污泥干燥特性实测及预测模型研究

污泥脱水干化是污泥资源化利用的重要环节,目前缺乏通识性的污泥干燥模型。实验分析了干燥温度、相对湿度、污泥厚度、干燥时间等因素对污泥干燥过程的影响,比较了常用的5种薄层干燥模型对污泥干燥过程的拟合效果,建立了一种BP神经网络污泥干燥预测模型,并与传统的拟合效果较优的Midilli模型进行了预测精度比较。结果表明:当污泥低温干燥时,温度、相对湿度对污泥干燥有显著影响,相对湿度越高、温度越低,污泥干燥速率越慢;Midilli模型决定系数高、卡方系数和均方根误差均较小,是5种常用薄层干燥模型中拟合效果最好的模型,其与实验结果误差在15%以内;BP神经网络污泥干燥预测模型能很好预测污泥的干燥过程,预测结果与实验测试结果误差在5%以内,具有比Midilli模型更高的预测精度。BP神经网络污泥干燥预测模型为污泥干燥过程模拟提供了一种新的方法。

间接干燥条件下污泥传热传质模型开发及分析研究

本文基于傅里叶导热定律和Richards含水率方程,并在方程中添加水分蒸发率源项,提出了一种适用于间接干燥条件的污泥干燥传热传质模型。通过与水平加热表面污泥干燥实验进行对比,发现新模型能正确反映含水率随时间变化的趋势,与实验值吻合度良好。采用验证后的模型分析了不同壁面温度条件下污泥平均温度、含水率及蒸发速率的变化特性。本文模型研究为开发适用于工程的干燥机优化设计方法提供了参考。

燃煤电站掺烧污泥热力学与经济性分析

我国污泥产量逐年增加,如何对其进行无害化、资源化处理成为亟待解决的问题,拟将燃煤电站与污泥干燥系统耦合,湿污泥干燥后进行掺烧。以某典型超临界660MW机组为研究对象,在THA工况下,通过对锅炉进行热力计算和对系统整体进行热力学分析及经济性分析,研究掺烧不同含水率(10%、20%、35%、50%、65%)不同掺烧量(2%、4%、6%、8%、10%)的干化污泥对排烟温度、锅炉效率、净发电效率、湿污泥发电折合净效率和干化污泥发电折合净效率等参数的影响。结果表明:当干化污泥含水率超过50%时会导致参数恶化且随掺烧量的增加变化趋势加剧;干化污泥的含水率应控制在50%及以下,若超过此值,掺烧量应小于4%;掺烧污泥导致系统的㶲效率降低,主要原因是锅炉和干燥设备的㶲损失增加;当掺烧含水率为20%,掺烧量为10%的干化污泥时,系统经济性最好,动态回收周期仅为4.02年。

国内外污泥热干燥工艺的应用进展及技术要点

介绍了国内外污泥干化设备的研究进展、常用工艺类型及其工作原理,分析了各种工艺设备的优、缺点及技术难点,归纳总结了污泥干燥设备选型和开发过程中的关键技术点。强调能耗和系统安全性是衡量污泥干燥设备的关键因素,其中能耗应从热源和干燥工艺两方面入手,采取相应的技术手段来降低热损失以提高干燥效率;对于污泥干燥设备安全性的控制,则应从降低粉尘浓度和含氧量两方面考虑。

桨叶式干燥机热干燥处理制革污泥的排放特性

进行了使用桨叶式干燥机进行污泥热干燥处理的实验研究,分析在不同的温度下污泥的干燥效果、气体排放和冷凝水产生情况。实验结果表明,污泥在干燥过程中会释放出氨气、挥发性有机酸(甲酸、丙酸)和烷烃(庚烷)等挥发性有机污染物,且升高温度能够降低干燥机出料含水率,并能够通过影响水解及脱羧反应从而增加干燥过程排放的气体量及冷凝水的COD值。通过对比冷凝前后的气体排放量,表明冷凝操作有利于降低二次污染。

温度与颗粒大小对污泥干燥特性的影响

4种不同质量等级的污泥颗粒在100～200℃下进行恒温干燥实验．结果表明，污泥干燥过程包括不稳定加热阶段、恒速干燥阶段、第一降速干燥阶段、第二降速干燥阶段4个阶段．在100～120℃时，污泥为弱强度干燥，临界含水质量分数受温度和颗粒大小影响不明显；在140～200℃时为高强度干燥，临界含水质量分数随温度升高或颗粒变大而增大．污泥干燥速率不仅取决于温度，还取决于污泥颗粒表面单位面积上实际用于蒸发水分的热量；减小污泥颗粒不仅可以增大比表面积，而且可以提高单位面积的干燥速率；而污泥的干燥时间与温度呈二次方关系，与污泥的表面积呈线性关系．

污泥干燥速度曲线的分形维数分析

污泥的干燥速度变化是干燥过程中水分运动的宏观表现,对内部微观的传热传质动力学机制有重要揭示.利用功率谱分析对实验所得间接式加热的污泥干燥速度变化进行分形和混沌特性的判别,并提出Hausdorff维数和整体盒维数的计算方法,以分析其分形规律.通过判断得知,污泥的干燥速度变化具有分形特性.速度变化的Hausdorff维数随参数N值的增大而增大,但波动范围变小,且随着干燥过程进行,其值逐渐减小.另一种反映整体变化的维数——盒维数可以采用变换法计算得出,可用于判别干燥过程的整体分形特性.2种方法所得维数显示,污泥种类和干燥温度等对干燥速度变化的分形均有较大影响.

污泥热泵干燥速率及能耗的实验研究

利用小型热泵干燥试验台,对污泥干燥过程含水率、空气参数(温度、相对湿度)及热泵参数(制冷工质参数、排水量、能耗等)的变化进行了试验测试,并着重对干燥速率、能量回收率及影响因素进行了分析。试验显示,依靠外热源预热后,污泥干燥过程仅依靠热泵回收的排气余热供热,干燥箱内平均温度可达63℃,最高达71℃。干燥箱内温度的高低取决于受制冷工况影响的热泵供风温度。污泥干燥速率随空气温度升高和相对湿度的降低而增大,湿基含水率从42.6%到18.74%的平均干燥速率为0.123%/(m·min)。热泵干燥回收排气余热的节能效果显著,并随热泵排水量的增加而增大。平均能量回收率为39.1%,最大值为48.9%和最小值为23.6%,分别发生在热泵排水量最大和最小的阶段。

动态传导式污泥干燥及冷凝液特性研究

搭建了污泥动态传导式干化装置,通过模拟污泥在间壁式干燥机中的运动状态,直观地记录干燥过程中污泥特性,并对不同温度下污泥特性曲线、残余固体的燃烧热值(Q)和挥发固分(VS)及冷凝液的有机物含量(TOC)进行分析。结果表明,温度对污泥干燥有促进作用,随着温度的升高,恒速阶段干燥速率增大,脱除水分减少。温度在125℃时,污泥干燥速率降低,干化处理缓慢,污泥处理量受限。在205℃以上高温区,干燥速率提升明显,污泥内脂肪类等有机成分及纤维素、木质素等不可降解物质因高温分解而释放,TOC浓度升高,固体挥发分减少,干污泥热值降低明显,不宜采用。综合考虑干燥效率和干化后污泥再利用,动态传导式污泥干燥的最佳区域应在145~185℃的恒速阶段。干燥冷凝水TOC浓度最小值为220 mg/L,属于高浓度有机废水,需处理后排放。污泥残余固份热值较高,可作为热源性物质加以利用。

带式干燥机污泥自动挤出装置结构优化设计

为了提高带式污泥干燥机效率,干燥研究者们一直在寻求通过改变污泥干燥形态来达到此目的,条状污泥便于实现快速、高效的干燥,因此其挤出装置的结构设计十分重要。通过对带式污泥干燥技术的研究,在参考国外污泥自动挤出技术的基础上,研究设计了一种新型的条状污泥自动挤出装置。在结构设计的基础上,为了验证结构的可靠性,则进一步对关键剪切主轴进行了数学建模,优化设计与仿真,并对其进行了力学性能实验,实验证明了所设计的剪切主轴安全可靠。

节能型污泥干燥工艺与设备的开发和应用

介绍了一种新型自惰式闭路循环污泥干燥工艺,与开路污泥干燥工艺相比,具有废气废水排量少、热量利用率高及操作安全等优点。基于此工艺设计开发了专用型污泥干燥设备——圆盘干燥机,实现了污泥处理的大型化,经济效益显著。

旋转导热污泥干燥粘滞区特性实验研究

采用旋转导热干燥机对污泥进行干燥实验研究,得到了污泥干燥特性。干燥速率随着轴转速的提高而增大,根据干燥速率,将旋转导热污泥干燥分为三个区域:糊状区、粘滞区和块状区,粘滞区泥的含水率约为55%。随着干燥的进行,粘滞区泥表面分别出现裂纹、龟裂、收缩现象,处于粘滞区的污泥干燥速率较低。结果表明:旋转导热干燥机,适当调整圆盘间距、叶轮上刮板的疏密程度以及刮刀的布置有利于"粘滞区"的突破,用于污泥干燥完全可行。

温度及特征尺度对污泥表观干燥动力学的影响研究

从污泥表观干燥动力学入手来研究污泥干燥并进行数值模拟,根据在自制实验台上测得的圆柱污泥的干燥失重曲线,采用等温热分析动力学的基本原理,得出了污泥干燥失水率与时间的关系式,这一关系式说明污泥干燥时间与包含失水率的多项式呈线性关系,其斜率作为研究污泥表观动力学的重要参数之一,与干燥温度及污泥特征尺度有关。根据实验结果拟合出描述斜率与干燥温度及污泥直径3者关系的表达式,验证实验表明,拟合斜率值与实验值接近。拟合斜率值可估计污泥干燥所需时间,这是一种定量描述污泥干燥速率的方法,对进一步研究污泥表观干燥动力学有重要意义。

尾气自惰式循环污泥干燥技术及试验研究

现有的污泥干燥工业装置中,干燥尾气多采用除尘后直接排放或焚烧的方法,其缺点是热量损失严重,易对环境造成二次污染。以桨叶干燥机和圆盘干燥机为关键设备,开发了一种尾气自惰式循环的污泥干燥工艺,并通过试验验证了该工艺的可行性、实用性及节能性。

基于CFD技术的太阳能污泥干燥室内热湿环境研究

基于传热传质理论，建立一种太阳能污泥干燥室内热湿耦合传递的数学模型。综合考虑空气流动以及对流和辐射传热。利用CFD软件Fluent的k-ε湍流模型、组分输运模型及辐射模型，初步分析了在太阳辐射条件下不同干燥室结构、排风形式以及通风量对太阳能污泥干燥室内干燥区域的温度、相对湿度以及速度分布的影响。模拟结果表明：干燥室内温、湿度模拟值与实测值吻合较好，平均相对误差分别为3．55％和5．39％。对比分析不同结构下干燥室内的流场分布，两出口排风形式的太阳能污泥干燥室可以形成良好的干燥微环境。当两出口排风风速≥5m／s时．室内干燥区域温度高于室外环境温度，同时相对湿度低于室外环境相对湿度，且增大出流风速，在干燥区域内空气扰流强度增强，有利于干燥室内污泥水分的蒸发。

用高速旋风分离器干燥/分级脱墨污泥

采用高速旋风分离器对脱墨污泥进行干燥及分级处理。处理后。脱墨污泥的固含量由67．9％提高到96．3％～98．9％，污泥表面水分被高效去除。扫描电镜图像表明，旋风分离处理可去除黏附在污泥表面的纤维和矿物质，但此方法尚不能将污泥中的纤维和矿物质颗粒分离。为了提高干燥污泥的应用潜力。还需进行额外的分级处理。

纺织印染废水活性污泥干燥器设计计算探讨

污泥作为再生资源加以有效利用是世界各国共同的课题。理论研究表明,脱水污泥含有一定量的有机物质,可以用作燃料。然而由于脱水泥饼含水率过高,污泥燃烧产生的热能不足于抵消水分蒸发所需的热能。因此,寻找可以利用的废热源来干燥脱水污泥成为污泥有效利用的重要一环。本文为电厂烟道气用于干燥纺织印染活性污泥的案例,文中结合其他作者的研究成果,就污泥干燥曲线、污泥干燥速率、流化床干燥污泥设备的处理能力、干燥时间和沉降速度(临界空塔速度)及塔径、塔内湿污泥存量进行了讨论。

污泥干燥及其与燃煤电站耦合的热力特性分析

如何对污泥进行低成本的无害化处理及资源化利用已经成为亟待解决的问题。首先基于传热传质的原理建立了污泥干燥过程的热力模型;其次提出了污泥干燥过程的综合评价指标,从热力学第二定律的角度对干燥过程所耗热量和功量进行综合评价;最后对污泥干燥过程与燃煤电站耦合的系统进行热力学分析。结果显示:与发电系统耦合时,在满足换热温差的前提下,风泥比为3.32时的干燥综合能耗为最低;相比案例机组,耦合系统的供电量和供电效率有较大的提升;此外敏感性分析发现,干燥机压损比例的增加会使干燥综合能耗有不同程度的增加;考虑因掺烧污泥导致锅炉效率降低时的供电效率有一定的下降。

超声波预处理对污泥干燥速率影响研究

在超声波预处理污泥干燥实验基础上,分析了超声波预处理技术对污泥干燥速率的影响,并对污泥干燥过程进行了指数拟合,结果表明,超声波预处理能有效提高污泥干燥效率,其改善的程度取决于不同的实验条件;超声波预处理能够加速表面自由水分蒸发和快速结束污泥恒速干燥阶段;增大超声波功率可以更好地改善污泥的干燥特性,但改善的程度随着干燥时间的延长而放缓;超声波处理时间过长可能会增大污泥的黏度,反而不利于污泥脱水干燥。

清河污水处理厂流化床污泥干燥系统工艺的运行优化

以北京清河污水处理厂流化床干化系统为研究对象,针对运行过程中出现的混合器堵塞、干颗粒含水率偏低和干颗粒粒径不易控制等问题,对混合器干颗粒粉尘与脱水污泥投配比、流化床压差设定值和干颗粒粒径三个工艺参数进行优化研究,总结了工艺参数对系统运行的变化规律,从而提高了流化床污泥干燥系统的稳定性、连续性和高效性。