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河海大学朱伟课题组技术支撑
 点击数:6525次 添加时间:2015-10-23 [打印] [关闭] [收藏]

    朱伟课题组是由河海大学环境学院朱伟教授和另外6名有博士学位的年轻教师组成的学术团队。根据每一个老师的研究背景,课题组的研究方向涉及到河流、湖泊的水环境问题、水生态修复问题、污水厂污泥处理问题、湖泊底泥处理问题、盾构隧道施工问题等方面。老师的学科分布在环境工程、市政工程和岩土工程的学科点,是注重于在交叉、边缘学科展开研究的研究团队。课题组曾经承担过国家“十五”重大科技专项–《镇江水环境质量改善与生态修复技术研究及示范》”863″项目、国家自然科学基金、江苏省重点基金等重要项目,有一定的学术影响。课题组的老师、研究生强调团队精神,通过几年努力形成了良好的学术氛围和研究环境。通过多年的条件建设,课题组形成了较为完善的办公、实验、管理系统,在人才培养、科学研究方面体现”系统、深入、踏实”的风格。为了保障人才培养的质量,设立硕博连读奖学金和研究生辅助科研(RA)制度,积极推动研究生出国交流等活动。课题组希望能在科研、教学、人才培养方面经过更多的努力,作出更大的成就。

 

朱伟课题组现阶段主要有五个大的研究方向。


(1) 盾构隧道施工技术与设计理论
    课题组在盾构隧道技术上主要研究土压平衡和泥水盾构的开挖面稳定机理、泥水盾构成膜机理、基于宾汉姆流体的壁后注浆体固结—胶结理论、泥水盾构的高压多相“土-泥-水”平衡理论及控制、开舱技术等。并参与了众多重大课题有(1)国家973重大项目《高水压越江海长大盾构隧道工程安全的基础研究》的课题3-《高压多相“土-泥-水”平衡理论及控制》;(2)南京纬三路过江通道泥水盾构泥浆成膜、开舱稳定性及壁后注浆性能研究;(3)扬州瘦西湖隧道全粘土地层泥水盾构高效施工技术研究;(4)南京长江隧道泥水盾构泥浆及成膜技术研究;(5)南水北调《盾构隧道开舱及维护技术研究》。
(2) 疏浚淤泥的资源化利用理论与技术
    我国许多的水利工程、环境工程都涉及到到河湖底泥的疏浚及处理问题。淤泥带来的问题主要有:含水率高、固 结排水缓慢、承载力低,无法直接用于工程填土;每年产生量极大,传统陆地弃置长期占用了大量的土地资源;河湖被人为污染后,重金属与有机质通常富集于底泥中,随意弃置将会造成二次污染。因此针对以上问题,以河湖底泥减量化、无害化、资源化为目标,课题组展开了如下几个方面的研究。
• 淤泥的固化及固结理论与技术
疏浚泥按设计要求添加不同含量、配比的固化材料后能满足填方、筑堤、路基等各种土方工程的要求。但是现有的技术存在处理后固化淤泥初期强度较低的问题,使得固化处理周期过长,增加临时堆放地占用面积。针对这一问题,需基于水分转化原理研发快速早强型固化剂,以缩短周期,降低处理成本,提高处理效果。淤泥自重固结过程缓慢,主要是受粘土细颗粒絮凝作用的影响。为了明白这一物理过程的机理,需要对淤泥沉降固结过程中粒径分布变化规律、不同阶段的过程、有效应力形成规律等方面进行探索。
• 淤泥中污染物的稳定化理论与技术
污染淤泥稳定化的主要目标是研发出能改变污染物的形态以促进污泥稳定无害化的控制型钝化剂,以防止处理后的土材料、土壤化应用过程中产生二次污染。主要从钝化处理对疏浚污泥内污染物形态的影响及影响机理,以及钝化后疏浚污泥内污染物形态与污泥物浸出性之间的关系进行研究。
• 泥水分离及快速混凝沉降技术
现有的泥浆浓缩方法有通过旋流分离、板框压滤的泥水分离技术,或者在堆场中进行沉淀、储存技术。这些技术大部分存在占用土地面积大、处理成本高、设备投入大等问题。为了达到泥浆快速浓缩的目的,需根据粒径-滤层的匹配关系和真空抽滤的原理,研发对泥浆进行快速浓缩的方法。另一方面,研发泥浆快速混凝添加剂,加速淤泥的固结排水,以提高处理的效率。
• 淤泥及超软地基的承载力
新近吹填淤泥堆场表面呈流塑状态,性质上处于粘滞性流体与饱和软土之间,承载力极低,人与机械很难直接进场施工。目前主要有铺设垫层和浮船两类方法,都可以归结为在超软弱淤泥表面放置荷载的问题。研究淤泥堆场表面能够承受多大荷载、承载的原理和计算方法,对于工程应用有重要的价值。
(3) 污水厂污泥的处理理论与技术
    结合我国当前的国情、污泥处理和处置发展方向及脱水污泥的特性,课题组提出了三阶段的研究方向:短期内实现污水厂污泥无害化处理-污泥固化/稳定化处理技术研究、中期实现污水厂污泥减量化处理-脱水污泥深度脱水技术研究、长期实现污水厂污泥资源化利用-脱水污泥超临界水气化产氢及资源化利用研究。
• 污泥固化/稳定化处理技术研究:
固化/稳定化技术就是将流塑状污泥处理成固体状土,即通过添加材料改变污泥的物理性质(如提高强度、降低含水率、降低渗透性)和化学性质(如改变污染物形态,构建封闭系统、降低污染物迁移能力)。从而实现经过固化/稳定化处理后的脱水污泥达到填埋处理的要求。
• 脱水污泥深度脱水技术研究:
脱水污泥深度脱水技术研究是基于污泥中水分形态及土工砂井排水原理,通过添加剂改变脱水污泥中水分形态,将细胞内水转化为细胞外水及自由水,并通过增加排水通道加速排水,实现脱水污泥深度脱水、降低含水率,达到脱水污泥减量化目的。
• 脱水污泥超临界水处理及资源化利用研究:
超临界水处理技术:充分利用污泥中高含水量,将这部分水在高温(~400℃)和高压(>22.1MPa)条件下,形成具有高溶解能力、高分解能力的超临界水,将污泥中的有机物转化为氢气;将污泥中有毒有害物质稳定化、无害化;将污泥中营养盐物质(氮和磷)分离回收,实现污泥资源化利用。
(4)蓝藻群体化及爆发机理研究
    针对我国富营养化及蓝藻暴发这一严重的环境问题,围绕蓝藻群体构造形成、维持的机理,研究水动力的作用、浮游植物竞争的作用,浮游动物捕食的作用,微生物对群体的作用,揭示群体化形成的条件。通过群体化的形成条件揭示蓝藻暴发机理,进一步为确定抑制蓝藻暴发的方法提供基础性的支撑。并在蓝藻群体评价方法的研究、太湖蓝藻群体形态特征及演变规律研究、蓝藻群体形成的影响因素及机理研究、蓝藻群体形成对上浮机制的影响等方面进行了深入的研究。
(5)人工湿地污水处理技术研究
    人工湿地由于其独特的景观、生态功能以及低廉的基建运行费用在水环境治理工程中得到了广泛的应用。虽然人工湿地对有机物和悬浮物等的去除效果较为理想,但仍有一些缺点。针对目前人工湿地应用上存在的热点问题我中心展开了以下研究方向。
• 湿地堵塞机理及防治技术研究
垂直流人工湿地因其充分利用了湿地空间,发挥了基质—植物—微生物间的协同作用,使污水处理效果得到大幅度提高,但正是其结构和水流特征,容易发生填料堵塞问题,使湿地不能发挥应用的处理功能,同时产生二次污染。探索了解决堵塞的一种新方法—溶脱法。用碱类(氢氧化钠)、酸类(盐酸)、强氧化剂类(次氯酸钠)三类溶脱剂对人工湿地堵塞单元模型进行溶脱,有效孔隙率和渗透系数都有明显的提高,可以使渗透系数恢复到原来的60%-70%。
• 人工湿地植物释氧规律研究
人工湿地中各种有机污染物的好氧降解和氨氮化合物的硝化过程,氧都是重要的限制性因子,在湿地系统中,植物释氧是一重要的氧源。植物根系释氧速率呈周期性日变化,随着光强的变化呈单峰曲线分布。
• 生物膜法强化表面流人工湿地处理技术研究
湿地系统内的微生物群落对污染物的降解去除起着主要作用。通过在表面流人工湿地表层增设一定厚度的生物膜载体,为微生物提供更多附着位置,进而增加系统微生物量,提高系统的水质净化能力。

 

 

 

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