污泥低溫干燥的實驗研究及動力學(xué)分析
【摘要】：
隨著城市污水處理廠不斷增加,城市污泥的產(chǎn)量也大幅度增長。城市污泥含水率高,處理難度大,已成為城市發(fā)展所面臨的嚴重問題。污泥干燥一方面可以使污泥穩(wěn)定和減容,另一方面也為污泥的資源化利用奠定基礎(chǔ),是解決污泥問題的有效途徑。相對于傳統(tǒng)的污泥高溫干燥,低溫干燥因具有二次污染少、能耗低、安全性好的優(yōu)點而受到越來越多的關(guān)注。本文以城市污水處理廠污泥為對象,進行了污泥低溫干燥實驗,研究了污泥的低溫干燥特性并進行了動力學(xué)分析,為優(yōu)化污泥低溫干燥過程,提高干燥速率提供理論基礎(chǔ)。對城市污泥進行了理化特性分析,采用靜態(tài)溶液法,在溫度為30~50℃、相對濕度為11~84%范圍內(nèi),測量了不同溫度和相對濕度條件下脫水污泥的平衡含水率;對脫水污泥進行低溫干燥實驗,研究不同條件對污泥干燥速率的影響,結(jié)果表明,污泥的低溫干燥過程只有降速干燥階段;通過SPSS軟件進行偏相關(guān)性分析,得出溫度﹑相對濕度﹑污泥水分比均與污泥干燥速率具有顯著的相關(guān)性,其影響從大到小分別為污泥水分比﹑溫度﹑相對濕度。對污泥低溫低濕干燥過程進行動力學(xué)分析,結(jié)果表明,污泥的低溫低濕干燥過程屬于內(nèi)部遷移控制,即水分擴散速率決定干燥速率。將實驗數(shù)據(jù)與6種常用薄層干燥模型進行擬合,得出污泥低溫低濕干燥過程可以用Page模型來描述。結(jié)合Fick第二定律,得到不同溫度(30~50℃)、濕度(20~60%)條件下污泥有效水分擴散系數(shù)的范圍為(0.699~1.991)×10-9 m2/s;對傳統(tǒng)的Arrhenius公式進行濕度修正,獲得了干燥介質(zhì)溫度和濕度對污泥干燥特性影響的數(shù)學(xué)模型及活化能Ea=23.83 kJ/mol。隨后,設(shè)計了一套污泥低溫干燥實驗裝置,并在不同工況條件下進行了污泥干燥實驗,結(jié)果表明,添加10%比例的氧化鈣(CaO)能夠顯著降低污泥臭味和粘壁性,提高干燥速率;在低溫條件下通過降低空氣濕度能夠較大程度提高污泥干燥速率,且當溫度和污泥厚度逐漸升高時,空氣相對濕度對污泥干燥速率的影響相差不大。通過對污泥干燥實驗裝置的能耗分析得出,同一溫度下,空氣相對濕度越低,污泥干燥能耗比越低;同一相對濕度下,當溫度為40℃左右時污泥干燥能耗比最低,所以污泥低溫干燥最適溫度、相對濕度分別為40℃、20%。
收藏
污泥低溫干燥的實驗研究及動力學(xué)分析--《華南理工大學(xué)》20...
低溫低濕條件下污泥干燥動力學(xué)特性研究
1.華南理工大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院,工業(yè)聚集區(qū)污染控制與生態(tài)修復(fù)教育部重點實驗室,廣州5100062.華南理工大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院,工業(yè)聚集區(qū)污染控制與生態(tài)修復(fù)教育部重點實驗室,廣州5100063.華南理工大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院,工業(yè)聚集區(qū)污染控制與生態(tài)修復(fù)教育部重點實驗室,廣州5100064.華南理工大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院,工業(yè)聚集區(qū)污染控制與生態(tài)修復(fù)教育部重點實驗室,廣州510006
引用
分享
摘要：為了研究污泥在低溫低濕條件下的干燥規(guī)律,獲得表征水分遷移過程的有效水分擴散系數(shù)(Deff)和活化能(Ea),以脫水污泥為研究對象進行了污泥低溫低濕干燥試驗,探討了溫度(30℃、35℃、40℃、45℃、50℃)和相對濕度(20％、40％、60％)對污泥水分比(MR)和干燥速率(DR)的影響.結(jié)果表明,污泥的低溫低濕干燥過程屬于內(nèi)部遷移控制,即水分擴散速率決定干燥速率.根據(jù)試驗數(shù)據(jù)建立了污泥水分遷移動力學(xué)模型,并與6種常用薄層干燥模型進行擬合,通過對決定系數(shù)(R2)、方差(x2)和殘差平方和(RSS)的比較,得出污泥低溫低濕干燥過程可以用Page模型來描述.結(jié)合Fick第二定律,得到不同溫度(30 ～50℃)、濕度(20％ ～60％)條件下污泥有效水分擴散系數(shù)的范圍為(0.699～1.991)×10-9 m2/s;對傳統(tǒng)的Arrhenius公式進行濕度修正,獲得了干燥介質(zhì)溫度和濕度對污泥干燥特性影響的數(shù)學(xué)模型...
分類號：
X705(一般性問題)
在線出版日期：
2016-11-23 （萬方平臺首次上網(wǎng)日期，不代表論文的發(fā)表時間）
英文信息
參考文獻 (20)
排序：
發(fā)表時間
被引頻次
[1]江寧,李麗娟,李大婧,等.蓮藕片熱風(fēng)干燥特性及動力學(xué)模型[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué).2015,(1).DOI:10.15889/j.issn.1002-1302.2015.01.083 .
[2]丁晶,葛仕福,楊敘軍,等.石灰調(diào)質(zhì)污泥恒溫干燥特性及動力學(xué)模型研究[J].化工裝備技術(shù).2013,(6).DOI:10.3969/j.issn.1007-7251.2013.06.005 .
[3]陳曉娟,呂小芳.淺談城市污泥的處理、處置與資源化利用[J].環(huán)境保護與循環(huán)經(jīng)濟.2012,(1).DOI:10.3969/j.issn.1674-1021.2012.01.013 .
[4]姜瑞勛,李愛民,王偉云.脫水污泥薄層干燥特性及動力學(xué)模型分析[J].中國環(huán)境科學(xué).2009,(1).DOI:10.3321/j.issn:1000-6923.2009.01.005 .
[5]楊小文,杜英豪.國外污泥干化技術(shù)進展[J].給水排水.2002,(2).DOI:10.3969/j.issn.1002-8471.2002.02.011 .
[6]張兆龍,朱芬芬,宮輝力,等.北京城市污泥大顆粒低溫熱干化效率研究[J].安全與環(huán)境學(xué)報.2015,(6).DOI:10.13637/j.issn.1009-6094.2015.06.038 .
[7]李娟英,陳潔蕓,沈燕萍,等.污水污泥及其浸出液重金屬污染的化學(xué)分析與評價[J].安全與環(huán)境學(xué)報.2013,(3).DOI:10.3969/j.issn.1009-6094.2013.03.027 .
[8]魏礫宏,王雪花,李潤東,等.脫水污泥等溫干燥特性實驗研究及回歸分析[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報.2011,(1).
[9]馬學(xué)文,翁煥新.溫度與顆粒大小對污泥干燥特性的影響[J].浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版).2009,(9).DOI:10.3785/j.issn.1008-973X.2009.09.020 .
[10]R. Font,M.F. Gomez-Rico,A. Fullana.Skin effect in the heat and mass transfer model for sewage sludge drying[J].Separation and Purification Technology.2011,77(1).146-161.DOI:10.1016/j.seppur.2010.12.001 .
引證文獻 (12)
排序：
發(fā)表時間
被引頻次
[1]吳青榮.污泥低溫干燥特性與參數(shù)優(yōu)化[D].2017.
[2]李朋剛.熱泵污泥干燥系統(tǒng)設(shè)計及特性研究[D].2018.
[3]潘萌.蘭州石化三泥油資源回收及減量化處理技術(shù)研究[D].2018.
[4]荔淑楠.基于代謝組學(xué)的當歸品質(zhì)評價及平衡脫水干燥機制和工藝優(yōu)化研究[D].2020.
[5]徐宇鵬.畜禽糞污沼渣低溫干燥脫水與揮發(fā)物排放特性研究[D].2019.
[6]李榮康.熱泵污泥低溫干化閉式循環(huán)系統(tǒng)干燥特性研究[D].2021.
[7]孫子欽.脫硫濕煙氣強化換熱數(shù)值模擬及余熱回收應(yīng)用研究[D].2022.
[8]王強.污泥低溫干燥特性及熱泵干燥系統(tǒng)分析[D].2023.
[9]胡光濤.基于CFB鍋爐余熱利用的太陽能高水分燃料立體式干化系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[J].電力學(xué)報.2023,38(6).DOI:10.13357/j.dlxb.2023.057 .
[10]孟慶杭,宋剛,胡遠豐,等.低溫條件下城市污泥干燥特性及動力學(xué)分析[J].廣州化工.2021,(17).DOI:10.3969/j.issn.1001-9677.2021.17.026 .
