城市污水污泥干燥动力学特性影响因素的实验研究

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 9次 | 上传用户:kelly_0810
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随着城市化进程的加快,城市污水污泥产量逐年递增,带来的环境问题日益突出。对污泥进行热干燥处理不仅可以降低污泥含水量、减少污泥体积从而降低其运输和处置成本,提高污泥热值从而提高其资源化利用价值,同时还可以降低致病微生物含量减少环境污染。本文分别基于热重分析仪和热风对流干燥实验台对城市污水污泥干燥特性进行实验研究,基于动力学分析理论,分析加热方式、添加剂种类及剂量、预处理方式等因素对污水污泥干燥动力学特性的影响规律。基于热重分析技术及动力学理论分析加热方式(定温、变温)、添加剂和预处理方式对城市污水污泥干燥动力特性的影响情况,结果表明:在定温干燥过程中,当干燥温度从50℃升高至130℃后,平均干燥速率增加了2倍左右;在变温干燥过程中,当升温速率从5℃·min-1升高至25 ℃·min-1时,平均干燥速率增加了5倍左右。定温过程中,在50-70℃时,表现出一个较短的升速段、恒速段和两个明显的降速段,而在高于70℃时未呈现恒速段。变温过程中均未呈现恒速段。污水污泥定温干燥活化能小于变温干燥活化能。在100-180℃时,在相同的10%剂量下,与原污泥相比,污水污泥混合褐煤、粉煤灰、生石灰、高锰酸钾和干污泥后的平均干燥速率分别提高了2.81%、3.57%、2.65%、4.80%和3.05%。经过冻融预处理后污水污泥的平均干燥速率增加7.08%。污泥与各个添加剂混合物样品及冻融处理后样品的活化能均小于原污水污泥。随着生石灰剂量从10%增加到30%,污泥与生石灰混合物在两个降速段的表观活化能值均降低。相比于污泥与添加剂的混合物,冻融处理后样品的在两个降速段的表观活化能最低。褐煤、粉煤灰、生石灰、高锰酸钾、返混干污泥及冻融预处理技术均可以提高污水污泥的热干燥动力学特性。基于热风对流干燥实验台进行成型污泥饼干燥实验,分析温度、添加剂(褐煤)对污泥饼干燥动力学特性的影响规律。干燥过程中污泥饼呈现明显的收缩和裂缝现象,在干燥的最后阶段形成许多空腔。原污泥饼和混合褐煤泥饼干燥过程都呈现一个短暂的升速段、恒速段和两个明显的降速段。混褐煤泥饼在整个降速段的平均干燥速率高于原污泥饼。Midilli模型能较好地描述成型样品水分比的变化。本文研究结果可以为污泥干燥特性进一步研究和实际应用提供基础数据。
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