湿污泥低温热风干化特性及其数值模拟分析

污泥干化是其终端处置和资源化利用前必要的预处理环节。热风干化是湿污泥常用的处理技术,对污泥热风干化过程中传热传质特性进行深入研究,有助于相关干化工艺的研发并促进其工程化应用。依据自行设计的低温热风对流干化试验台,探究了污泥薄层干化过程中的传热传质规律,并分析了热风温度和流速对污泥干化过程中的湿分比、湿分迁移速率和内部平均温度的影响。此外,根据干化过程中污泥内部热量传递的能量方程,运用ANSYS Fluent软件模拟计算出污泥干化过程的特征参数。     

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。     

微波能作用下城市脱水污泥干燥效能研究

将微波辐射用于干燥城市脱水污泥,考察了污泥含水率和温度变化,并作了经济可行性分析。结果表明,微波干燥比常规加热干燥具有更快的速度,微波干燥过程后期温度过高,伴随着污泥热解。微波干燥脱水污泥时,污泥吸收的能量有约70.7%被有效利用,损失的能量基本上可通过干化污泥的燃烧放热得以补偿。     

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。     

微波-柠檬酸浸出城市污泥中重金属

采用微波辅助柠檬酸浸出城市污泥中的重金属,考察了升温速率、pH值、搅拌时间等对浸出率的影响。结果表明,升温速率为15℃/min,pH值调至3,前搅拌30 min,170 W功率下微波2.3 min,再反应3 h,污泥中Zn、Cu、Ni与Pb的浸出率分别达到了47.84%,11.05%,43.83%,25.59%,较无微波条件下,重金属浸出率平均提升了50.7%,反应时间缩短了8 h。处理后污泥中重金属含量远低于《农用污泥中污染物控制标准》(GB 4284—84)。     

温度、时间和尺寸对市政污泥热风干燥的综合影响

通过单因素实验和正交实验讨论了热风温度、干燥时间和试样尺寸对市政污泥热风干燥的综合影响。实验结果表明：热风温度为140—180℃时,干燥时间为20—40min,热风温度和试样尺寸对污泥热风干燥都有显著的影响,干燥时间的影响不明显。     

微波干燥和热风干燥对金萱茶叶品质影响

将微波干燥和热风干燥应用于新鲜金萱茶叶的干燥,在3个不同的微波功率（350 W,470 W,800 W）和4个不同的空气温度（70 ℃,80 ℃,90 ℃,100 ℃）下,研究了干燥参数即微波功率或温度对干燥时间、失水量的影响,同时还考察了茶叶中茶多酚总量和儿茶素含量的变化、干茶叶的复水性。实验得出,与热风干燥相比,微波干燥的时间缩短了76%～95%,而且干燥后的茶叶有很好的复水性,但干燥后茶多酚总量少于热风干燥;同时随着功率增加,微波干燥时间由11 min降为6 min,随着温度升高,热风干燥时间由127 min缩短为45 min。这两种方法的茶叶干燥动力学模型均满足Page’s半经验公式。     

热风和微波干燥对煤泥品质的影响

采用热风和微波两种方式对煤泥进行干燥处理,从主要组分、燃烧特性和水分复吸特性等方面对煤泥干燥产品进行了分析。通过工业分析对比了干燥前后煤泥主要组分的变化,发现两种煤泥干燥过程中煤泥的挥发分、灰分和固定碳含量没有明显变化。采用热重分析研究了原煤泥和两种煤泥干燥产品的燃烧特性,发现除了失水阶段,3种煤泥样品的热重曲线没有较大差异,3种样品的燃烧特性指数十分接近。最后探究了两种干燥方式下煤泥干燥产品的水分复吸特性,发现环境湿度和煤泥含水率对水分复吸特性有显著影响,而干燥方式对水分复吸特性影响并不明显。     

薄层干化技术在污泥干化工程中的应用

介绍了一个利用薄层干化技术处理湿污泥(含水率80%)的工程实例。该工程规模设计200 t/d,主要工艺路线为利用电厂锅炉的余热蒸汽将80%含水率的湿污泥干化至30%～35%的含水率。该工程的系统主要包括污泥接收贮存与输料系统、污泥干化系统、尾气处理系统、干污泥储存输送系统。该工程应用验证了薄层干化技术在污泥干化工程中具有重要作用,对污泥干化项目具有指导意义。     

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。     

Drying Kinetics and Characteristics of Sewage Sludge/Rice Straw Mixture

This study aimed at investigating thin-layer drying characteristics of sludge mixed with different rice straw contents (1, 2, 3, and 5% wb). The experimental results showed that adding 1, 2, and 3% (wb) rice straw to sludge is helpful to improve the drying rate of sludge as the surface area and cracks increase but the drying rate of the sludge mixed with 5% (wb) rice straw decreases with a reduction in thermal conductivity. When the content of rice straw is 2% (wb), the increased amplitude of drying rate is the highest, 14.6, 14.8, 16.0, and 17.6% at 100, 120, 140, and 160°C, respectively. The model proposed by this study showed better prediction compared with the other models and satisfactorily described the drying characteristics of sludge/rice straw mixture as well and is applicable under the given experimental conditions. The values of R², root mean square error (RMSE), and χ² varied from 0.99935 to 0.99992, 0.00295 to 0.00830, and 0.00001 to 0.00007, respectively.     

Atomization and Drying Characteristics of Sewage Sludge inside a Helmholtz Pulse Combustor

Sewage sludge of pasty consistency was atomized and dried directly using a high-temperature, highly turbulent gas flow in the tailpipe generated by a Helmholtz gas-fired pulse combustor (PC). Parametric studies were carried out to investigate the effect of drying pipe length and sludge feed tube size on the PC sludge drying process. Experimental results showed that the pulsating gas stream can disperse the sludge into small particles with a narrow size distribution between 0.01 and 4 mm and the granular sludge was dried rapidly due to the increased particle surface area and the high temperature of the drying medium. PC drying of sewage sludge was compared to convective- and microwave-drying processes. The application potential of the PC sludge-drying process is discussed based on the experimental results.     

城市污泥资源化利用途径探讨

污泥对环境有危害,同时污泥也也含有大量的资源,若能正确的利用污泥,不仅能化危害为资源,又保护了环境和自然资源。本文通过比较不同的污泥处置方法,探讨污泥资源化利用方法,希望能为城市污泥处置寻找合适的方法。     

Study on Convective Drying Characteristics of Dredged Sludge from Dian Lake

In this work, the thin layer drying behavior of dredged sludge from Dian Lake by convective drying methods was investigated. The results showed that the Modified Page-I model was more suitable for thin-layer drying of dredged sludge. The values of the diffusion coefficients at each temperature were obtained using Fick’s second law of diffusion, and it was varied from 6.472×10^?9 to 1.143×10^?8 m²/s when the temperature was changed from 100 to 160°C for the dredged sludge of 10 mm. When the thickness was changed from 5 to 20 mm, the diffusion coefficients were varied from 4.036×10^?9 to 2.648×10^?8 m²/s at 140°C. The activation energy of moisture diffusion was 13.1 kJ/mol.     

城镇污泥干燥过程中胶粘性的研究

主要对污泥的干燥性质、污泥在干燥过程中所发生的胶粘性的变化作了机理性的研究,在此基础了提出了一些对污泥干燥过程中胶粘性的特点,并对如何解决和避免胶粘性提出了建议;针对污泥这种含水量大、粘性大的特殊物料的干燥,选用普通回转圆筒进行干燥,对干燥后物料、干燥过程粘性的变化等作了分析,并在此基础上了对设备进行了改造,使之能够解决和避免在回转圆筒干燥机中干燥污泥产生的胶粘性问题,主要的改造是在回转圆筒的进料端加上了自清理装置,以及横贯圆筒中心的打散装置,以此产生了新的回转圆筒设备——带自清理的打散回转圆筒干燥机,并且作了工业模拟试验。     

Adhesion and Cohesion Characteristics of Sewage Sludge During Drying

The stickiness of sludge during the drying process is an effect of its adhesion and cohesion. Furthermore, the adhesion and cohesion characteristics of sludge are comprehensive results of sludge components and their correlation with moisture. This work presents a simple method to test the adhesion and cohesion characteristics of sludge during the drying process based on the Jenike shear test. The results show that the most significant sludge adhesion and cohesion emerges at a moisture content of approximately 45 to 70% and 30 to 60%, respectively, and at a heating temperature of 120°C. An increase of the heating temperature to 200°C only brings a small movement to the sticky range location. The possible reasons for sludge adhesion and cohesion are discussed based on the results of sludge component analysis. The contributions of mineral materials with tiny particle sizes and metal salts to the adhesion and cohesion are discussed in this study because the contribution of organic matter has been widely demonstrated. The adhesion and cohesion nature of sludge exhibits a large effect on its drying characteristics. A remarkable fluctuation of both the drying rate and stirring power, located between the first and second falling rate period, is observed when the adhesion force of sludge reaches the maximum. When the sludge cohesion force decreases to approximately 3800 N/m², sludge bulks are broken with the stirring of paddles.     

污泥干燥机在污泥干化焚烧工艺中的应用

污泥干化焚烧工艺综合考虑了污泥处置的可靠性、先进性、适用性、安全性与经济性等原则,将是现阶段我国一线城市污泥治理的主流工艺路线。本文通过对不同种类的污泥干燥机进行综合性能比较,推荐了作为污泥干化焚烧工艺的主流干燥机。国产干燥机在经过对国外同类设备的消化吸收后,今后将在国内污泥干化领域占据一席之地。     

污泥干燥特性及动力学模型分析

在80℃~160℃温度条件下,对5 mm厚度的污泥薄层进行干燥实验研究,得出污泥的干燥特性曲线。引入5种常用的污泥干燥动力学模型对污泥干燥数据进行拟合,研究表明Hasibuan and Daud模型拟合程度最高。利用Fick扩散模型,求解得出污泥样品的干燥扩散系数在2.51E-09 m2/s~8.85E-09 m2/s之间,而干燥扩散系数随着温度的升高而增大。应用Arrhenius方程求解,得到污泥的活化能Ea为19.739008 kJ/mol,指前因子D0为2.13247E-06 m2/s。     

壳聚糖的微波干燥行为的研究

本文对壳聚糖在微波和烘箱技术条件下的干燥行为进行了研究。并对其脱乙酰度、粘度、分子量及红外光谱进行了测定。结果表明，用微波干燥处理壳聚糖所用的时间是用烘箱处理所需要的十分之一；而其脱乙酰度、粘度、分子量及红外光谱在两种条件下测得的结果几乎一致。实验还发现，在相同条件下，由虾壳制得的壳聚糖，其分子量和粘度都大于由蟹壳制得的产品。