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城市污泥干燥特性及工藝研究
發(fā)布者： 凱能 時間：2020/12/2 0:05:05
【摘要】： 隨著我國城市化進(jìn)程的加快,越來越多的污水產(chǎn)生并得到處理,同時大量的污泥也同時產(chǎn)生。污泥具有高含水率高體積的特點(diǎn),而且含有大量的有毒物質(zhì)。如果不能妥善地處理處置城市污泥,將會造成二次污染,并且影響污水廠的正常運(yùn)行。如何經(jīng)濟(jì)而有效地處理處置污泥是目前國內(nèi)外共同研究的難點(diǎn)。
目前常見的污泥處理方法有:衛(wèi)生填埋、土地利用、熱干燥和焚燒,熱干燥已經(jīng)成為污泥處理的重要步驟。本文通過對污泥干燥特性的研究,結(jié)合利用煙氣余熱處理污泥發(fā)明專利技術(shù)的工程實(shí)踐,提出了污泥干燥工藝的改進(jìn)方法,并建立了一套新的污泥干燥工藝。 4種不同質(zhì)量等級的污泥顆粒在100～200℃的條件下進(jìn)行了恒溫干燥實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,污泥干燥過程包括預(yù)熱階段、恒速干燥階段、一降速干燥階段、第二降速干燥階段4個階段。在100～120℃時,污泥為弱強(qiáng)度干燥,臨界含水率受溫度和顆粒大小影響不明顯;在140～200℃時為高強(qiáng)度干燥,臨界含水率隨溫度升高或顆粒變大而增大。污泥干燥速率不僅取決于溫度,還取決于污泥顆粒表面單位面積上實(shí)際用于蒸發(fā)水分的熱量:減小污泥顆粒不僅可以增大比表面積,而且可以提高單位面積的干燥速率:而污泥的干燥時間與溫度呈二次方關(guān)系,與污泥的表面積呈線性關(guān)系。 污泥顆粒在200～500℃條件下干燥時,經(jīng)歷了預(yù)熱階段、類恒速干燥階段和降速干燥階段,類恒速干燥階段的干燥速率并不是恒定的,而是呈波動型的,其中類恒速干燥階段占據(jù)了總干燥時間和總失重率的70%左右。干燥過程中會產(chǎn)生裂紋,且前期由小變大而后期由大變小,主要是由于內(nèi)外層失水不均勻所致。
干污泥的粒徑主要為砂級、粉砂級和粘土級,實(shí)際工程中干污泥產(chǎn)生的灰塵可以通過水膜除塵去除,結(jié)合污泥的熱重分析確定了污泥的干燥溫度可以在100～300℃,該溫度范圍內(nèi)干燥冷凝水中主要的有機(jī)物是鏈狀烷烴、芳香烴和含氮雜環(huán)化合物,苯、鄰二甲苯和苯酚是主要污染物。 通過對江陰污泥處理工程的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié),并結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)論,我們認(rèn)為可以通過低溫干燥、自然干燥、太陽能干燥和余熱回收利用等途徑,利用熱管和熱泵等先進(jìn)技術(shù),對現(xiàn)有的污泥干燥工藝進(jìn)行改進(jìn),改進(jìn)后的工藝可以將煤的熱利用率從44.62%提高到64.60%,并且將每噸濕污泥的能耗成本從104.07元/噸降到42.61元/噸,并且可以大大地減少二氧化碳和二氧化硫的排放量。
目前常見的污泥處理方法有:衛(wèi)生填埋、土地利用、熱干燥和焚燒,熱干燥已經(jīng)成為污泥處理的重要步驟。本文通過對污泥干燥特性的研究,結(jié)合利用煙氣余熱處理污泥發(fā)明專利技術(shù)的工程實(shí)踐,提出了污泥干燥工藝的改進(jìn)方法,并建立了一套新的污泥干燥工藝。 4種不同質(zhì)量等級的污泥顆粒在100～200℃的條件下進(jìn)行了恒溫干燥實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,污泥干燥過程包括預(yù)熱階段、恒速干燥階段、一降速干燥階段、第二降速干燥階段4個階段。在100～120℃時,污泥為弱強(qiáng)度干燥,臨界含水率受溫度和顆粒大小影響不明顯;在140～200℃時為高強(qiáng)度干燥,臨界含水率隨溫度升高或顆粒變大而增大。污泥干燥速率不僅取決于溫度,還取決于污泥顆粒表面單位面積上實(shí)際用于蒸發(fā)水分的熱量:減小污泥顆粒不僅可以增大比表面積,而且可以提高單位面積的干燥速率:而污泥的干燥時間與溫度呈二次方關(guān)系,與污泥的表面積呈線性關(guān)系。 污泥顆粒在200～500℃條件下干燥時,經(jīng)歷了預(yù)熱階段、類恒速干燥階段和降速干燥階段,類恒速干燥階段的干燥速率并不是恒定的,而是呈波動型的,其中類恒速干燥階段占據(jù)了總干燥時間和總失重率的70%左右。干燥過程中會產(chǎn)生裂紋,且前期由小變大而后期由大變小,主要是由于內(nèi)外層失水不均勻所致。
干污泥的粒徑主要為砂級、粉砂級和粘土級,實(shí)際工程中干污泥產(chǎn)生的灰塵可以通過水膜除塵去除,結(jié)合污泥的熱重分析確定了污泥的干燥溫度可以在100～300℃,該溫度范圍內(nèi)干燥冷凝水中主要的有機(jī)物是鏈狀烷烴、芳香烴和含氮雜環(huán)化合物,苯、鄰二甲苯和苯酚是主要污染物。 通過對江陰污泥處理工程的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié),并結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)論,我們認(rèn)為可以通過低溫干燥、自然干燥、太陽能干燥和余熱回收利用等途徑,利用熱管和熱泵等先進(jìn)技術(shù),對現(xiàn)有的污泥干燥工藝進(jìn)行改進(jìn),改進(jìn)后的工藝可以將煤的熱利用率從44.62%提高到64.60%,并且將每噸濕污泥的能耗成本從104.07元/噸降到42.61元/噸,并且可以大大地減少二氧化碳和二氧化硫的排放量。
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