含油污泥的流变特性试验研究-论文.pdf

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1、含油污泥的流变特性试验研究朱嘉卉’。金余其，郑晓园，陈洪永，单君郎，胡跃龙(1．浙江大学热能工程研究所能源清洁利用国家重点实验室，浙江杭州310027；2．浙江省普洛康裕制药有限=一．一n～一～．一吾(rI1一X公司一，浙一协～u^h_皂_江．一～一m东一～hd阳e3一．E～2m一r21一～b∽一，m18)～一d一一au胂一～咖一．一．一．一～一m一n¨．一．『一．S一叶_摘要：针对舟山三种含油污泥样品，研究了温度、剪切速率、含渣率等参数对含油污泥流变特性的影响。通过幂律本构方程对实验数据进行分析处理，发现含油污泥在剪切速率增加时，剪切应力

2、增加，粘度减小，含油污泥逐渐由假塑性流体向宾汉流体转变；温度越低，含油污泥的粘度越大且维持假塑性流体能力增强；含油污泥的含渣率越高，样品的非牛顿性越强，粘度值也越高。关键词：含油污泥；流变特性；幂律本构方程中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1004—3950(2014)02—0052—05含油污泥产生于石油的勘探开发和石油化工相关理论和提供试验依据。行业。据统计，我国每年平均产生80万t罐底1含油污泥流变特性的实验泥、池底泥。其中，胜利油田每年产生的含油污泥在10万t以上，大港油田每年约产生15万t1．1实验设备油泥，河南油田每年

3、产生约5万t含油污泥。用于测量含油污泥流变特性的实验装置为含油污泥中不仅含有大量芘、蒽、酚类、苯系物等HakkeVT550旋转粘度计。HakkeVT550旋转粘有恶臭的有毒物质，还含有大量的病原菌、寄度计主要用于测量牛顿流体和非牛顿流体的流变生虫(卵)、锌、铜、汞、铬等重金属，盐类以及多氯特性，可以准确测量出屈服应力、粘度等。联苯、二恶英、放射性核元素等难降解的有毒有害HakkeVT550旋转粘度计的工作原理见图1，物质。此外，含油污泥中还含有lO％～50％的被测物质放置在测量转子系统的测量狭缝中，转子矿物油。因此，对含油污泥的处理利用，既

4、防止环以一个预设的速度(n)旋转，被测物质对此转动产境污染，也是资源的有效利用。生一个阻力(归因其粘度)，它将表现为(阻力)扭流变特性是含油污泥重要的性能指标，流变特矩值(M)作用在VT550的测量转动轴上。内置计性的测定对于含油污泥泵送、管道输送等的设计有算机根据测量的速度，扭矩的变化量和测量转子几重要意义，可为管道输送设备系统的优化设计建立何参数(系统因子)计算出粘度、剪切速率、剪切应收稿日期：2013—12—03基金资助：国家科技支撑计划项目(2012BAB09B00)作者简介：朱嘉卉(1989一)，女，江苏常州人，硕士研究生，研究方

5、向为固体废弃物的处理。一52一力相应的测量值。响因素包括温度、剪切速率、物质组成、含水率等。为准确描述出以上各因素对含油污泥流变特性的影响，本文中制定以下实验方案。实验前为确保实验的准确性，首先对含油污泥样品进行预处理：取约20mL样品用搅拌器搅拌1h左右，使油泥样品中油、水、渣混合均匀，避免实验中出现数据突变、样品分层等现象；将HakkeVT550旋转粘度计与电脑连接，放入物料后运行仪器，电脑上安装的流变特性分析软件可以根据设定的程序绘制出流变特性图。本次实验设置的程序：剪切速率由0S均匀增加到600S～；测量温度分别为30、50、70、

6、90℃，测量出样图1HakkeVT550旋转粘度计原理品的剪切应力和黏度。1．2实验方法与对象实验所测量的三种油泥样品：纳海油污水油泥、影响流体的流变特性有多种因素，其主要影纳海固废油泥、舟山益民油泥的工业分析结果见表1。表1含油污泥样品工业分析三种油泥样品来源不同，导致油泥中的矿物(即不服从牛顿粘性定律的流体)称为非牛顿流油、残渣的成分和粒度各异，样品还具有不同的含体。通过实验得出的流变曲线如图2所示，可以水率、含油率及含渣率，见表2。比较三个不同样看出三个含油污泥样品基本呈现非牛顿假塑性流品，纳海固废为高含水率、低含渣率油泥；舟山益体的

7、流变特性，含油污泥的流变特性可由幂律本民油泥与纳海油污水油泥则含有相似的含水率，构方程描述：其中舟山益民油泥的含渣率更高。r=aT(1)表2含油污泥样品组分分析％式中：稠度系数a为粘度的度量，a越大，粘度越大；幂律指数n为非牛顿性的度量，n偏离1越远，非牛顿性越显著。由以上公式可以看出，三个n值均小于1，所以三种含油污泥样品均呈现假塑性流体的特征，低含渣率的纳海固废油泥n值最小，最为表征出含渣率和含水率对含油污泥流变特接近牛顿流体的特性。比较三个a值的大小，性的影响，本次实验采用了兴中油泥(含水率和其差异也表现在图2(a)中三者剪切应力的大

8、含油率极低)，通过不同比例的水和石英砂配制小上。出不同含水率和含油率的样品。图2为三个含油污泥样品在T=50℃时随2含油污泥流变特性的测量结果及分析着剪切速率增大时的剪切流动曲线