余热回收型双热源热泵污泥干燥系统实验研究
发布时间：2021-03-06 05:54
污水处理厂作为一个能源密集型产业,如何降低它的能耗和碳排放是近年来的重要问题。污水处理约占美国年用电量的0.6%,占德国总用电量的0.7%,仅占中国总用电量的0.25%。上述国家的污水处理单位耗电量分别约为0.52 kWh/m3、0.40 kWh/m3、0.254kWh/m3[1]。中国的污水处理能耗对比发达国家,明显处于一个较低的水平。但是污水处理的能耗受污水处理水平和处理要求的影响。我国的污水处理水平与规模仍具有较大上升空间,这代表在我国污水处理规模和标准进一步提高的同时,污水处理所带来的能耗与排放也将继续提高。因此污水处理厂的节能增效是一个具有实际意义的课题。为了解决污水处理厂污泥处理成本较高且污水余热能利用率较低的问题,同时为污水处理厂从耗能单位向能源回收转变甚至进一步成为产能单位提供技术与理论支持。本研究拟从污水余热的回收利用与污泥的干燥特性为基础,设计节能高效的低温双源热泵污泥干燥设备并进行实验。本文对目前的污泥干燥技术以及污泥干燥特性国内外进展进行详细的综述。根据所综述的污泥处置以及污泥干燥现状,本研究提出...
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
017年中国污水排放量热度图
第1章绪论7完成初步实现。我国的污水处理水平与规模仍具有较大上升空间，这代表在我国污水处理规模和标准进一步提高的同时，污水处理所带来的能耗与排放也将继续提高。因此污水处理厂的节能增效是一个具有实际意义的课题。早期我们针对污水能源利用提出了污水全流程利用思路，如图1-2所示。图1-2污水全流程利用思路Figure1-2Ideaofsewageutilizationinthewholeprocess在提高污水处理厂能效的同时，保持甚至提升污水处理厂出水的水质是可行的[3]。在早期的研究中，研究人员认为大多数污水处理厂可以通过对污水处理流程的优化和对处理工艺的改良，将其能量输入降低30%或更多[4]，但是这远远不是污水处理厂节能增效的上限。而作为污水处理厂主要产品的污泥与中水，可以帮助实现污水处理的能量平衡，因为可以从他们携带的能量和资源中回收能量[5]。1.1.2污泥资源化利用现在与存在问题早期，关于污水的能量回收的研究主要集中在污水中的有机物上，污水中的有机能大约是污水处理能耗的9-10倍[6]。针对污水中有机能载体的污泥，研究人员已经在国家层面探索了污泥产生的沼气的发电潜力。LANTZM等人[7]发现瑞典现有的绝大多数沼气发电厂位于城市污水处理厂，他们带来了全国沼气总产量的约60%（3pj/年）。P.VenkateswaraRao[8]等人研究了污泥在印度沼气发电的潜力。研究人员通过以下方法提高沼气的产量以及利用率：LiseAppels等人[9]综述了厌氧消化生产沼气的工艺及优化方法。F.Osorio等人[10]对污泥厌氧消化产生的沼气进行了净化实验研究，以备将来用作制备生物燃料。一些研究人员研究了共消化污泥的可行性[11-13]。应当指出，在许多发展中国家，污泥厌氧消化的流行率并不高。例如，中国不到100家污水处理厂（占所有污水处理厂的约2%）使用厌
第1章绪论9图1-3污水处理厂能源回收流程图Figure1-3Flowchartofenergyrecoveryofsewagetreatmentplant1.2污泥干燥及其相关技术的概述1.2.1污泥成分及其特性污水污泥的状态为流态或半流态，经过生物和机械污水处理后，由悬浮和溶解的有机和无机物质组成[27]。在北美立法机构中，半固体污泥是污水处理厂生产的中间体，也被称为生物固体(biosolids)[28]。污水处理厂产生的污泥（生物固体）可以来自各个阶段的净化。它们中的每一种都产生略微不同性质的污泥。基本上，可以区分以下内容：（1）初级污泥：机械预清洗的产物；（2）二级污泥：生物处理后产生的剩余污泥；（3）来自化学沉淀的污泥：例如在去除磷化合物期间形成，磷化合物通常与二次污泥混合。生产的污水污泥的成分和质量是可变的，取决于加工方法和工业污水的份额。一般而言，污水污泥的特点是[29]：（1）高含水量，未加工通常为99％，脱水污泥为80-55％；（2）高有机物含量，原污泥中干物质含量（DM）为75％，稳定污泥中DM为45-55％；（3）高氮（2-7％DM）磷（1-5％）含量，和磷，特殊情况下高达15％DM；（4）各种重金属含量（0.5-2％，在某些情况下高达4％DM），取决于污泥来源与处理技术；（5）不同数量的病原微生物，它们的类型和数量取决于污泥的来源，最多来自初级沉淀池的污泥。
【参考文献】：
期刊论文
[1]低温低湿条件下污泥干燥动力学特性研究[J]. 郑龙,伍健东,周兴求,朱亮. 安全与环境学报. 2016(05)
[2]全封闭空气能CO2热泵干燥系统的研制[J]. 程同,李娟玲,杨道龙. 江苏农业科学. 2016(07)
[3]北京城市污泥大颗粒低温热干化效率研究[J]. 张兆龙,朱芬芬,宫辉力,赵路遥,姜惠民. 安全与环境学报. 2015(06)
[4]城市污水厂污泥化学调理深度脱水机理[J]. 姚萌,程国淡,谢小青,戴兰华,谢小明,张凯松. 环境工程学报. 2012(08)
[5]太阳能热泵污泥干燥技术[J]. 饶宾期,曹黎. 农业工程学报. 2012(05)
[6]利用热泵干燥污泥技术的试验研究[J]. 曹黎,饶宾期. 干燥技术与设备. 2011(04)
[7]温度与颗粒大小对污泥干燥特性的影响[J]. 马学文,翁焕新. 浙江大学学报(工学版). 2009(09)
[8]污泥热泵干燥速率及能耗的实验研究[J]. 张璧光,李梁,张振涛,宗玉博,方跃飞. 干燥技术与设备. 2007(05)
[9]热泵干燥种子的实验研究[J]. 马一太,曾宪阳,牛莹. 中国农机化. 2004(06)
[10]热泵干燥系统优化的理论分析[J]. 马一太,张嘉辉,马远. 太阳能学报. 2000(02)
博士论文
[1]污泥热干化过程中污染物的释放与控制研究[D]. 戴之希.浙江大学 2018
[2]污泥干燥和混燃特性及其在生活垃圾炉排焚烧炉中无害化处置[D]. 蔡梓林.华南理工大学 2017
硕士论文
[1]直膨式热泵型烟气余热回收系统实验研究[D]. 王明爽.北京建筑大学 2019
[2]热泵污泥干燥系统设计及特性研究[D]. 李朋刚.哈尔滨工业大学 2018
[3]污泥低温干燥特性与参数优化[D]. 吴青荣.南昌航空大学 2017
本文编号：3066551
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
017年中国污水排放量热度图
第1章绪论7完成初步实现。我国的污水处理水平与规模仍具有较大上升空间，这代表在我国污水处理规模和标准进一步提高的同时，污水处理所带来的能耗与排放也将继续提高。因此污水处理厂的节能增效是一个具有实际意义的课题。早期我们针对污水能源利用提出了污水全流程利用思路，如图1-2所示。图1-2污水全流程利用思路Figure1-2Ideaofsewageutilizationinthewholeprocess在提高污水处理厂能效的同时，保持甚至提升污水处理厂出水的水质是可行的[3]。在早期的研究中，研究人员认为大多数污水处理厂可以通过对污水处理流程的优化和对处理工艺的改良，将其能量输入降低30%或更多[4]，但是这远远不是污水处理厂节能增效的上限。而作为污水处理厂主要产品的污泥与中水，可以帮助实现污水处理的能量平衡，因为可以从他们携带的能量和资源中回收能量[5]。1.1.2污泥资源化利用现在与存在问题早期，关于污水的能量回收的研究主要集中在污水中的有机物上，污水中的有机能大约是污水处理能耗的9-10倍[6]。针对污水中有机能载体的污泥，研究人员已经在国家层面探索了污泥产生的沼气的发电潜力。LANTZM等人[7]发现瑞典现有的绝大多数沼气发电厂位于城市污水处理厂，他们带来了全国沼气总产量的约60%（3pj/年）。P.VenkateswaraRao[8]等人研究了污泥在印度沼气发电的潜力。研究人员通过以下方法提高沼气的产量以及利用率：LiseAppels等人[9]综述了厌氧消化生产沼气的工艺及优化方法。F.Osorio等人[10]对污泥厌氧消化产生的沼气进行了净化实验研究，以备将来用作制备生物燃料。一些研究人员研究了共消化污泥的可行性[11-13]。应当指出，在许多发展中国家，污泥厌氧消化的流行率并不高。例如，中国不到100家污水处理厂（占所有污水处理厂的约2%）使用厌
第1章绪论9图1-3污水处理厂能源回收流程图Figure1-3Flowchartofenergyrecoveryofsewagetreatmentplant1.2污泥干燥及其相关技术的概述1.2.1污泥成分及其特性污水污泥的状态为流态或半流态，经过生物和机械污水处理后，由悬浮和溶解的有机和无机物质组成[27]。在北美立法机构中，半固体污泥是污水处理厂生产的中间体，也被称为生物固体(biosolids)[28]。污水处理厂产生的污泥（生物固体）可以来自各个阶段的净化。它们中的每一种都产生略微不同性质的污泥。基本上，可以区分以下内容：（1）初级污泥：机械预清洗的产物；（2）二级污泥：生物处理后产生的剩余污泥；（3）来自化学沉淀的污泥：例如在去除磷化合物期间形成，磷化合物通常与二次污泥混合。生产的污水污泥的成分和质量是可变的，取决于加工方法和工业污水的份额。一般而言，污水污泥的特点是[29]：（1）高含水量，未加工通常为99％，脱水污泥为80-55％；（2）高有机物含量，原污泥中干物质含量（DM）为75％，稳定污泥中DM为45-55％；（3）高氮（2-7％DM）磷（1-5％）含量，和磷，特殊情况下高达15％DM；（4）各种重金属含量（0.5-2％，在某些情况下高达4％DM），取决于污泥来源与处理技术；（5）不同数量的病原微生物，它们的类型和数量取决于污泥的来源，最多来自初级沉淀池的污泥。
【参考文献】：
期刊论文
[1]低温低湿条件下污泥干燥动力学特性研究[J]. 郑龙,伍健东,周兴求,朱亮. 安全与环境学报. 2016(05)
[2]全封闭空气能CO2热泵干燥系统的研制[J]. 程同,李娟玲,杨道龙. 江苏农业科学. 2016(07)
[3]北京城市污泥大颗粒低温热干化效率研究[J]. 张兆龙,朱芬芬,宫辉力,赵路遥,姜惠民. 安全与环境学报. 2015(06)
[4]城市污水厂污泥化学调理深度脱水机理[J]. 姚萌,程国淡,谢小青,戴兰华,谢小明,张凯松. 环境工程学报. 2012(08)
[5]太阳能热泵污泥干燥技术[J]. 饶宾期,曹黎. 农业工程学报. 2012(05)
[6]利用热泵干燥污泥技术的试验研究[J]. 曹黎,饶宾期. 干燥技术与设备. 2011(04)
[7]温度与颗粒大小对污泥干燥特性的影响[J]. 马学文,翁焕新. 浙江大学学报(工学版). 2009(09)
[8]污泥热泵干燥速率及能耗的实验研究[J]. 张璧光,李梁,张振涛,宗玉博,方跃飞. 干燥技术与设备. 2007(05)
[9]热泵干燥种子的实验研究[J]. 马一太,曾宪阳,牛莹. 中国农机化. 2004(06)
[10]热泵干燥系统优化的理论分析[J]. 马一太,张嘉辉,马远. 太阳能学报. 2000(02)
博士论文
[1]污泥热干化过程中污染物的释放与控制研究[D]. 戴之希.浙江大学 2018
[2]污泥干燥和混燃特性及其在生活垃圾炉排焚烧炉中无害化处置[D]. 蔡梓林.华南理工大学 2017
硕士论文
[1]直膨式热泵型烟气余热回收系统实验研究[D]. 王明爽.北京建筑大学 2019
[2]热泵污泥干燥系统设计及特性研究[D]. 李朋刚.哈尔滨工业大学 2018
[3]污泥低温干燥特性与参数优化[D]. 吴青荣.南昌航空大学 2017
本文编号：3066551
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