加热及CaO预处理对市政脱水污泥流变特性的影响研究

采用旋转黏度仪研究污泥在恒定及变剪切速率条件下的表观黏度变化规律,探讨了CaO添加剂、加热和高温预处理对污泥表观黏度及流变性的影响规律。结果表明:向污泥中加入一定含量的CaO试剂及提高污泥温度均能显著降低污泥的表观黏度。当向污泥中加入1%、3%及5%的CaO后,污泥表观黏度值分别减小41.0%、61.0%、69.7%。CaO试剂、加热及高温预处理对污泥流变特性影响显著,Power law(PL)模型对不同工况下的污泥流变曲线均有较优的拟合效果(R~2>0.9)。在常温及加热条件下,随着CaO含量升高,污泥的非牛顿性也逐步提高,呈现更显著的剪切变稀特性;而经过高温预处理后,污泥的非牛顿性则随CaO含量升高而逐渐降低,在5%CaO时的流动特性已接近牛顿流体。     

餐厨垃圾中温干式厌氧消化污泥的流变特性研究

以半连续式和序批式餐厨垃圾厌氧消化产生的污泥为研究对象,考察温度(T)、含固率(TS)和剪切速率(γ)对消化污泥流变性的影响.使用旋转粘度计测定污泥动力粘度,测定时温度范围20~70℃,消化污泥TS分别为21.41%~29.54%(半连续式)、12.09%~22.48%(序批式).试验结果表明:污泥流动性随温度升高而增强,随温度降低而减弱,且温度变化会对污泥流变性造成不可逆的影响;同一剪切速率下,污泥的动力粘度随TS含量增高而变大;粘度曲线说明厌氧消化污泥为非牛顿流体,具有剪切变稀的特点;通过剪切应力的上升曲线和下降曲线可判断厌氧消化污泥为时间相关性流体,动力粘度-时间曲线进一步说明污泥为触变性流体;TS12%时,有必要设置搅拌系统,剪切速率控制在10.4~20.9 s-1较为合适;污泥的TS含量越高,温度、TS和剪切对流变性的影响越明显.试验可为厌氧消化反应器的搅拌系统和热交换系统设计提供一定的基础数据.     

对影响热水解污泥临界剪切应力主要因素的实验研究

热水解广泛应用于污泥厌氧消化的预处理之中,研究热水解污泥临界剪切应力的主要影响因素,准确预测污泥流变特性,对后续厌氧反应器的有效运行是十分必要的.本文研究了预剪切强度、温度(15~85℃)、浓度(8.6%~15.6%)、剪切速率范围(0.01~1000 s-1)对热水解污泥临界剪切应力的影响.实验采用含固率(Total solid,简称TS)8.6%TS15.6%的热水解污泥,在0.01~1000 s-1的剪切速率范围内对热水解污泥进行流变特性的测试.结果发现:流动曲线中是否出现临界剪切应力与污泥浓度和剪切速率范围有关,与预剪切强度及温度无关.对于160℃-30 min的热水解污泥而言,当TS10%时,流动曲线符合Herschel-Bulkley模型;当TS=10%时,在0.1~10 s-1内开始出现临界剪切应力将流动曲线分为两部分;TS10%时,流动曲线符合改进的Herschel-Bulkley模型.     

低温热水解处理对污泥流变特性的影响

流变特性对污泥处理至关重要,广泛应用于厌氧消化反应器、泵送运输、热交换器及污泥脱水等的设计。系统研究了低温热水解预处理对污泥流变特性的影响,结果表明:热水解过程中COD增溶与热历时呈对数关系。热水解48h后污泥的流变曲线均符合Power law模型,流动性显著增强。低剪切速率范围内热水解污泥的黏度较原污泥有所降低,但在高剪切速率范围内黏度却略有增加。热水解后污泥极限黏度的增大与s COD(溶解性化学需氧量)的释放呈线性关系,表明污泥流变有望成为评价热水解效率的新工具。热处理造成的污泥极限黏度、流变指数(n)的增大及稠度系数(k)的降低与温度均呈直线关系。当热水解温度为80℃时,n值增大、k值降低与热历时均呈良好的对数关系。     

絮凝剂对污泥悬浮液流变性影响的实验研究

基于流变学理论,分析了CPAM、PAC、FC三类絮凝剂对调理污泥的流动性和粘度的影响。结果表明:污泥悬浮液属于有屈服值的假塑性非牛顿流体;在低剪切速率下,絮凝剂浓度与污泥悬浮液的粘度呈正相关,但在高剪切速率下,絮凝剂浓度对污泥悬浮液的粘度影响甚小;在低剪切速率下,有机絮凝剂CPAM比无机絮凝剂PAC和FC对污泥悬浮液粘度的影响更大;无机絮凝剂浓度与悬浮液剪切应力负相关,而有机絮凝剂浓度与悬浮液的剪切应力整体呈正相关性;高剪切速率下的污泥悬浮液流体更加具有牛顿流体的性能。     

污泥厌氧消化系统消化原料流变特性研究

考察了4种污泥厌氧消化原料的流变特性,研究了原料浓度、温度以及添加餐厨垃圾等因素对污泥流变特性的影响,以期为厌氧消化工艺的设计及设备选用提供基础参数.试验结果表明,脱水污泥、脱水污泥与餐厨垃圾混合物、剩余污泥、剩余污泥与餐厨垃圾混合物4种原料均为假塑性流体,且符合幂律方程.随消化原料固体浓度由1%增至10%,原料黏度升高.剩余污泥和剩余污泥与餐厨垃圾混合物在TS=3%时流变指数最大,而脱水污泥和脱水污泥与餐厨垃圾混合物在TS=5%时流变指数最大.添加餐厨垃圾可以改善污泥的流变特性,使得混合液的流变指数较纯污泥有不同程度的升高,使其更接近牛顿流体.随着温度由15℃升高到55℃,4种原料的黏度呈线性趋势降低,流变指数则逐渐升高,其中脱水污泥的黏度对温度变化最为敏感.     

卡波姆凝胶模拟消化污泥流动性能分析

选用卡波姆-940凝胶溶液,根据同流体流动相似准则分别从密度和流变学参数来分析卡波姆-940透明溶液作为消化污泥相似溶液的可行性。采用质量法和流变仪分别测量不同浓度污泥和添加葡萄糖的卡波姆-940溶液密度和流变特征。结果表明,对污泥和添加葡萄糖的卡波姆-940溶液采用H-B模型进行拟合,拟合度均在0. 96以上。不同含水率污泥与不同质量分数的葡萄糖-卡波姆溶液流变曲线决定系数R_1(动力黏度)均在0. 95以上,R_2(剪切应力)均在0. 93以上,二者均为典型的非牛顿流体。等同性分析表明:在显著性水平α=0. 05时,2种流体中以流变特性(极限黏度)和密度为参数的双侧t检验不具有差异性,符合同流体流动相似准则。故添加葡萄糖的卡波姆-940透明溶液可以作为污泥的相似溶液,为可视化研究污泥等不透明生物质流体在厌氧消化器内的流场分布奠定基础。     

基于携砂试验的稠油水平井防砂埋风险生产优化研究

稠油水平井出砂后发生井筒砂埋是造成油井产能下降、作业成本增加的关键原因之一,研究稠油水平井中地层砂的运移规律,可为稠油水平井生产设计提供依据。通过水平井携砂能力试验,测量不同稠油黏度和稠油比例条件下水平井筒中地层砂的临界携砂流速,定义了稠油比例黏度系数和稠油极值比例黏度系数,探究稠油黏度和稠油比例对水平井筒中地层砂运移的综合影响。结果表明:增加稠油比例或稠油黏度,水平井筒中地层砂临界携砂流速均会先降低后趋于稳定并呈现轻微上升的变化趋势,水平井筒中地层砂临界携砂流速随稠油比例黏度系数先降低后增加,且存在一稠油极值比例黏度系数使得地层砂运移的难度和砂埋风险最低。基于试验结果提出一套用于稠油水平井开采时防砂埋风险的生产优化方法,即通过测试地层砂对应的稠油极值比例黏度系数,对油井实际稠油比例黏度系数进行调整,以降低地层砂在水平井筒中沉积的风险。现场应用结果表明:该优化方法可有效降低井筒砂埋的风险,对于提高油井经济效益、保证油井稳产高产具有一定的指导意义。     

高温下复合材料螺栓接头强度的试验研究

目的研究高温环境对树脂基复合材料螺栓连接接头的强度和破坏模式的影响规律。方法以T300/BMP316复合材料为研究对象,在室温~310℃范围内对不同宽孔比的螺栓连接接头开展拉伸试验研究。结果获得了不同宽孔比、不同温度环境下树脂基复合材料螺栓连接接头强度和破坏模式的变化规律。结论不同宽孔比螺栓接头试件的载荷-位移曲线既具有共性特征,又具有明显的差异。宽孔比对复合材料螺栓接头的拉伸强度和破坏模式均具有明显的影响,在相同温度下,接头的拉伸强度随着宽孔比的增大而下降,其破坏模式将由拉伸-挤压破坏逐步向剪切-挤压破坏转变,宽孔比越大,拉伸破坏模式占的比重越小,而剪切破坏占的比重越大。试验温度虽然没有改变同一宽孔比复合材料螺栓接头的破坏模式,但对其拉伸强度影响明显,相同宽孔比下复合材料螺栓接头静载强度随着温度的升高而降低,这是由于随着温度的升高,树脂基体的性能下降明显,使得接头中更易出现拉伸破坏和挤压破坏等,进而大大降低了复合材料螺栓接头的强度。     

用于直升机蒙皮修复的EA9396和HT6119胶粘剂的环境适应性研究

目的 通过测试不同胶粘剂在不同温度及不同环境介质中的粘结强度,研究胶粘剂的环境适应性,为直升机复合材料胶接维修提供工艺参考和数据支撑。方法 选取HYSOLEA9396（美国汉高）和HUITIAN HT6119（中国回天）2种胶粘剂,测试其黏度、适用期、挥发性、玻璃化转变温度、拉伸强度、弯曲强度和压缩强度等基本性能,并使用金属–金属胶接方式,在不同温度下和不同环境介质（普通大气、水、航空液压油、RP-3煤油、盐雾和湿热）中,测试其拉伸剪切性能。结果 随温度升高,2种胶粘剂的拉伸剪切性能均发生下降。在121℃前,HT6119胶粘剂的拉伸剪切性能优于EA9396胶粘剂;121℃（含）至149℃间EA9396胶粘剂拉伸剪切性能优于HT6119胶粘剂;当温度上升至177℃时,两者的性能相当。2种胶粘剂在不同环境介质均有较好的胶接性能,HT6119胶粘剂除了在航空液压油和盐雾条件下的拉伸剪切性能略低于EA9396胶粘剂外,其他环境条件下都优于EA9396胶粘剂。结论 EA9396和HT6119胶粘剂的拉伸剪切性能均随温度升高而下降,EA9396在中低温下的胶粘性能较好,HT6119在高温条件下胶粘...