基于图像分析的污泥干化物料混合特性研究和应用

发布时间：2017-07-07 12:11

  本文关键词：基于图像分析的污泥干化物料混合特性研究和应用

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【摘要】：污泥的间接热干化技术是一种在工程被广泛应用的污泥处理技术。污泥在间接传热干化机内的干化包含搅拌混合、传热传质等多个复杂过程,为研究增强污泥在间接传热干化机内搅拌混合的方法,在综述国内外有关物料搅拌混合的研究成果的基础上,自主设计了冷态的小型搅拌试验系统和热态的小型污泥干化试验系统,并基于图像处理技术,建立了可视化的物料在冷态小型搅拌机内混合质量的评价方法,进行了深入研究和分析。使用小型冷态搅拌试验系统和可视化物料混合质量评价方法对固体颗粒在冷态小型搅拌机内的混合特性及其影响因素进行了试验研究,试验结果表明,固体颗粒在搅拌机内的混合分为三个阶段：对流混合阶段,对流与剪切混合阶段和扩散混合阶段；搅拌轴转速的影响主要作用在对流混合阶段,转速越高,颗粒混合均匀度越高；物料填充率过高或过低,都不利于物料的混合,选择合适的填充率才能获得最佳的混合效果。针对搅拌机的混合死角问题,对搅拌机内构件进行了几点改进,依靠增大楔形桨叶尺寸或者利用自主设计的椭圆形桨叶都可以扩大桨叶的搅动范围,有效提高物料混合均匀度。在冷态试验的基础上,将自主设计的椭圆形桨叶应用于小型污泥干化试验系统,对横岗污泥干化特性及其影响因素进行了试验研究,并将污泥在椭圆形桨叶干化机内的干化特性与传统楔形桨叶干化机进行了对比,结果表明,污泥干化先后历经升温区、第一降速区、粘滞区和第二降速区。在粘滞区和第二降速区提高搅拌轴转速可以增强污泥混合,在一定程度上提高干化速率；合理范围内较高的污泥填充率可以使污泥受到桨叶更充分地搅拌和混合。相比于楔形桨叶干化机,椭圆形桨叶干化机较强的自清洁能力使之在干化全程尤其在粘滞区都能够更好地刮除粘壁污泥和破碎污泥团块,加强污泥的混合与干化。
【关键词】：污泥 固体颗粒 图像处理 搅拌 混合 干化
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 1 绪论11-22
• 1.1 引言11-12
• 1.2 污泥的危害及其流变特性12-15
• 1.2.1 污泥的主要成分和危害12-13
• 1.2.2 污泥的流变特性13-15
• 1.3 污泥处理处置概述15-20
• 1.3.1 国内外污泥处理处置方法15-16
• 1.3.2 污泥热干化工艺与设备简介16-19
• 1.3.3 桨叶式污泥干化技术研究现状19-20
• 1.4 本文的主要研究目的和研究内容20-22
• 2 物料在搅拌机内混合的研究现状22-33
• 2.1 引言22
• 2.2 物料混合机理22-24
• 2.2.1 固体颗粒混合机理22-23
• 2.2.2 流体混合机理23-24
• 2.3 物料混合质量评价方法24-29
• 2.3.1 固体颗粒混合均匀度评价方法24-27
• 2.3.2 基于图像处理技术评价颗粒混合质量的研究现状27
• 2.3.3 高粘度流体混合质量评价方法27-29
• 2.3.4 影响搅拌效果的因素29
• 2.4 几种高粘流体搅拌设备介绍29-31
• 2.5 小结31-33
• 3 基于图像分析的小型冷态搅拌机内物料混合过程的实验研究33-45
• 3.1 引言33
• 3.2 试验材料、装置与方法33-42
• 3.2.1 小型冷态搅拌试验系统及物料33-36
• 3.2.2 图像分析及数据处理软件介绍36-37
• 3.2.3 实验步骤37-39
• 3.2.4 基于图像分析的物料混合度的定义与分析方法39-42
• 3.3 结果与讨论42-44
• 3.4 小结44-45
• 4 小型冷态搅拌机内物料混合度影响因素的研究45-54
• 4.1 引言45
• 4.2 搅拌转轴转速对物料混合度的影响45-47
• 4.3 搅拌机内构件对颗粒混合度的影响47-51
• 4.4 物料填充率对物料混合度的影响51-52
• 4.5 小结52-54
• 5 污泥在小型热态污泥干化机内混合与干化特性的试验研究54-69
• 5.1 引言54
• 5.2 试验材料、装置与方法54-58
• 5.2.1 污泥样品54
• 5.2.2 小型卧式双轴污泥干化系统54-57
• 5.2.3 污泥干化特性的表示方法57-58
• 5.3 结果与讨论58-67
• 5.3.1 污泥在楔形桨叶干化机内干化的形态特征58-59
• 5.3.2 污泥在椭圆形桨叶干化机内干化的形态特征59-60
• 5.3.3 污泥在楔形桨叶干化机和椭圆形桨叶干化机内的干化特性分析60-62
• 5.3.4 污泥在楔形桨叶干化机和椭圆形桨叶干化机内干化特性的对比62-64
• 5.3.5 搅拌轴转速对污泥干化特性的影响64-66
• 5.3.6 填充率对污泥干化特性的影响66-67
• 5.4 小结67-69
• 6 全文总结和展望69-71
• 6.1 全文总结69-70
• 6.2 创新点70
• 6.3 展望70-71
• 参考文献71-77
• 作者简介及攻读硕士期间科研成果77

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本文编号：530139