污水污泥动态间壁热干燥特性及工艺

建立了序批式动态污泥间壁热干燥实验平台,并借此研究了干燥温度对干燥效率、干污泥热值、干污泥有机物含量（VS）、干燥冷凝水有机物含量（TOC）的影响;研究了水分蒸发速率与含水率的关系。结果表明：干燥温度低于160℃,水分蒸发速率较慢,干燥效率较低;干燥温度高于180℃,污泥絮体和微生物细胞发生破坏,水分存在形态发生改变,干燥效率提高较大,干污泥热值降低以及干燥冷凝水TOC浓度增加。干燥冷凝水属高浓度有机废水,须处理达标后才能排放。     

城市污水厂污泥热风与浸泡油炸干燥特性研究

在120-180℃下对污泥样品进行热风和浸泡油炸实验。结果表明,污泥热风干燥过程中存在"塑性结壳"现象,严重阻碍水分的向外迁移,降低干燥速率;污泥浸泡油炸过程不存在"塑性结壳"现象,干燥效率较高;经热风干燥后的样品热值仅为12.69 MJ/kg,而经油炸干化后,其热值达到21.56-24.08 MJ/kg,是一种高热值固体燃料。     

污泥干燥及气体释放特性研究

采用污泥薄片模拟分散态污泥干化过程,研究了干化风速、温度对污泥干燥速率的影响,并分析了污泥干燥过程中的形貌变化,采用热红联用分析污泥在(35～700℃)干化过程中气体的释放情况.结果表明:污泥干燥过程中的自由水、空隙水和吸附水干燥速率不同,提高干燥温度和热风风速,污泥干燥速率增大;污泥体积的收缩主要由于自由水的蒸发,粘滞区的存在是由于自由水蒸发完毕而引起干燥速率发生突变;污泥升温过程中释放的气体主要有C02、H2O、NH3、VFA及庚烷,273.75～333.76℃的温度区间为失重速率最大区域;VFA在273.75℃释放量最大,庚烷在333.76℃释放量最大.     

热重-红外联用分析制革污泥的燃烧特性

利用TG-FTIR对制革污泥的燃烧特性和燃烧过程气体释放情况进行了研究。研究发现,制革污泥挥发分和灰分含量较高,固定碳含量低、热值低。不同升温速率下,制革污泥的燃烧在800℃时已经比较充分,随着升温速率的增加,制革污泥碳燃烧的失重速率和峰值温度有所增加。运用Ozawa法进行活化能计算表明,制革污泥燃烧所需活化能随着反应程度的深入而增加。制革污泥的挥发分燃烧阶段符合三维扩散的Z-L-T方程反应模型,固定碳燃烧阶段符合自催化反应的P-T方程反应模型,且制革污泥在不同升温速率下燃烧动力学参数存在动力学补偿效应。TG-FTIR分析表明,不同升温速率对气体析出基本特征没有影响,在低温阶段,制革污泥的燃烧产物中有少量的有机酸组分析出。     

深度脱水污泥的热干化特性

深度脱水污泥中调理剂对其干化特性有着重要影响。实验采用4种典型复合调理剂对污泥进行预处理,制得脱水污泥,在N_2气氛、473 K条件下,探究调理剂对污泥干化过程中水分和污染物释放以及干化气、液、固产物特性的影响。结果表明,所用复合调理剂均可以有效降低脱水污泥含水率,加快干化阶段水分释放速率;调理过程中的酸碱及强氧化环境能破坏污泥中的有机结构,使污泥中的芳香族或噻吩S转化为更加稳定的磺酸或砜类S,且调理后的碱性环境让溶解的酸性含硫气体固定,从而使得干化时含硫气体释放量减少,但会加速氨气的释放。干化时复杂的气相产物溶解于冷凝液使其具有较高的pH以及COD并伴有恶臭,需进行进一步处理;污泥热干化后样品热值降低量在3.63%以内,不影响其能源化利用。     

粒径与干燥温度对污泥颗粒干燥特性的影响

为了研究粒径、干燥温度对市政污泥干燥特性的影响,采用恒温干燥的方式对粒径<10 mm污泥颗粒的干燥性能进行实验研究。结果表明,粒径为3～10 mm的污泥颗粒在恒温干燥过程中无破碎现象稳定浓缩,干燥至恒定的时间和干基含水率与粒径大小成正比;粒径<3 mm的污泥颗粒由于吸附水的相互吸附作用形成团聚,对恒温干燥过程呈负面影响。当污泥颗粒粒径一致,干燥至恒重时,干燥温度与时间、干基含水率和挥发分含量成反比。粒径<10 mm的污泥颗粒最佳干燥条件为恒温温度105℃,污泥颗粒粒径3～4 mm。     

深度脱水污泥的热干化特性

深度脱水污泥中调理剂对其干化特性有着重要影响。实验采用4种典型复合调理剂对污泥进行预处理,制得脱水污泥,在N₂气氛、473 K条件下,探究调理剂对污泥干化过程中水分和污染物释放以及干化气、液、固产物特性的影响。结果表明,所用复合调理剂均可以有效降低脱水污泥含水率,加快干化阶段水分释放速率;调理过程中的酸碱及强氧化环境能破坏污泥中的有机结构,使污泥中的芳香族或噻吩S转化为更加稳定的磺酸或砜类S,且调理后的碱性环境让溶解的酸性含硫气体固定,从而使得干化时含硫气体释放量减少,但会加速氨气的释放。干化时复杂的气相产物溶解于冷凝液使其具有较高的pH以及COD并伴有恶臭,需进行进一步处理;污泥热干化后样品热值降低量在3.63%以内,不影响其能源化利用。     

基于化学改性的脱水污泥低温热风干化特性

我国每年污泥总产量逐渐增加,在其处理过程中普遍对含水率要求较高。采用热泵技术进行污泥低温干化,是一种既节能高效又不受地域限制的方法。但由于污泥的低温热干化特性尚不清楚,本文将通过在恒温恒湿箱中分别控制温度和污泥粒径两个单一变量,探究低温下二者对干化速率的影响,用曲线拟合得到直观的变化规律;并使用自主设计的立式污泥干化台架,对比探究铁-钙-碳基调理污泥在低温干化和传统干化下的水分释放特性。结果表明即使在60~80℃下,干化速率随温度升高仍然明显加快,干化时间缩短量与温度升高量满足递减的2次拟合多项式;而干化时间随污泥颗粒质量的变化满足递增的3次拟合多项式,所得拟合关系式适用于多种污泥;铁-钙-碳基调理剂可以显著提高污泥干化性能,稻壳和CaO会增加污泥孔隙和热导率,且稻壳在低温干化前期效果更明显。     

碳化硅超细粉球团热风干燥特性及干燥模型的研究

利用热风干燥实验装置并采用130℃、150℃、170℃的风温及2m/s、3m/s的风速对碳化硅超细粉球团的干燥特性及干燥模型进行研究。结果表明:碳化硅超细粉球团的干燥过程分为三个阶段,即升速、恒速和降速阶段,其中升速阶段的干燥时间较短约为20～30min,恒速阶段的干燥时间约为50～80min,降速阶段的干燥时间约为180～210min;在碳化硅超细粉球团干燥的恒速阶段,干燥速率由高到低的顺序为:170℃150℃130℃,在降速阶段,风温170℃时干燥速率下降最快;当风速高于2m/s时,碳化硅超细粉球团的干燥速率变化不大。通过对在不同温度和不同风速条件下的碳化硅超细粉球团干燥的实验数据与8个常用的干燥模型进行拟合分析,发现修正Page模型(Ⅱ)干燥模型拟合度最好,可以较好地反映出碳化硅超细粉球团在不同温度和不同风速下的干燥特性。     

污泥间接干燥过程的实验研究

污泥间接干燥是以热传导为传热方式的干燥过程。采用楔形桨叶式干燥机进行污泥干燥实验,研究了污泥的间接干燥过程,测得了污泥在干燥机不同位置的温度及其相应的含水率,验证了污泥的间接干燥过程遵循预热阶段、恒速干燥阶段和降速干燥阶段的一般规律,获得了不同转速下污泥干燥过程的平均传热系数,且平均传热系数随着搅拌转速的提高而增大。     

含油污泥资源化处理实验

对炼油污水处理厂产生的含油污泥,进行了干化脱水实验,结果表明:对卧螺式离心脱水机处理后的含油污泥,在温度为140℃条件下进行干化处理,干化效率高、效果好,生成的废水可生化处理性能良好,干化后生成的残渣热值可达到18.8 MJ.kg-1,与煤混合后作为燃煤锅炉的燃料使用,实现含油污泥资源化。     

精对苯二甲酸干燥动力学模型

分析了精对苯二甲酸(PTA)干燥过程中干燥温度,物料初始含湿量,空气流速对干燥速率的影响。结果表明:PTA干燥过程由预热阶段、恒速阶段和降速阶段组成,临界含湿量为5%。随着干燥温度或初始含湿量的升高,干燥速率升高,随着载气流量的升高,干燥速率变化不明显。干燥温度对干燥速率的影响最为显著。通过模型比较得出合适的PTA干燥模型为Page模型,模型计算值与实验值吻合较好。     

MVR空心桨叶干燥污泥的特性及动力学

基于空心桨叶干燥机建立了一套机械蒸汽再压缩式热泵干燥系统,将相同质量的污泥(100±0.1)kg,在真空压力约为95kPa、压缩机出口蒸汽温度为95~115℃进行恒温干燥实验,从而得到污泥干燥过程中含水率以及干燥速率等变化曲线,压缩机出口蒸汽温度为95~115℃,污泥临界湿含量从0.22增加到0.34。引入5种常用的污泥干燥模型,利用Origin软件对实验数据进行分段拟合分析,得到污泥加速阶段和降速阶段的干燥动力学模型MR=exp(-ktⁿ)。以分段函数形式表示的干燥方程分别为:MR=exp[-(2.78×10^-4T-0.01896)t^1.596],(加速阶段);MR=0.894-0.564(1.737×10^-4T-8.05×10^-3)t(恒速阶段);MR=exp[-(2.26×10^-4T-0.01365)t^1.984](降速阶段)。对实验得到的干燥模型进行验证,计算得到各干燥阶段污泥湿含量平均相对误差,并将实验所得干燥曲线和干燥速率曲线与模型计算值进行比较,可以看出分段处理能较好的描述污泥干燥规律。     

市政污水污泥水热耦合干化系统能耗模拟

干化+焚烧技术已逐渐成为我国大中城市中心城区污泥的重要处置手段，水热炭化预处理可提高污泥脱水性能，进而降低系统能耗，但对水热+干化污泥预处置过程的能耗分析还鲜有报道。研究了200～260℃下水热炭化预处理污泥的三相产物分布及水热液有机组分构成，在此基础上建立了水热+空气干化系统的能量-质量流模型，并分析了水热条件对系统能耗的影响，最后与空气干化系统、厌氧发酵+空气干化系统能耗进行对比。发现釜内压力为8 MPa,水热反应温度由200℃上升至240℃时，由于水热液中热值较高的有机组分芳香烃、含氮杂环比例明显下降，水热反应釜能耗由184kJ/kg(以原污泥计)降至161 kJ/kg,温度上升至260℃时，由于水蒸气气相分率明显增加及水热液中芳香烃含量回升，能耗上升至278 kJ/kg。受水蒸气气相分率影响，240℃下水热反应能耗随压力升高而降低，压力升至4 MPa后降低趋势迅速放缓。直接空气干化系统在干化空气温度为110℃时，系统总能耗为1 942 kJ/kg;厌氧消化+干化系统由于对沼气进行高效热回收利用，消化时间为10 d时，系统热耗低至212 kJ/kg,总能耗为984 kJ/kg;而...     

基于化学改性的脱水污泥低温热风干化特性

我国每年污泥总产量逐渐增加,在其处理过程中普遍对含水率要求较高。采用热泵技术进行污泥低温干化,是一种既节能高效又不受地域限制的方法。但由于污泥的低温热干化特性尚不清楚,本文将通过在恒温恒湿箱中分别控制温度和污泥粒径两个单一变量,探究低温下二者对干化速率的影响,用曲线拟合得到直观的变化规律;并使用自主设计的立式污泥干化台架,对比探究铁-钙-碳基调理污泥在低温干化和传统干化下的水分释放特性。结果表明即使在60～80℃下,干化速率随温度升高仍然明显加快,干化时间缩短量与温度升高量满足递减的2次拟合多项式;而干化时间随污泥颗粒质量的变化满足递增的3次拟合多项式,所得拟合关系式适用于多种污泥;铁-钙-碳基调理剂可以显著提高污泥干化性能,稻壳和CaO会增加污泥孔隙和热导率,且稻壳在低温干化前期效果更明显。     

污泥薄层干燥特性及动力学模型分析

对桐乡污水处理厂的污泥薄层干燥特性进行了研究,得到其在不同温度、厚度条件下半干化处理的干燥速率和失水曲线。结果表明,污泥的失水速率随着厚度减小、温度上升而增大。引入了干燥动力学模型,Midilli模型能够很好地模拟污泥的失水情况。污泥中湿分的有效扩散系数在3.383×10~(-10)~5.130×10~(-9)m~2/s,2.5 mm厚度的干燥活化能为1.664 kJ/mol,为实际的污泥处理系统的设计提供了依据。     

污泥厚度对超声波辅助热风干燥污泥特性的影响

由于在超声波声场中污泥微粒会发生分层现象,声互作用力使得微粒于超声传播方向相垂直的平面上发生凝聚,因此污泥厚度大小对超声波辅助热风干燥污泥特性有着重要的影响。通过实验的方法,对不同厚度污泥在超声波声场中的分层凝聚现象进行观察,发现污泥内部结构的分层现象随其厚度的增加而明显。研究了超声波对不同厚度污泥干燥过程中各时期干燥时长、干燥速率的影响效果,以及分析了湿分有效扩散系数（D_eff）随污泥厚度变化的情况。从实验结果中可以发现,在超声波功率小于135 W范围内,污泥厚度越大,干燥过程中第一降速期时间越长,干燥速率提升效果越差,而对恒速干燥期内干燥速率提升效果更明显;在5、10以及15 mm厚度的污泥中,10 mm厚度的污泥在超声波功率小于90 W的条件下总干燥时长降低幅度最大,干燥速率在各阶段提速也较快;污泥厚度越小,超声波功率对污泥湿分有效扩散系数影响越小,反之影响越大。     

酒精污泥在内热式振动流化床中的干燥特性研究

以干污泥颗粒为惰性粒子,采用内热式振动流化床对酒精污泥进行了干燥实验,考察了流化气速、进气温度、振动频率和内加热功率对污泥干燥特性的影响,分析了污泥湿含量和干燥速率的变化规律。结果表明,干燥速率随着流化气速、进气温度和内加热功率的增加而增加,随着振动频率增加呈先增长后降低的趋势。适度提高流化气速、进气温度、振动频率和内加热功率可以降低最终湿含量。将干燥过程分为降速I段和降速Ⅱ段,根据扩散传质理论,建立了内热式振动流化床中污泥干燥的数学模型,模型计算值和实测值的误差在20%以内,符合较好。实验结果为酒精污泥干燥过程的工业设计和操作提供了实验依据。     

不同加热功率下含油污泥的干燥

辽河油田的含油污泥含有大量的水分,为了更有效地进行油泥热解和减少热解过程中的能耗,需运用干燥技术处理油泥。实验考察了不同干燥功率对油泥干燥速率、湿分比的影响。实验结果表明:油泥干燥可以分成3个阶段,即恒速干燥阶段、第1降速干燥阶段和第2降速干燥阶段;加热功率越大,达到平衡含水质量分数所用的时间越短,恒速干燥速率越大。然后运用干燥方程求得干燥时间。最后运用热分析动力学对实验数据进行处理,得到干燥动力学的数学模型。模拟结果表明修正Page模型符合油泥干燥过程。     

污水污泥气化焦油热解特性的研究

利用热重分析方法,对由5种不同性质污泥在气化温度600℃、700℃和800℃下进行外热上吸式固定床空气气化时制得的9种污泥气化焦油的热解特性进行了研究.结果表明:9种气化焦油热解时均分为3个阶段,分别是水和低沸点有机物的挥发、有机物挥发分解以及残余物分解.污泥厌氧消化和污水处理工艺中的厌氧过程均使800℃下制得的气化焦油中低分子有机物含量增加,但对第二阶段挥发的轻质及重质非极性有机物总含量的影响很小,且使气化焦油的热解特性变差.气化温度对未消化污泥气化焦油热解时第一和第二阶段失重率的影响变化规律与消化污泥气化焦油的不同,且气化焦油的热解特性优于污泥热解焦油.热解动力学研究表明,9种气化焦油热解机理函数彼此不完全相同,且热解活化能均较低,具有良好的热解特性.