【摘要】：

隨著城市污水處理廠(chǎng)不斷增加,城市污泥的產(chǎn)量也大幅度增長(zhǎng)。城市污泥含水率高,處理難度大,已成為城市發(fā)展所面臨的嚴(yán)重問(wèn)題。污泥干燥一方面可以使污泥穩(wěn)定和減容,另一方面也為污泥的資源化利用奠定基礎(chǔ),是解決污泥問(wèn)題的有效途徑。相對(duì)于傳統(tǒng)的污泥高溫干燥,低溫干燥因具有二次污染少、能耗低、安全性好的優(yōu)點(diǎn)而受到越來(lái)越多的關(guān)注。本文以城市污水處理廠(chǎng)污泥為對(duì)象,進(jìn)行了污泥低溫干燥實(shí)驗(yàn),研究了污泥的低溫干燥特性并進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析,為優(yōu)化污泥低溫干燥過(guò)程,提高干燥速率提供理論基礎(chǔ)。對(duì)城市污泥進(jìn)行了理化特性分析,采用靜態(tài)溶液法,在溫度為30~50℃、相對(duì)濕度為11~84%范圍內(nèi),測(cè)量了不同溫度和相對(duì)濕度條件下脫水污泥的平衡含水率;對(duì)脫水污泥進(jìn)行低溫干燥實(shí)驗(yàn),研究不同條件對(duì)污泥干燥速率的影響,結(jié)果表明,污泥的低溫干燥過(guò)程只有降速干燥階段;通過(guò)SPSS軟件進(jìn)行偏相關(guān)性分析,得出溫度﹑相對(duì)濕度﹑污泥水分比均與污泥干燥速率具有顯著的相關(guān)性,其影響從大到小分別為污泥水分比﹑溫度﹑相對(duì)濕度。對(duì)污泥低溫低濕干燥過(guò)程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,結(jié)果表明,污泥的低溫低濕干燥過(guò)程屬于內(nèi)部遷移控制,即水分?jǐn)U散速率決定干燥速率。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與6種常用薄層干燥模型進(jìn)行擬合,得出污泥低溫低濕干燥過(guò)程可以用Page模型來(lái)描述。結(jié)合Fick第二定律,得到不同溫度(30~50℃)、濕度(20~60%)條件下污泥有效水分?jǐn)U散系數(shù)的范圍為(0.699~1.991)×10-9 m2/s;對(duì)傳統(tǒng)的Arrhenius公式進(jìn)行濕度修正,獲得了干燥介質(zhì)溫度和濕度對(duì)污泥干燥特性影響的數(shù)學(xué)模型及活化能Ea=23.83 kJ/mol。隨后,設(shè)計(jì)了一套污泥低溫干燥實(shí)驗(yàn)裝置,并在不同工況條件下進(jìn)行了污泥干燥實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,添加10%比例的氧化鈣(CaO)能夠顯著降低污泥臭味和粘壁性,提高干燥速率;在低溫條件下通過(guò)降低空氣濕度能夠較大程度提高污泥干燥速率,且當(dāng)溫度和污泥厚度逐漸升高時(shí),空氣相對(duì)濕度對(duì)污泥干燥速率的影響相差不大。通過(guò)對(duì)污泥干燥實(shí)驗(yàn)裝置的能耗分析得出,同一溫度下,空氣相對(duì)濕度越低,污泥干燥能耗比越低;同一相對(duì)濕度下,當(dāng)溫度為40℃左右時(shí)污泥干燥能耗比最低,所以污泥低溫干燥最適溫度、相對(duì)濕度分別為40℃、20%。

污泥低溫干燥的實(shí)驗(yàn)研究及動(dòng)力學(xué)分析--《華南理工大學(xué)》20...