城市污水污泥干燥动力学特性影响因素的实验研究

发布时间：2017-04-30 00:00

  本文关键词：城市污水污泥干燥动力学特性影响因素的实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：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。
【关键词】：城市污水污泥 干燥动力学 添加剂 冻融 返混 热对流
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 物理量符号表9-13
• 1 引言13-23
• 1.1 研究背景及意义13-17
• 1.1.1 污泥产量及危害13-14
• 1.1.2 污泥处理处置方法14-16
• 1.1.3 污泥的干燥处理16-17
• 1.2 污泥干燥研究现状17-20
• 1.2.1 污泥热重干燥17-18
• 1.2.2 添加剂对污泥干燥特性的影响18-19
• 1.2.3 预处理方式对污泥干燥特性的影响19
• 1.2.4 污泥对流干燥19-20
• 1.2.5 现状小结20
• 1.3 本文研究内容20-23
• 2 实验方案设计23-37
• 2.1 实验样品23-25
• 2.1.1 热重实验样品23-24
• 2.1.2 对流干燥实验样品24-25
• 2.2 热重实验系统25-26
• 2.2.1 实验原理25
• 2.2.2 实验工况25-26
• 2.3 对流干燥实验系统26-29
• 2.3.1 实验原理26-28
• 2.3.2 系统可靠性验证28
• 2.3.3 实验工况28-29
• 2.4 理论分析方法29-34
• 2.4.1 热重实验理论分析29-31
• 2.4.2 对流干燥动力学理论31-33
• 2.4.3 干燥模型33-34
• 2.5 不确定度分析34-35
• 2.5.1 热重实验不确定度34-35
• 2.5.2 对流干燥实验不确定度35
• 2.6 本章小结35-37
• 3 污泥定温及变温干燥动力学特性比较37-45
• 3.1 加热方式对污泥干燥特性影响37-39
• 3.1.1 定温干燥TG/DTG特性37-38
• 3.1.2 变温干燥TG/DTG特性38-39
• 3.2 加热方式对污泥干燥动力学特性影响39-42
• 3.2.1 定温干燥动力学特性39-40
• 3.2.2 变温干燥动力学特性40-42
• 3.3 干燥模型42-43
• 3.3.1 定温干燥模型42
• 3.3.2 变温干燥模型42-43
• 3.4 本章小结43-45
• 4 添加剂对污泥干燥动力学特性影响45-61
• 4.1 物理添加剂的影响45-48
• 4.1.1 干燥速率45-47
• 4.1.2 动力学参数47-48
• 4.2 化学添加剂的影响48-51
• 4.2.1 干燥速率48-50
• 4.2.2 动力学参数50-51
• 4.3 干燥模型51-54
• 4.4 差异显著性分析54-59
• 4.5 本章小结59-61
• 5 预处理方式对污泥干燥动力学特性影响61-71
• 5.1 冻融预处理61-62
• 5.1.1 干燥速率61-62
• 5.1.2 动力学参数62
• 5.2 干污泥返混62-64
• 5.2.1 干燥速率62-63
• 5.2.2 动力学参数63-64
• 5.3 干燥模型64-65
• 5.4 差异显著性分析65-68
• 5.5 本章小结68-71
• 6 成型污泥对流干燥特性71-83
• 6.1 干燥特性分析71-74
• 6.1.1 表面结构变化71-72
• 6.1.2 干燥速率72-73
• 6.1.3 差异显著性分析73-74
• 6.2 动力学参数74-78
• 6.2.1 有效湿分扩散系数74-76
• 6.2.2 表观活化能76-78
• 6.3 干燥模型78-82
• 6.4 本章小结82-83
• 7 结论与展望83-85
• 7.1 结论83-84
• 7.2 展望84-85
• 参考文献85-95
• 附录A95-97
• 附录B97-103
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果103-107
• 学位论文数据集107

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 吴光程;;园林绿地处理城市污水污泥硝态氮在土壤中的迁移及对地下水的影响[J];现代园林;2006年04期

2 孙玉焕;杨志海;;我国城市污水污泥的产生及研究概况[J];广西轻工业;2007年04期

3 宋敬阳;;城市污水污泥的农田施用[J];国外环境科学技术;1993年03期

4 刘凤侠;林地处理城市污水污泥——硝态氮在土壤中的迁移及对地下水的影响[J];城市环境与城市生态;1998年S1期

5 王敦球,解庆林,张学洪,李全明,舒忠常,李金城;利用城市污水污泥好氧堆肥[J];桂林工学院学报;2000年S1期

6 史昕龙,陈绍伟;城市污水污泥的处置与利用[J];环境保护;2001年03期

7 奉华,张衍国,邱天,吴占松;城市污水污泥的热解特性[J];清华大学学报(自然科学版);2001年10期

8 黄汉生;处理城市污水污泥的超临界水氧化法[J];工业用水与废水;2001年06期

9 张学洪,王敦球,解庆林,李金城,张华;城市污水污泥与垃圾和粉煤灰堆肥在水稻施肥上的应用[J];重庆建筑大学学报;2001年01期

10 邱兆富,周琪;国内城市污水污泥的特点及处理处置对策[J];中国沼气;2004年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 关秋红;张乐;;安徽省城市污水污泥的资源化利用[A];安徽节能减排博士科技论坛论文集[C];2007年

2 尹军;王亮;王建辉;张小雨;;城市污水污泥土地利用若干问题探讨[A];创新驱动，加快战略性新兴产业发展——吉林省第七届科学技术学术年会论文集（上）[C];2012年

3 黄小兰;陈建耀;;微生物在城市污水污泥处理中的应用[A];微生物实用技术生态环境应用学术研讨会论文集[C];2008年

4 陈丽娟;;城市污水污泥的处理方法简析[A];中国第六届海峡两岸菌物学学术研讨会论文集[C];2004年

5 王瑞;王馨;;城市污水污泥的土地利用与填埋[A];2010年全国给水排水技术信息网年会论文集[C];2010年

6 曹仁堂;;城市污水污泥堆肥处理机理的研究[A];第四届全国给水排水青年学术年会论文集[C];2000年

7 曹仁堂;;城市污水污泥堆肥处理机理的研究[A];第四届全国给水排水青年学术年会论文集（续集）[C];2000年

8 李兴盛;;城市污水污泥的堆肥化处理与资源化利用[A];四川省循环经济发展模式（Ⅰ）——污泥再生利用[C];2005年

9 赵丽君;杨意东;;天津城市污水污泥堆肥处理的探讨[A];天津市市政（公路）工程研究院院庆五十五周年论文选集（1950～2005）下册[C];2005年

10 朱勇;周秋玲;;成都市第一城市污水污泥处理厂污泥干化焚烧工艺技术特点[A];贯彻循环经济促进法开发固体废物资源研讨会论文集[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 ;厦门：城市污水污泥生产生物有机肥新技术面世[N];中国特产报;2009年

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 李琳娜;城市污水污泥抑制秸秆流化床燃烧粘结的机理研究[D];中国科学院研究生院（工程热物理研究所）;2014年

2 邵敬爱;城市污水污泥热解试验与模型研究[D];华中科技大学;2008年

3 刘秀如;城市污水污泥热解实验研究[D];中国科学院研究生院（工程热物理研究所）;2011年

4 冯源;城市污水污泥电动脱水机理试验研究及多场耦合作用理论分析[D];浙江大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张雪玉;城市污水污泥干燥动力学特性影响因素的实验研究[D];北京交通大学;2016年

2 刘亚勇;城市污水污泥的处理处置技术及工艺分析[D];华南理工大学;2010年

3 何志锋;城市污水污泥应用于废弃地生态恢复研究[D];南京林业大学;2008年

4 陈良海;城市污水污泥混合堆肥重金属含量变化的控制—绿化施肥量确定[D];贵州大学;2007年

5 刘渊源;城市污水污泥在流化床中的焚烧特性及重金属排放特性研究[D];浙江大学;2004年

6 李树霞;城市污水污泥制生态水泥技术研究[D];贵州大学;2009年

7 章圣样;城市污水污泥活性炭的制备技术研究[D];贵州大学;2009年

8 吴静;城市污水污泥干燥特性及转筒干燥过程研究[D];山东大学;2010年

9 毛艳萍;城市污水污泥分组预处理及其热解规律[D];东华大学;2011年

10 王霜;城市污水污泥的热解特性与低温热解实验研究[D];昆明理工大学;2005年

  本文关键词：城市污水污泥干燥动力学特性影响因素的实验研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：335823