污泥壁面滑移影響因素試驗(yàn)研究.pdf

1、關(guān)于壁面滑移機(jī)理從20世紀(jì)至今是流變學(xué)研究的熱點(diǎn)之一，但目前對(duì)復(fù)雜流體壁面滑移的研究，國(guó)外大多是針對(duì)純聚合物，國(guó)內(nèi)大多是針對(duì)水煤漿，還鮮有關(guān)于污泥壁面滑移的報(bào)道。長(zhǎng)久以來(lái)，污泥的處置一直是制約污水處理廠正常發(fā)展的主要問(wèn)題之一。我國(guó)在實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)開(kāi)展了將污泥作為試驗(yàn)對(duì)象的研究，從輸送角度將污泥看成是高濃度黏稠物料的一種。高濃度黏稠物料的管內(nèi)流動(dòng)結(jié)構(gòu)和阻力特性是由流體流變特性和壁面滑移特性共同支配的。壁面滑移對(duì)流體的不穩(wěn)定性和流量影響較大，在

2、一定條件下，可以使流體在管壁上的速度不為零，從而達(dá)到減小流體輸送阻力、提高輸送效率的目的。
　　 壁面滑移是一個(gè)復(fù)雜的現(xiàn)象，影響因素很多，以平行板旋轉(zhuǎn)流變儀(AR2000)為主要工具，并借助高速攝像機(jī)，在穩(wěn)態(tài)與動(dòng)態(tài)剪切模式下對(duì)脫水污泥是否存在滑移現(xiàn)象以及影響壁面滑移的可能因素展開(kāi)試驗(yàn)研究。本文主要取得的成果如下。
　　 (1)穩(wěn)態(tài)剪切流試驗(yàn)中，采用直線標(biāo)記法觀察滑移現(xiàn)象，考察了應(yīng)力/應(yīng)變數(shù)據(jù)對(duì)平行板間距的依賴(lài)性，同時(shí)研究

3、峰值掃描時(shí)間/應(yīng)力曲線的趨勢(shì)。結(jié)果表明，隨著應(yīng)變?cè)龃?，含水?0％的污泥，剪切應(yīng)力在某一處發(fā)生分叉，即剪切應(yīng)力依賴(lài)于間距，說(shuō)明發(fā)生了滑移現(xiàn)象，同時(shí)將其用來(lái)研究臨界剪切應(yīng)力以及計(jì)算滑移速度的大小，擬合出剪切應(yīng)力和滑移速度的公式。而含水率87%的污泥在試驗(yàn)范圍內(nèi)應(yīng)力/應(yīng)變曲線重合較好，即沒(méi)有滑移發(fā)生。同時(shí)對(duì)含水率80%的污泥在不同剪切速率下進(jìn)行了Ss和60s的掃描,5s與60s情況下剪切速率分別于大于10s-1和0.5s-1時(shí)時(shí)間/應(yīng)力曲線

4、出現(xiàn)峰值情況，即均有滑移現(xiàn)象發(fā)生。從而可以得到濃度、剪切速率和時(shí)間均對(duì)滑移有一定影響。
　　 (2)動(dòng)態(tài)剪切流試驗(yàn)中，分析了應(yīng)力總波形，應(yīng)變?chǔ)?=6.28，應(yīng)力幅值隨時(shí)間逐漸下降，然后保持平衡。γ0=0.1，應(yīng)力幅值始終保持恒定。隨后對(duì)含水率80%的污泥進(jìn)行不同角頻率、溫度三種間距下應(yīng)變掃描，不同角頻率下剪切應(yīng)力在線性區(qū)以及非線性區(qū)的前一階段重合得較好，在非線性區(qū)某處分叉，而分叉點(diǎn)處的剪切應(yīng)力和應(yīng)變不是恒定的，與角頻率有關(guān)，這表

5、明壁面滑移不僅與剪切應(yīng)力有關(guān)，還可能與應(yīng)變、角頻率等有關(guān)。因此使用臨界剪切應(yīng)力不能解釋壁面滑移的發(fā)生。一定溫度范圍內(nèi)(27～35℃)，發(fā)生間距依賴(lài)性，但是分叉點(diǎn)大概相同，即溫度對(duì)污泥滑移影響甚微。
　　 (3)對(duì)污泥在不同材質(zhì)（鋁、不銹鋼和黃銅）夾具上做了穩(wěn)態(tài)剪切試驗(yàn)，分別用滑移速度和滑移長(zhǎng)度表征壁面滑移程度，發(fā)現(xiàn)夾具的表面能對(duì)于污泥壁面滑移有重要影響。不同材質(zhì)下，滑移速度不同，即滑移速度在不同材質(zhì)的夾具下：不銹鋼>銅>鋁。這符