基于介观尺度模拟的污泥絮凝形态及机理

用介观动力学的方法对胶体颗粒与高分子链的絮凝过程进行了模型研究,并根据模型结果对污泥和阳离子聚丙烯酰胺的絮凝过程和污泥脱水机理进行有针对性的探讨。通过建立粗粒化模型和经验势函数力场有效模拟了负电性的胶体颗粒与阳离子型高分子链的絮凝过程;模拟得出了絮凝的外观形态,证明了高分子链对胶体颗粒的桥接作用以及表面电荷的中和作用对絮凝的影响;并对絮凝反应过程的体系势能变化进行了研究。对实际污泥胶体颗粒和阳离子聚丙烯酰胺溶液拍摄了电镜图片并观察了其吸附过程;最后研究了高分子链离子度对溶液体系絮凝的影响,验证了离子度的增加有利于絮凝体的形成,但同时也由于絮凝体结构的复杂而对污泥脱水造成了一定的不利影响。     

污泥和煤混烧发电系统的(火用)分析和优化

对典型污泥和煤混合燃烧发电系统进行了分析和优化,即用汽轮机回热系统的部分蒸汽对污泥进行干化预处理,并基于(火用)分析原理建立了数学计算模型.实例计算结果表明:当回热抽汽口蒸汽参数较高时,干燥器的热干燥效率ηdry在取值范围内存在最小值,使系统有优化效果;当回热抽汽口蒸汽参数较低时,ηdry在取值范围内取任意值都可使系统优化,且系统(火用)效率随着污泥含水率α的降低而升高,当α降低到40%左右时(火用)效率的变化减缓.经比较,该文的数学模型与热量法计算结果相比误差很小,且计算简单、便于分析,可用于实际工程.在实例中,系统经过优化后发电量提高了17.4%,优化效果十分明显.     

污泥结合水测量方法和水分分布特性

为了实现污泥高效脱水,对污泥水分分布特征与脱水性能变化的关系进行研究.分别利用热干燥法、抽滤法、压滤法、水活度法和膨胀计法测定同一市政污泥的结合水相对质量分数,通过分析比较测量数据和应用原理,总结出各种方法的优缺点和适用条件.基于膨胀计法对污泥水分能量状态进行了分析,构建了污泥水分分布特征曲线,并阐明污泥在不同水分质量分数时的机械脱水效果.研究表明：5种方法的结合水质量分数（结合水/干基）测量结果差异明显,其中抽滤法测量值最大为628%,水活度法测量值最小,只有34%;膨胀计法操作快捷、原始数据容易处理,优于其余4种测量方法.当污泥水分相对质量分数(全水分/干基)大于183%时,适当提高设备的脱水强度能够较好地改善脱水效果.     

污泥干化焚烧过程中的能量平衡及经济性分析

选取典型城市生活污泥,以能量平衡分析为基础,分别计算了污泥直接焚烧和干化焚烧2种情况下所需要的辅助燃料量(以煤为例),并得出了干化焚烧综合处理过程中辅助燃料总消耗量和能量利用率随干化程度的变化关系。计算结果表明,对污泥进行适当干化后再焚烧较为合理。给出了辅助燃料消耗量和能量利用率曲线,为污泥干化焚烧经济运行提供了一种理论分析方法。     

热水解处理制革污泥过程中总Cr的转移与稳定性研究

采用热水解法研究了不同热水解温度和酸性条件下,制革污泥中重金属总铬的转移特性及浸出毒性变化.结果表明：pH对制革污泥中Cr的溶出起主要作用,H2SO4调节pH为2.5和1.5时,常温水解预处理对污泥中Cr的转移率分别达到了56%和91%.热水解温度的提高不利于Cr向液相转移,当pH=2.5时,180 ℃热水解后的水解液中Cr的质量分数比常温条件下降低了70%以上.热水解处理促进污泥中Cr的稳定,且随着热水解温度的升高,Cr的浸出毒性显著降低, 180 ℃热水解Cr的稳定化率达93.2%,而常温下只有50.8%,因此,可采用常温H2SO4浸取+热水解联合处理的方法,实验结果表明：Cr的转移和稳定化效果均较好,污泥中Cr向液相的转移率高于90%,固相中Cr的浸出毒性显著降低,稳定化率超过95%.