市政污泥干燥特征及污泥中温带式干燥工艺应用研究

发布时间：2020-09-16 11:50

　　城市污水处理厂产生大量市政污泥，由于市政污泥兼具高含水率，有毒有害物质、有机养分及无机组分富集的特征，如何科学而有效地处理处置市政污泥便成为国内外科研及工程领域关注的重要论文之一。本论文在分析了国内外常见的污泥处理处置途径的基础上，将污泥处理处置的重要环节——污泥热干燥作为研究对象，并通过分析深圳南山污水厂脱水污泥干燥实验与干燥工程设计运行实践，总结归纳出部分污泥干燥过程特征及中温带式干燥研究成果，以为我国市政污泥处理处置领域的研究与工程实践提供参考依据。文中通过针对10mm、20mm及30mm直径颗粒污泥球在105℃恒温干燥条件及10mm直径污泥球在90℃、105℃、120℃及135℃恒温条件下的干燥实验结果分析，表明污泥球在干燥过程中经历了加速干燥、恒温干燥及降速干燥三个阶段，且干燥速率与干燥温度和污泥颗粒尺寸紧密相关。干燥温度越高，污泥颗粒尺寸越小，污泥单位面积的干燥速率越大，至干燥平衡含水率所需时间越短。在污泥干燥实验的基础上，引入热动力学分析模型，通过约化时间图和定温直线拟合图法确定污泥干燥最概然反应机理函数积分形式为，并结合Arrhenius热力学方程，确定10mm污泥球在不同干燥温度下的干燥速率常数k及表观指前因子A=118.78，表观活化能E=31.411KJ/mol。结合污泥干燥理论与深圳污泥干燥工程条件，阐述深圳污泥工程循环经济理念、系统组成、热平衡及物料平衡等内容，结合欧盟安全生产法律规范，确定深圳污泥干燥工程安全生产措施。进一步通过对干燥工程运行中臭气及冷凝水中主要污染物指标的检测，分析研究污泥干燥工程中臭气排放特征及化学除臭工艺效果，总结干燥冷凝中、高浓度有机废水的成因及浓度特征，并提出建议达标排放的工艺措施与途径。最后通过深圳南山污水厂干燥污泥烧制页岩或粘土污泥砖实验，总结分析干燥污泥掺混量、烧成温度、烧成时间对成砖强度的影响，并论证得到烧制页岩污泥砖制品强度、外观、重金属析出、辐射等条件均符合我国《烧结多孔砖》（GB13544-2000）标准中相关要求，为深圳污泥干燥产品的资源化途径提供决策依据。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2014
【中图分类】：X703.1
【部分图文】：

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微境下拍摄的照片，呈现了各种水份在活性污泥中的主要结合形式。这些不同类型的水份和固体颗粒的结合力量是不同的，从而导致在脱水或干燥过程中所需采用的方式和能耗也不尽一样。水在污泥内是以多种不同的形式而存在，根据污泥颗粒中不同的物理结合形式可大致分成以下四种类型[74]：自由水：与污泥之间不存在任何结合力。在活性污泥中，绝大部分的水份是以这种形式而存在，这部分水份在受地心重力影响下(重力浓缩池)和机械压力之下(机械性脱水)，可以很容易地与污泥相分离。间隙水：活性污泥在水中呈现孔状分布，许多水份是以各种毛细吸管作用方式存在于污泥絮凝颗粒之间。吸附水：悬浮液内污泥细胞是分散型孔状分布，拥有大量内外表面积，许多水份可通过凝聚力粘附在细胞表面之上。这些表面粘附水是固定在固体颗粒和细胞表面之上，不能自由活动。细胞内水：细胞内水分所占比例最小，但与固体之间的结合力最强，必须采用热干燥工艺才能去除。

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通过机械脱水只能将稀浆污泥中的大量游离自由水和部分间隙水出来。污泥中的其他水份如吸附水和大量细胞内水份只能通过热干燥工艺才蒸发去除。污泥中不同结合水形式所占比列分别为:1）间隙水或者空腔水（大约 70-80%）2）附着水以及毛细水（10-22%）3）吸附水以及胞内水（5-8%）分析污泥吸附等温线图 2-3 所示，污泥是一种吸湿性物质，等温线给出质中的水分负荷与环境的相对湿度之间在恒定温度下的平衡状态（吸附平衡物质含水率表示水分负荷占物质总量的百分数，并绘制了相对的空气湿度。图中可以看出，非吸湿性物质在内表面吸附之后，单分子至多分子吸附涂层有吸收水分（吸附等温线的渐进过程）。相比之下，由于毛细管冷凝作用，性材料的水分负荷将随着空气湿度增加而增大。吸湿性材料的等温吸附曲线个转折点，它标志着水分的毛细凝聚的开始。然而，非吸湿性材料显示是一近某一个最终值的渐近线。

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于干燥介质的影响，主要为干燥介质的，这些因素主要由干燥设备来控制；另燥污泥的组分、水分存在形式以及污泥，较为集中在如何提高热干燥设备效率质从而提高污泥干燥效率的途径却有待通过污泥干燥试验，研究干燥温度、污通过污泥热干燥动力学分析，为深圳污济污泥干燥工程做必要的前期准备，试泥，污泥呈褐色，含水率 80%左右，具

【参考文献】