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。     

污水污泥干燥特性研究

污泥产量巨大且成分复杂,而干燥污泥是城市污泥减量化最有效的方法之一。通过实验研究污泥干燥特性,重点介绍污泥干燥特性的研究现状,分析污泥干燥过程以及温度、粒径、形状等因素对污泥干燥特性的影响,并提出依据干燥特性提高污泥干燥速率的发展方向。     

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。     

湿污泥颗粒的流化床干燥实验及模型

在鼓泡流化床内以河砂为干燥介质,对单颗粒湿污泥的流态化干燥特性进行实验研究,得到了流化床温度、污泥初始水分、污泥粒径及流化速度对干燥速率的影响规律：流化床温度及污泥粒径对干燥速率的影响都呈指数规律;污泥的水分越大,干燥速率越大;在鼓泡流化床流化速度达到2倍临界流化速度以上时,充分流化,流化速度再增大(2~5倍临界流化速度)对干燥速率没有明显影响. 在基本的扩散传质理论的基础上,利用实验数据回归得到湿污泥在鼓泡流化床内干燥的半经验模型,为流化床污泥干燥器的设计提供了基础数据和依据.     

石灰调质污泥恒温干燥特性及动力学模型研究

对添加石灰的市政污泥进行恒温干燥实验,研究在不同的石灰添加量和不同的温度条件下污泥干燥特性、有效水分扩散系数和干燥活化能。结果表明:高温干燥时,石灰添加量的增加对平均干燥速率以及有效扩散系数的提高影响显著,低温干燥时影响不显著;石灰的添加可以降低干燥活化能;基于Modified Page模型建立的通用干燥模型能准确地描述石灰调质污泥的干燥特性;模型方程预测值和实验值吻合,均方根误差为0.32%。     

粘胶短纤维的干燥特性及其动力学模型研究

分析了热风温度、纤维层厚度、热风速度、纤维层含水率等工艺参数对粘胶短纤维干燥过程的影响,在此基础上,建立了粘胶短纤维的干燥动力学模型,应用单指数干燥模型和Logaritmic干燥模型对比研究了纤维的干燥特性。结果表明:单指数干燥模型和Logaritmic干燥模型都能很好地描述热风温度、纤维层厚度、纤维层含水率对其干燥速率的影响;在计算热风温度以及热风速度对纤维干燥的影响时,两个干燥模型计算结果与实验结果略有偏差;相比单指数模型,Logaritmic干燥模型的计算结果和实验结果吻合较好,能更好地分析粘胶短纤维的干燥规律,对粘胶短纤维干燥特性的工程应用提供理论依据。     

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。     

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。     

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。     

污泥喷雾热干化特性

污泥喷雾干化是将剩余污泥通过雾化嘴喷雾后形成雾滴,并与太阳能产生的高温气体逆向接触以达到干化的目的.本文研究了污泥脱水性能,以及污泥溶出和冷凝水中的磷酸盐、氨氮、阴阳离子及重金属的变化.结果表明:随着喷入量减小,污泥的含水率逐渐减小,在喷入量为12L/h时,干化后污泥的含水率降低到25.9%;干化后污泥溶出的磷酸盐和氨氮随着喷入量的减少呈现出升高的趋势,在污泥含水率小于60%时,磷酸盐与氨氮的浓度分别分布在59.4～61.7mg/L与156.4～165.3 mg/L;随着喷入量增加,冷凝水中磷酸盐浓度基本不变,氨氮呈下降的趋势;干化后污泥溶出的阴阳离子的变化趋势相同,且随着含水率的升高,呈现增大趋势;冷凝水中的阴阳离子呈现先上升后下降的趋势;干化后污泥中的重金属除镉之外其余略有增加.     

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。     

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。     

Drying behavior of sludge with drying accelerator

Abstract

For fuelization of high moisture content sludge, efficient sludge drying technique using a drying accelerator was investigated. In the experiment, drying accelerator types and drying conditions were changed and the effect of accelerator type and/or drying condition on sludge drying behavior was evaluated by analyzing drying characteristic curve. Depending on drying accelerator type, the addition of drying accelerator did not always exert superiority in drying rate, but sludge with added acrylic resin having low glass transition temperature (DA10) demonstrated significantly enhanced drying rate. Addition of surface activating agent (SAA) instead of resin type drying accelerator also enhanced the sludge drying rate. The highest drying rate was obtained by addition of DA10 and SAA together, and the sludge drying rate has significantly been augmented at the high drying temperature condition.     

造气污水净化回用及污泥干化处理工程实例

介绍了某大型合成氨厂造气污水水质特点,采用平流沉降/干化池-一体化净水器及真空抽滤污泥干化工艺对其进行处理。结果表明:净水器单台处理能力大于1 000 m3/h;造气污水进水渠进水SS的质量浓度为164~418 mg/L,p H值为7.41~8.08,温度为38~43℃时,清水池出水浊度为13.26~23.60 mg/L,p H值为7.67~8.44,温度为27~31℃,达到进口温度≤55℃,出口温度≤32℃,浊度合格率100%的要求,出水水质稳定达到循环冷却系统补充水的要求。污泥干化后的含水率达到70%。     

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。     

烟气干化污泥系统分析

介绍一种以锅炉废烟气作为干燥介质的污泥干化系统，可将含水率80％的湿污泥干燥为含水率为30％的干污泥颗粒。干污泥颗粒可送至锅炉和煤粉掺烧以充分利用其热值，并以处理湿污泥2t／h的系统为例，进行物料及热量平衡计算，分析了利用废烟气和干污泥所产生的经济效益。     

Effect of sludge thickness on characteristics of ultrasonic assisted hot air drying sludge

Due to the stratification of sludge particles in the ultrasonic field, the acoustic interaction forces the particles to agglomerate on a plane perpendicular to the direction of ultrasonic propagation. Therefore, the thickness of sludge can significantly influence the characteristics of ultrasound-assisted hot air convective drying municipal sewage sludge. In this paper, the stratified aggregation phenomenon of sludge with different thicknesses was observed in the ultrasonic field using the experimental method. It was found that the stratification of the internal structure of sludge became more obvious with the increase of its thickness. The effects of ultrasound on the drying time and the drying rate of sludge with various thicknesses were studied. Meanwhile, the effective moisture diffusivity (D_eff) was analyzed. The experimental results demonstrated that the larger the sludge thickness, the longer the time length of the first falling rate stage and the promotion of the drying rate was worse when the ultrasonic power was less than 135 W. The situation was opposite at the constant rate stage. Among the sludge with the thicknesses of 5, 10, and 15 mm, the total drying time and energy consumption of the sludge with a thickness of 10 mm decreased the most substantially under the condition of ultrasonic power less than 90 W. The smaller the thickness of sludge is, the less obvious the effect of ultrasound on the effective moisture diffusivity, and vice versa.     

一株污泥减量菌喷雾干燥条件的优化

使用摇瓶发酵制备解淀粉芽孢杆菌,喷雾干燥将其制备成菌粉。采用单因子实验首先对影响摇瓶发酵制备解淀粉芽孢杆菌的条件因素进行优化,然后采用单因子实验和正交实验,对影响喷雾干燥产物指标的因素进行优化。优化后的摇瓶发酵条件为：5g/L可溶性淀粉、10g/L氮源（酵母粉与蛋白胨体积比为2：1）、接种量7%、摇瓶装液量40%,摇床200r/min、30℃条件下摇瓶发酵48h,菌液活菌数为8.3×10⁸CFU/mL,优于优化前的3.8×10⁸CFU/mL。优化后的操作条件为：进风温度180℃、热风流量315m³/h、进样速度500mL/h、麦芽糊精质量分数5%。各因素对其喷雾干燥工艺的影响程度为：麦芽糊精浓度 > 进料速度 > 进风温度 > 空气流量。在此条件下,解淀粉芽孢杆菌菌粉活菌数可达1.28×10¹⁰CFU/g。