽容,学会分析、思考和申辩。[4]教学评价:没有评价的教学活动是没有生命力的。对于研究性学习突出的学生酌情在平时成绩中加分,以激励学生更多地发现问题和研究问题,不断推进研究性教学的发展。
三、具体案例
在讲解他励直流电动机逐级切换电阻起动一知识点时,为了引出与之相关的各知识点可提出问题:他励直流电动机起动时如何确定切换几级电阻,电阻值如何计算,实际实现时用什么设备,如何确定什么时候切换。问题的提出很自然地就引出了起动电阻的工程计算、过渡过程的研究与过渡时间计算等知识点的讲解。例如直流电动机相关参数为PN=16kW,UN=220V,IN=86A,nN=670r/min,TZ=0.7TN,经过工程分析,可采取两级起动,图1为两级起动原理图。工程计算的结果为:R1=0.506Ω,R2=1.28Ω,RΩ1=0.306Ω,RΩ2=0.774Ω。R2维持的时间为和t1=0.069s,R1维持的时间为t2=0.026s[4]。用什么设备具体实现两级起动的问题在教材中找不到答案,这正是理论联系实际的关键点,是最吸引学生的环节。教师将这一问题交给学生,由学生自行查找资料自主研究解决。图2是两级起动电气控制图。
通过分析理解图2的实现过程,学生学习到直流电动机起动需要借助于接触器和时间继电器等设备的配合。当然研究性学习过程中涉及到的电气控制方面的知识除了学生自主学习之外,教师有必要进行相应的指导,使学生理解接触器和时间继电器的动作原则,理解工程计算中的电阻值和时间值如何与电气设备的设置参数对应,较为顺利地解决问题。在建立解决专业问题自信的同时,让学生也意识到专业问题的解决是综合应用各种专业知识的过程,从而使学生的创新能力得到培养。
研究性教学模式使学生成为探索知识的主体,学会思考和研究的方法,它的长期效应远高于目前的直观效应,是传统教学模式所不能达到的。这种教学模式在《电机与电力拖动基础》课堂教学中值得进一步探索和研究。
参考文献:
[1]博耶研究型大学本科生教育委员会.重建本科生教育:美国研究型大学发展蓝图[J].教学参考资料,2000,(19).
[2]刘婉华,罗朝猛.聚焦研究性学习:从理论到实践[M].广州:中山大学出版社,2002,(2).
一、背景
《基础英语》课融英语的听、说、读、写、译的能力训练于一体,既发展语言能力,又发展交际能力的课程,是英语本科专业学生必修的核心主干课程。从某种意义看,基础英语课程教学的成败极大地关系到英语专业人才培养的成败。英语专业四级考试(TEM4)是全面检查已学完两年专业基础课程的学生是否达到教学大纲所考核学生运用各项基本技能规定的各项要求,考核学生运用各项基本技能的能力以及学生对语法结构和词语用法的掌握程度,既测试学生的综合能力,也测试学生的单项技能。因此,英语专业四级考试对英语教学具有反拨作用。与此同时,TEM4的权威性已然突显。目前TEM4已成为我国高等学校英语专业最具权威性的考试,它已成为评价高校办学实力和办学水平的一把重要尺子。它在推动高校英语教学改革、促进英语教学大纲的进一步贯彻实施、提高英语教学质量、提高学生学习英语的自觉性和积极性方面产生了极为有利的影响。然而,从目前全国的英语专业四级的过级率来看基本保持在50%左右,平均分在60分以下,可见,有近一半的英语专业学生还不能达到英语教学大纲的能力要求,作为占课时比例最大的《基础英语》课程教学是应首先进行改革的。
二、《基础英语》教学现状分析
大多数《基础英语》教学仍采用的是传统的基础英语教学模式,它有一定的局限性:
1、教学模式陈旧。长期以来,课堂教学局限于传统的“复习旧课一导人新课一讲解新课一巩固新课一布置作业”这种陈旧的教学模式。这种教学模式注重的是知识的传授和记忆,以教师为中心,以书本为中心,以课堂为中心,教师抱着书本讲,学生抱着书本听,不注重学生实际能力的培养。传统外语教学过于强调知识本位而不是以人为本,过于注重外在的机械操练而忽视了内在的信息加工过程,过于强调教师的灌输而忽视了学习者的主动建构。
2、软、硬件资源不协调。目前,《基础英语》课程可以实现多媒体教室授课,但软件资源比较匮乏,教师对多媒体系统的应用还处在初级阶段,不能充分发挥多媒体的优势等问题仍然存在。
3、教学方法单一。多数《基础英语》教学仍采用传统教学法,以讲授为主,没有适当的运用启发式、讨论式、发现式和研究式等先进教学方法,也没有充分利用硬件资源和软件、网络资源。这不仅无法激发学生学习的兴趣,更偏离了英语教学的“以实用为本”的教学目标。
4、忽视课程间的衔接。《基础英语》的平行课程有《英语听力》、《英语阅读》、《英语口语》,后续课程有《英语基础写作》、《英语笔译》、《英语口译》等。这些课程相互联系,相互影响,又相互制约。《基础英语》课程的内容涉及听、说、读、写、译等内容和能力训练,正与其平行课程及后续课程相符,因此,各课程之间应了解学生已学习和掌握的内容,避免出现重复教学。
5、考核形式单一。考核是教学过程中的一个重要组成部分,它与教学目标、教学手段共同形成了教学的实施。以往的基础英语课程考核只重视反映学习结果的终结性评价,如期末考试。这种考核方式比较单一,它忽视了体现学生学习过程的形成性评价。评价过程中只重视老师的评价,忽视学生的自我评价和合作评价;只重视评价和测试的甄别和选拔功能,忽视为学生成长发展服务的功能;只重视对语言知识和语言能力的考查,忽视对学生情感、文化意识以及综合素质的考查;测试中重视答案的公平性、客观性、唯一性,忽视学生的选择性和创造性以及答案的开放性和多样性。
通过以上的分析来看,现有的《基础英语》教学模式已经不能适应培养“应用型人才”的要求。正因于此,《基础英语》教学急需引入新的教育理念,采用新的技术手段和教学方法,将教师和学生、理论教学与实践教学、教学与考核紧密结合起来,构建一个完整的、丰富的、互动的课程系统的教学模式。
三、立体教学模式
中图分类号:TU4 文献标识码: A
在珠江三角洲地区已经建成使用的高速公路中,有相当一部分是建在软土地基上。软土具有天然含水量高、孔隙比大、透水性小,压缩性高、抗剪强度低等特点,其工程力学性质很差。对这些道路的拼宽会遇到较为复杂的问题,主要表现在新老公路的融合贯通、新老桥台的拼接组合和新老路堤的相互影响等沉降变形问题,为方便对老路拼宽变形特性理解,本文分析了新路直接拼接在老路边坡时新老路基下地基的变形规律,建立这种“单纯”情况下的模型是为了更好地了解高速公路拼接新老路基变形性状。
一、本文采用软土模型模拟软土地基,而其它刚度相对较大的土层采用Mohr-Coulomb模型。
二、有限元模型的建立
(1)基本假定
a、路堤沿纵向足够长,且路堤尺寸沿纵向保持不变;
b、路堤双侧直接加宽,对称填筑在老路堤边坡外侧;
c、地下水位位于地面下2m,固结理论采用Biot理论;
d、路面荷载转化为25kPa均布于路堤表面。
(2)边界条件
地基计算深度取30m,宽度取80m,左边界为老路堤中心线,则竖向自由,水平约束,不排水;下边界为竖向和水平均固定,因为是细砂层,设为排水;右边界为竖向自由、水平固定,不排水,上边界为竖向和水平均自由,排水。
(3)计算断面和地基变形参数
根据现场取得的地质资料和室内试验,得出以下计算断面地层分布图,见图1,表1为计算断面地层参数。
图1计算断面地层分布图
表1 土层计算参数
(4)填筑加载历程
为了模拟老路基的先期固结,有限元的计算从老路基的填筑开始算起,由于拓宽前老路运营期已经达到10年,老路基的固结变形已基本稳定,且老路基中排水板的通水能力已经很小,因此分析中假定塑料排水板已经失效,渗透系数与原土体相同。在计算中,为模拟路基分层填筑,新路堤加载采用逐级加载的方式,加载后固结,然后再加载。
三、地基附加应力变化分析
软土地基在老路堤荷载作用下,主固结基本完成,沉降趋于稳定。但新路直接拼宽到老路后,软土地基将再次产生超孔压,下面我们来分析孔压、附加应力的变化。
从图3中可以看出,在老路堤下面的软基中也有超孔压产生,主要集中在老路坡脚附近,新路产生的超孔压影响深度较深;新路产生的水平向附加应力在新路坡脚较为集中,其影响深度0~10m左右,反映了水平附加应力作用范围较浅;新路产生的垂直向附加应力集中在老路坡脚到新路路肩这一段;垂向附加应力在老路中心地基10m深度还有15kPa,说明老路受新路影响较大,将产生新的附加沉降;剪应力集中的地方在老路坡脚附近,剪应力将对新老路路基的变形产生重要的影响。
图3.1(a)孔隙水应力
图3.1(b)水平附加应力
图3.1(c)垂直附加应力
图3.1(d)附加剪应力
(图中应力单位:kPa,标尺单位:m)
四、地表沉降变形
本文所依托工程原有路堤下软土地基采用堆载预压排水固结法加固,运营十年后进行拓宽改造。拓宽部分复合地基采用水泥搅拌桩,模量为E=200MPa,泊松比0.2,桩距2.0m,桩长12m,干容重为18 kN/m3,湿容重为20 kN/m3,渗透系数为1.2×10-6cm/s,处理范围为距离老路中心15m至新坡脚外侧。
图4.2为填筑过程中地基变形情况,随着填高和固结的进行,老路中心开始沉降,到新路填筑10年后,沉降4.1cm,而新路荷载引起新路地基下最大附加沉降24.4cm,老路附加沉降是新路的17.0%,可见新路填筑对老路基影响较大。沉降曲线在填筑期间随着填高的增加,沉降变化均匀,完工后路基发生较大的工后沉降,达到14.3cm,占总沉降量的58.6%,这是因为地基软土固结系数较小,固结稳定所需要时间长,在填筑阶段还远远达不到稳定状态,因此较大的沉降发生在完工后。
老路地表水平位移在填筑初期会因为新路填筑轻微向老路中心,其后随着填高和固结的进行,新老路地基表面水平位移均向新坡脚方向,且位移量也逐渐增大,到新路填筑10年后,地基表面最大水平位移达到5.2cm,其中工后水平位移与施工期间产生的水平位移各占50%。
老坡脚位于拓宽部分形心左侧,在填筑初期,老坡脚断面土层水平位移向老路中心方向,随着填筑高度的增加和路基固结发生,老坡脚断面土层位移方向逐渐向新坡脚方向发展,完工后最大水平位移达到1.8cm,工后10年达到4.7cm。新坡脚断面水平位移方向为高速公路外侧,随着填高的增加,水平位移逐渐变大,且最大水平位移始终发生在地下2m处,不随填高的影响。完工时最大水平位移为3.9cm,工后最大水平位移达到7.4cm。由此可见,随着填筑和固结的进行,新老路堤发生变形的趋势是整体向新坡脚发生“滑移”。
图4.2(a)地基表面沉降 图4.2(b)地基表面水平位移
图4.2(c)老坡脚断面水平位移图4.2(d)新坡脚断面水平位移
公路拓宽运营10年后,比较水泥搅拌桩复合地基拓宽与天然地基(无任何处理)拓宽的变形情况可以看出,无论新路基是否采用复合地基处理,新路路堤的填筑会引起新老路基都产生附加沉降,这是由于附加荷载引起地基再次发生固结所致。
地基附加沉降在老路中心点处最小,新路肩内侧下方沉降最大,这也由附加荷载所决定的,新填筑部分荷载分布为平行四边形,其荷载形心作用点位置地表对应点在新路肩内侧附近,而老路中心距离荷载形心点位置最远,其影响最小。如果新路没有处理,这种附加沉降分布会使新老路产生很大的差异沉降,明显改变老路横坡比,影响行车安全;而经过复合地基处理后,虽然形状没有改变,但是差异沉降明显减小,沉降曲线趋于平缓。路面最大沉降均发生在新路肩,未经处理的路面差异沉降远大于复合地基处理情况下的差异沉降,而且路面水平位移也远远超出,因此,天然地基拓宽势必引起路面开裂,影响行车的安全性和舒适性。
新老坡脚水平位移主要发生在软土层,而且位移趋势是向新坡脚方向。如果未经处理,在新路荷载的作用下,软土层发生了塑性流动,由于老路堤的应力扩散作用,老路基的附加应力比新路基要小很多,而且老路基已经经过多年的固结,性质得到明显的改善,对新路基软土起到侧向限制的作用, 因此,塑性区主要是位于新路基,而且位移方向主要是向公路外侧。对于复合地基处理后的路基,新路荷载通过刚度较大的桩体传递到模量相对较大的下卧层,软土层附加应力小,发生塑性流动的区域也小,因此,软土层侧向位移比未经处理要小,而深层土体侧向位移大。
通过天然地基和复合地基法拓宽的变形性状对比入手,研究了复合地基法拓宽高速公路沉降和差异沉降的影响因素,得到了如下结论:
(1)复合地基法对减小高速公路拓宽产生的附加沉降和差异沉降有很明显的作用,新老坡脚断面的水平位移也得到很好的控制。
(2)天然地基中的软土层和下卧层模量对复合地基法控制沉降影响明显,但对差异沉降的控制影响不大;浅层软土水平位移对软土模量的变化比较敏感,下卧层水平位移受到软土模量变化的影响很小;下卧层模量增加使得老路地基表面减小明显,而新路地基表面变化很小,路堤表面水平位移明显减小,下卧层侧向位移减小,而软土层侧向变化很小。