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《浙江大学》 2008年
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城市污泥干燥特性及工艺研究

马学文  
【摘要】: 随着我国城市化进程的加快,越来越多的污水产生并得到处理,同时大量的污泥也同时产生。污泥具有高含水率高体积的特点,而且含有大量的有毒物质。如果不能妥善地处理处置城市污泥,将会造成二次污染,并且影响污水厂的正常运行。如何经济而有效地处理处置污泥是目前国内外共同研究的重点。 目前常见的污泥处理方法有:卫生填埋、土地利用、热干燥和焚烧,热干燥已经成为污泥处理的重要步骤。本文通过对污泥干燥特性的研究,结合利用烟气余热处理污泥发明专利技术的工程实践,提出了污泥干燥工艺的改进方法,并建立了一套新的污泥干燥工艺。 4种不同质量等级的污泥颗粒在100~200℃的条件下进行了恒温干燥实验。结果表明,污泥干燥过程包括预热阶段、恒速干燥阶段、第一降速干燥阶段、第二降速干燥阶段4个阶段。在100~120℃时,污泥为弱强度干燥,临界含水率受温度和颗粒大小影响不明显;在140~200℃时为高强度干燥,临界含水率随温度升高或颗粒变大而增大。污泥干燥速率不仅取决于温度,还取决于污泥颗粒表面单位面积上实际用于蒸发水分的热量:减小污泥颗粒不仅可以增大比表面积,而且可以提高单位面积的干燥速率:而污泥的干燥时间与温度呈二次方关系,与污泥的表面积呈线性关系。 污泥颗粒在200~500℃条件下干燥时,经历了预热阶段、类恒速干燥阶段和降速干燥阶段,类恒速干燥阶段的干燥速率并不是恒定的,而是呈波动型的,其中类恒速干燥阶段占据了总干燥时间和总失重率的70%左右。干燥过程中会产生裂纹,且前期由小变大而后期由大变小,主要是由于内外层失水不均匀所致。 干污泥的粒径主要为砂级、粉砂级和粘土级,实际工程中干污泥产生的灰尘可以通过水膜除尘去除,结合污泥的热重分析确定了污泥的干燥温度可以在100~300℃,该温度范围内干燥冷凝水中最主要的有机物是链状烷烃、芳香烃和含氮杂环化合物,苯、邻二甲苯和苯酚是主要污染物。 通过对江阴污泥处理工程的实际经验总结,并结合实验结论,我们认为可以通过低温干燥、自然干燥、太阳能干燥和余热回收利用等途径,利用热管和热泵等先进技术,对现有的污泥干燥工艺进行改进,改进后的工艺可以将煤的热利用率从44.62%提高到64.60%,并且将每吨湿污泥的能耗成本从104.07元/吨降到42.61元/吨,并且可以大大地减少二氧化碳和二氧化硫的排放量。
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