水处理污泥干燥特性及过程研究

发布时间：2020-10-19 19:38

　　 随着我国污水排放量的不断增加和污水处理率的持续提高,水处理污泥的数量也在快速增加。无论采用哪种方法实现污泥的最终处置,降低污泥含水率都是一个必需的中间处理过程。采用热干燥方法来降低污泥含水率对其进行减量已经被证明是一种极其有效的方法,是实现污泥无害化、稳定化、资源化处置的先决条件,可以使污泥适应更广泛的处理处置工艺的需要,本文就城市水处理污泥的干燥问题进行了研究。 在对污泥的来源、组成和基本特性进行介绍的基础上,分析了污泥处理处置的方法和发展趋势,说明了进行污泥干燥的必要性和重要性,综述了国内外在污泥水分分布、干燥特性以及干燥过程中的表观形貌等方面的研究现状,提出了本文的研究内容。 在对流干燥实验台上进行了1种典型污泥的热干燥实验,提出了根据干燥速率对干基含水率的微分来判别污泥水分临界点的方法,得出了污泥中自由水、间隙水、表面结合水和内部结合水的含量,分析了污泥的粘壁情况与含水率的关系,然后采用热分析动力学方法得到了污泥干燥的反应机理函数,求出了污泥的干燥活化能。 在对流干燥实验台上对污泥的干燥特性进行了实验研究,得到了污泥含水率随干燥时间的变化规律和干燥速率随含水率的变化规律,分析了干燥温度、热风流速、热风湿度和污泥形状对污泥干燥特性的影响,同时对干燥动力学模型进行拟合,得出污泥干燥的最佳动力学模型,求出模型参数与干燥条件之间的关系式； 利用数码摄像头和显微镜得到了各种工况下的污泥表观图像,然后采用图像处理技术对图像进行了分析,以研究污泥在干燥过程中的表观形貌变化规律。提出了利用图像来对污泥体积、空隙比和分形维数进行近似计算的方法,找出了它们在干燥过程中的变化规律,分析了干燥温度、热风流速等对表观形貌的影响。 采用煤、生物质和干污泥三种物质作为添加剂对污泥进行了改性,然后进行了改性污泥的对流干燥实验。分析了添加剂作用下污泥的水分分布特性、反应机理函数和干燥活化能的变化规律,研究了添加剂种类、比例、粒径和添加时刻对干燥特性的影响,并对改性污泥的体积、空隙比和分形特性在干燥过程中的变化规律作了研究。 对20t/d的污泥干燥系统进行了介绍,分析了系统的质量平衡和能量平衡,在该系统中进行了污泥及添加剂作用下的污泥的干燥实验,研究了添加剂比例、加入位置等对干燥效果的影响,提出了干燥系统的改进措施。 最后对全文研究的问题进行了总结,对下一步研究工作进行了讨论。
【学位单位】：武汉大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2011
【中图分类】：X703
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 污泥的基本特性
        1.1.2 污泥的处理处置方法及现状
        1.1.3 污泥的干燥处理
    1.2 污泥热干燥的研究现状
        1.2.1 污泥的热干燥过程
        1.2.2 污泥热干燥设备
        1.2.3 污泥热干燥特性的研究现状
    1.3 本文的研究内容
2 污泥的水分分布特性研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验样品
        2.2.2 实验装置
        2.2.3 实验方法
        2.2.4 数据处理
    2.3 水分临界点的判别
    2.4 污泥的水分分布
    2.5 污泥的粘性
    2.6 污泥水分的干燥活化能
        2.6.1 污泥干燥的反应机理函数
        2.6.2 污泥中水分的干燥活化能
    2.7 本章小结
3 污泥的对流干燥特性研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验装置及样品
        3.2.2 实验条件的确定
        3.2.3 实验方法
    3.3 污泥的对流干燥特性
        3.3.1 干燥温度对干燥特性的影响
        3.3.2 热风流速对污泥干燥特性的影响
        3.3.3 热风湿度对污泥干燥特性的影响
        3.3.4 污泥样品形状对干燥特性的影响
    3.4 污泥干燥的动力学模型
        3.4.1 干燥模型
        3.4.2 模型求解
        3.4.3 模型验证
    3.5 本章小结
4 污泥干燥过程中的表观形貌研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
    4.3 表观形貌的研究方法
        4.3.1 污泥体积的计算
        4.3.2 污泥空隙比的计算
        4.3.3 污泥表面分形维数的计算
    4.4 结果分析
        4.4.1 污泥干燥过程中的体积变化规律
        4.4.2 污泥干燥过程中的空隙比变化规律
        4.4.3 污泥干燥过程中的表而分形维数变化规律
    4.5 本章小结
5 添加剂作用下污泥的干燥特性
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 添加剂的选取
        5.2.2 实验方法
    5.3 添加剂对污泥水分分布特性的影响
    5.4 添加剂对污泥的干燥活化能的影响
    5.5 添加剂作用下污泥的对流干燥特性
        5.5.1 添加剂种类和比例对污泥对流干燥特性的影响
        5.5.2 添加剂粒径和添加时刻对污泥对流干燥特性的影响
    5.6 添加剂对污泥表观形貌的影响
        5.6.1 添加剂对污泥体积和空隙比的影响
        5.6.2 添加剂对污泥的分形特征的影响
    5.7 本章小结
6 污泥干燥的工业实验
    6.1 引言
    6.2 干燥系统简介
        6.2.1 污泥存储系统
        6.2.2 污泥输送系统
        6.2.3 污泥干燥系统
        6.2.4 尾气处理系统
        6.2.5 干污泥产品
    6.3 污泥干燥的工业实验
        6.3.1 系统的质量及能量平衡
        6.3.2 污泥的干燥实验
        6.3.3 添加剂作用下的污泥干燥实验
    6.4 干燥系统的改进
    6.5 本章小结
7 全文总结与展望
参考文献
致谢
学习期间发表的论文及科研情况

【参考文献】

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本文编号：2847633