張 麗

（山西水利職業(yè)技術學院，山西 太原 030027）

污泥來自污水處理流程中的許多環(huán)節(jié)。污泥的處置是城市生態(tài)環(huán)保良性循環(huán)的必然，它直接影響到城市環(huán)境衛(wèi)生、人民生活健康的各個環(huán)節(jié)，是制約污水處理廠正常發(fā)展的主要問題之一。目前，傾向于將污泥處理單元建造在較遠的地方，輸送成為處置污泥的重要紐帶，與傳統(tǒng)的輸送方式相比，管道輸送污泥成為可供選擇的必然方式之一。

國外使用管道輸送污泥歷史較長，污泥長距離管道輸送始于英國伯明翰，該系統(tǒng)管長約6 km，管徑225 mm。后來，在歐美和日本等國相繼建成一些管輸系統(tǒng)。這些系統(tǒng)輸送污泥的濃度一般較低（如1%～2%左右），像輸送清水一樣進行處理，輸送效率不高。

國內(nèi)目前沒有輸送實例，但北京中礦機電工程技術研究所對三種高濃度黏稠物料煤泥（含水率30%）、造紙廢渣污泥（含水率40%）和城市污泥（含水率80%）進行輸送試驗和測試研究，表明了高濃度污泥管道的輸送是可行的。但高濃度污泥的遠距離輸送關鍵技術和影響機理尚未開展研究，其污泥在輸送管道內(nèi)表面滑移特征和運動規(guī)律并不清楚。

高濃度污泥的流動結構和阻力特性是污泥管道輸送的核心，它由流變特性和滑移特性共同支配，直接影響污泥輸送的特性。從國內(nèi)外研究進展來看，目前未見污泥壁面滑移特性和流變特性機理研究成果報道，傳統(tǒng)理論無法指導生產(chǎn)實踐。文章通過試驗研究污泥的壁面滑移特性，為研究污泥管道內(nèi)流動的減阻，降低輸送中的能耗提供理論基礎。

1 實驗方案

1.1 實驗材料及預處理

試驗材料污采用污水處理廠最終環(huán)節(jié)的脫水污泥，考慮濃度影響，濃度選用含水率80%和87%的污泥。試驗前，對樣品進行均質化處理，在以500轉/min的速度旋轉攪拌器中混合，然后停頓0.5 h。

1.2 實驗儀器

試驗儀器采用旋轉流變儀。夾具為平行板，間距0.4~3 mm。通過循環(huán)水浴溫控裝置設定所需溫度值，在恒溫條件下進行旋轉流變實驗。試驗前將樣品在預定溫度下預熱5～10 min，以消除熱和應變歷史。

1.3 實驗方案

試驗考慮了兩種濃度（含水率80%，87%）的流變特性和滑移特性。每組試管重復至少3次，以防止擾動對結果造成的干擾。

2 結果分析

2.1 流變特性

對含水率80%的污泥進行粘度測試，隨著剪切速率的增加，粘度值呈下降趨勢，即剪切速率增大年度降低，有利于管道輸送，如圖1和圖2所示。

圖1 含水率80%的污泥流變特性曲線

2.2 滑移特性

2.2.1 滑移現(xiàn)象

壁面滑移檢測方法多種多樣，文章通過標記技術顯示法觀察污泥的滑移現(xiàn)象。借助高速攝像機記錄污泥隨旋轉流變儀流動情況，觀察到含水率80%的污泥發(fā)生滑移現(xiàn)象。

圖2 含水率80%的污泥粘度曲線

2.2.2 濃度對壁面滑移的影響

對含水率80%和含水率87%的污泥通過依賴間距表觀剪切速率法，在三種不同間距下進行穩(wěn)態(tài)掃描。如圖3，含水率87%的污泥在不同間距下，應力/應變曲線重合。如圖4，含水率80%的污泥不同間距下，應力/應變曲線發(fā)生了分叉，相同應力下，應變發(fā)生變化，表明有滑移發(fā)生，即滑移提供了一定應變。

3 結論

第一，對含水率80%的污泥進行流變掃描，觀察到粘度隨著剪切速率增大而降低，為管道輸送提供了有力依據(jù)。第二，采用標記技術顯示法借助高速攝像機觀察到含水率80%的污泥發(fā)生了滑移，同時對含水率80%和含水率87%的污泥進行穩(wěn)態(tài)剪切掃描，濃度大的污泥應力/應變曲線發(fā)生分叉，相同應力下，應變值發(fā)生改變，表明含水率80%的污泥發(fā)生了滑移，即滑移提供了一定的應變，為減阻提供了依據(jù)。

圖3 含水率87%的污泥應力/應變曲線（25℃）

圖4 含水率80%的污泥應力/應變曲線（25℃）