曝气策略对膜面剪切力的影响机制及其优化

曝气冲刷是浸没式MBR工艺不同于常规活性污泥法工艺的关键特征,然而现行规范的曝气系统设计与运行比较粗放,缺乏气泡尺寸模拟优化方法。以可直接观测的工程规模(500 m3·d-1)膜生物反应器为研究对象,对穿孔管角度进行了优化研究,并用群体平衡模型(Population Balance Model,PBM)模型模拟污泥混合液不同粘度下的内部气泡分布情况。结果表明：穿孔管角度垂直向下、60°、45°、30°、垂直向上在膜面产生的平均剪切力分别为1.74、1.46、1.19、1.38、1.67 Pa,这表明曝气角度最优为垂直向下。0.3%、0.5%和0.8%浓度的羧甲基纤维素钠(Carboxymethyl cellulose,CMC)下产生的平均剪切力分别是1.51、1.92、2.24 Pa,气泡直径逐渐增大。且气泡尺寸越大、流速越大,分布越均匀。基于0.3%、0.5%CMC的速度实验结果与PBM模拟结果基本吻合。该研究结果可为MBR技术的工艺优化和系统控制方法提升提供参考。     

超声对污泥流变性及絮凝脱水性的影响

采用旋转粘度法研究了活性污泥体系的流变特性,考察和比较了超声处理前后污泥粘度及过滤比阻的变化,并就超声处理污泥的絮凝脱水性能进行了相关测试和分析.结果表明,随剪切速率的增大,污泥表观粘度降低,流动性增大,表现出流体变稀;污泥的流变特性反映出其胶状网络结构具有相对稳定性,污泥对水的结合能力强,因此,其过滤比阻高、脱水性能差;在固定频率25 kHz条件下,低声能密度(0.10～0.15W·mL-1)、短时间(2～3 min)超声处理可有效降低污泥表观粘度及过滤比阻;在絮凝剂(PDMDAAC)投量为污泥干固体质量(TS的)0.5%时,超声处理污泥的过滤比阻与滤饼含水率可分别降低至最小值0.18×109s2·g-1和65.7%.实验结果表明,将超声与絮凝剂结合用于污泥调理是可行的.     

八面河普通稠油黏温和流变特征研究

以胜利油田八面河普通稠油为研究对象,利用Brookfield DV-2T流变仪开展稠油流变性测试和黏温测试与分析,明晰了胜利八面河油田普通稠油在不同温度、压力及剪切速率条件下的黏度变化规律,并利用三参数流变模式进行拟合。研究结果表明,八面河普通稠油流变特征曲线为一条不过坐标原点的曲线,在一定剪切速率和剪切应力范围内是非线性的,具有非牛顿流体特征,本区原油符合宾汉流和幂律流变模式;随着剪切速率的增大,稠油黏度变小最后趋于稳定,具有剪切变稀的特性;同一剪切速度下原油黏度随着温度降低而大幅度升高,非牛顿流体特征表现越显著。     

污泥水煤浆的基础特性研究

通过与纯水煤浆的对比实验,分析了污泥添加量对水煤浆流变性、稳定性及燃烧等基础特性的影响。结果表明,在污泥添加比例为5％～10％,分散剂用量为0．6％～1．2％,稳定剂用量为0．1％的情况下,可以得到流变性和稳定性良好的污泥水煤浆。随着水煤浆中污泥添加比例的提高,着火温度T1降低,燃尽温度提前,燃烧特性变好。管式炉中燃烧实验表明,试样中硫析出率随温度的升高而增大,而污泥水煤浆比纯水煤浆具有更好的固硫效果。     

规模化城市污水处理厂沉淀池模拟优化

高效沉淀池广泛应用于市政污水处理厂,其表面负荷是沉淀效率的关键指标。为将实际工程表面负荷稳定提升到12 m·h^-1,采用计算流体力学方法,模拟优化了高效沉淀池的负荷。结果表明,污泥特性和几何构型的协同关系是提高沉淀池表面负荷的关键。宽下降区、长挡墙有利于提升流场的均匀性,但远端出水堰的污泥流失风险限制了表面负荷提升。优化的挡墙长度、上升区/下降区(1/2.65)之比等几何构型特征,能够减少积泥斗污泥扰动,改善总体流场均匀性,从而将表面负荷提高到11～12 m·h^-1。污泥沉淀过程中的流变特性和流动本构认识不足,限制了表面负荷的进一步提升。上述结果提升了高效沉淀池工程负荷,深化了对高效沉淀池流态的认识,亦为污水处理系统的减污降碳协同增效提供运行优化工具及案例参考。     

剩余污泥处理处置过程中的流变学问题

城市污水处理厂的广泛建设和运营导致剩余污泥产生量急剧增加并引发了新的环境问题,而如何妥善处理处置剩余污泥则成了国内外环保届普遍关注的问题。由于剩余污泥非牛顿流体的属性,流变行为在其处理处置的过程中起着重要影响作用,特别是在污泥脱水、化学调理、厌氧消化和管道输送等环节。文章通过从剩余污泥处理处置所涉及到的流变学问题出发,分析了剩余污泥流变行为在优化"厌氧消化、管道运输、分形结构、污泥脱水"等环节的指导性作用,总结归纳了当前相关方面研究存在的问题,并提出进一步关注的研究方向。     

海上超高温高压钻井井筒温度压力场耦合研究

为研究海上超高温高压钻井井筒温度压力的变化规律,基于流体力学和传热学理论,考虑超高温高压井筒环境对钻井液密度以及钻井液流变参数的影响,建立海上超高温高压钻井井筒温度压力耦合预测模型,并利用实例井现场随钻数据进行模型验证,分析正常钻进期间井筒温度压力的变化规律。研究结果表明：对井筒温度而言,钻井液流变性变化的影响大于钻井液密度变化的影响,耦合计算温度结果要大于不耦合计算的温度值,且两者之间的温差随井深的增加越来越大;对井筒压力而言,钻井液密度变化对当量循环密度ECD(equivalent criculating density)的影响要大于流变性对ECD的影响,且耦合计算的ECD要小于不耦合计算的ECD值。该耦合模型可以提高井筒温度压力的预测与控制精度,并降低超高温高压地层窄密度窗口中的安全钻进风险,研究结果对超高温高压钻井精准的井筒温度压力预测及控制具有重要意义。     

水力空化对褐煤水煤浆流变特性影响的试验研究

介绍了水力空化作用机理,研究了水力空化作用对褐煤水煤浆粘度的影响,探讨了空化后浆体内存在气泡的形态及影响关系。试验结果表明:水力空化处理后的水煤浆浆体流动性变好,水煤浆的粘度特性已由假塑性流体变成了类似牛顿流体;速度梯度为100 s-1时的粘度指标由320 mPa·s提高到340 mPa·s,速度梯度为30 s-1时的粘度指标由420 mPa·s提高到850 mPa·s,30μm以下的细粒级含量明显高于空化前粒级的含量;水力空化作用在水煤浆中引入了大量不易消失的圆形微细气泡,气泡的占位作用提高了水煤浆粘度和稳定性,微细气泡的布朗运动破坏了颗粒之间的静电力吸附,圆形微细气泡成为水煤浆浆体流动过程中的润滑剂并改善水煤浆流变性能。     

Ca2+和PAM 对污泥流变性和脱水性能的影响

研究了Ca2+和聚丙烯酰胺(PAM)在污泥调理过程中对污泥流变行为和脱水性能的影响,通过对粘度、毛细吸水时间(CST)、比阻(SRF)等参数的测量,发现Ca2+单独作用时对污泥脱水性能的提高不大,而不同含量的Ca2+和PAM混合后,对污泥的流变行为和脱水性能都有不同程度的影响,发现20 mg/L的PAM连同140%DS的Ca2+对污泥共同进行调理时,体系表观粘度最低,脱水性能最好,同时经济成本也较低.研究表明,还不能肯定地得出可用体系的表观粘度作为调理剂最佳投加量的控制指标.