28污水污泥干燥特性研究袁佳麗'郭宏偉(東南大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院)摘要污泥產(chǎn)量巨大且成分復(fù)雜，而干燥污泥是城市污泥減量化最有效的方法之一。通過實(shí)驗(yàn)研究污泥干燥種性，重點(diǎn)介紹污泥干燥特性的研究現(xiàn)狀,分析污泥干燥過程以及溫度、粒徑、形狀等因素對(duì)污泥干燥特性的影響，并提出依據(jù)干燥特性提高污泥干燥速率的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞污水污泥干燥升溫速率特性?前言(2)間隙水分蒸發(fā)速率第-次下降時(shí)期所污泥是污水處理的二次產(chǎn)物，目前我國每年產(chǎn)去除的水分。通常指存在于泥餅顆粒間的毛細(xì)管中生的干污泥量已達(dá)一億噸"，而且隨著人口的增的水分。.長和工業(yè)的發(fā)展，污泥量將大大增加，污泥含水量(3)表面水分蒸發(fā)速率第 二次下降時(shí)期所去高、易腐敗、有惡臭，含有毒物質(zhì)以及大量有害病除的水分。通常指吸附或黏附于固體表面的水分。原物，必須即時(shí)處理。目前，污泥的處理方法主要(4)結(jié)合水分在干燥過程中不能 被去除的有濃縮、消化、調(diào)理、脫水、干燥等(2,污泥經(jīng)水分。這部分水一般以化學(xué)力與固體顆粒相結(jié)合。濃縮、消化后，尚有95% ~97%含水率,為了進(jìn)- -不過，這只是一般過程。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)注入高步降低脫水后污泥的含水率(75%),采用干燥工分子混凝劑后的下水污泥脫水濾餅沒有恒速干燥階藝。經(jīng)干燥后含水率可降至約20%左右"。干燥段，預(yù)熱后直接進(jìn)入降速干燥階段,平衡含水率接工藝除了最簡單的日曬外，常用的是熱干燥技術(shù)。近于0。而添加石灰的下水污泥和脫水污泥餅有恒目前國內(nèi)外污水污泥干燥的研究主要集中在工藝速干燥階段，但臨界含水率高，而加入高分子絮凝上，而在干燥機(jī)理上10.4很少進(jìn)行研究，但為了更.劑時(shí)，有時(shí)出現(xiàn)恒速段和兩個(gè)降速干燥階段,但其好地提高干燥效率，節(jié)省能源，對(duì)污泥干燥特性的機(jī)理上還存在很多不清楚之處。研究是至關(guān)重要的。2污泥干燥試驗(yàn)分析1污泥干燥曲線2.1 試驗(yàn)裝置與數(shù)據(jù)處理污泥是- -種 由有機(jī)物和無機(jī)物組成的含水率很試驗(yàn)在可控溫的水分快速測(cè)定儀內(nèi)進(jìn)行。該儀高的混合物，性質(zhì)相當(dāng)復(fù)雜，20世紀(jì)80年代，器包括-一個(gè)干燥烘箱和一套天平裝置。將初始污泥Millr, Satoetal 以及Smllen']1 等人對(duì)污泥的干燥試樣放人水分快速測(cè)定儀中進(jìn)行干燥，由于干燥箱特性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)其與晶體物質(zhì)的干燥特性有后的天平可以對(duì)污泥量的減輕作出反應(yīng)， 故每隔一很大的差異。他們認(rèn)為,水分在污泥中有四種存在段時(shí)間讀數(shù)-次，即污泥中已被蒸發(fā)出的水分的重形式:自由水分、間隙水分、表面水分以及結(jié)合水量，直至數(shù)據(jù)不再變化，說明此時(shí)污泥試樣已經(jīng)不分，分別反映了水分與污泥固體顆粒結(jié)合的情況。含水中國煤化全水率都為零。(1)自由水分蒸發(fā)速率恒定時(shí) 去除的水分。位s,水分快速測(cè)MYHC NMH G'●袁佳麗，女，1985年生,硬士研究生。南京市. 2109%。.《化工裝備技術(shù)》第30卷第4期2009年29定儀每次讀數(shù)為D。, (n=0,1 .....單位g),最干燥速率下降。去除的水分為間隙水分和表面水分。后一個(gè)讀數(shù)為D。,則有關(guān)系式當(dāng)污泥全部表面都成為干區(qū)后，水分的汽化面逐漸水分總質(zhì)量，M, =D。向污泥內(nèi)部移動(dòng)，傳熱是由空氣穿過千料到汽化表每次干燥時(shí)試樣的水分量M. =D.-D.(n=0,面，汽化的水分又從濕表面穿過干料到空氣中。顯1......然，內(nèi)部的熱、質(zhì)傳遞途徑加長，阻力加大，造成絕干物料重量M=Mx件-D。干燥速率下降，最后達(dá)到平衡含水率，干燥過程終干基含水率8。=M./M (n =0,1 2....止。在此過程，空氣傳給濕污泥的熱量大于水分汽濕基含水率H。=M./(M. +M )化所需要的熱量,所以污泥表面的溫度升高。(n =0,1 ,....干燥速率V。=(X_ -X.)/Qt(n=1 ,.....3影響污泥千 燥特性因素分析2.2干燥曲線分析3.1溫度對(duì)污泥 千燥特性的影響圖1表明，污泥干燥過程經(jīng)歷了加速階段、恒溫度對(duì)污泥干燥特性的影響如圖2所示。速階段和減速階段。.s[0.005→←86C←92C0.0045+ 98C 甘104C0.004-I14Ci 0.00350.003F 0.00250.0020.00150.0010.0005)000 500 1000 1500 20002500 30000 3500干基含水量圖1干燥溫度為 86C時(shí)s -6 mm粒徑污泥干燥速率曲線0.09 [114t0.008 I加速階段:污泥被加熱升溫。由于此時(shí)污泥含0.0078C水率高，自由水分含量較大其表面自由水分很容易.0.006被蒸發(fā)，所以是一個(gè)加速過程，但持續(xù)時(shí)間很短，86C本試驗(yàn)不加分析。恒速階段:污泥表面維持潤濕狀態(tài)，污泥溫度恒定，濕污泥中水分先由污泥內(nèi)部遷移至表面，然0后再從表面汽化到空氣中。水分由污泥內(nèi)部遷移至表面的速率大于或等于水分從表面汽化的速率，污泥表面保持完全潤濕。恒速干燥階段的干燥速率的圖2不同干燥溫度 下污泥于燥速率曲線大小取決于污泥表面水分的汽化速率。這- -階段傳從圖2中可以看出，由于在干燥的恒速階段水熱的熱量全部用來蒸發(fā)污泥表面的水分。恒速干燥分先由污泥內(nèi)部遷移至表面，然后從表面汽化至空階段的干燥速率只與空氣的狀態(tài)有關(guān)，而與污泥無氣中，當(dāng)污泥內(nèi)部水分遷移至表面的速率小于表面關(guān)。減速階段:到達(dá)臨界點(diǎn)以后，即進(jìn)入降速干燥水分的汽化速率時(shí)，即出現(xiàn)表面部分“干區(qū)"時(shí)，階段。隨著干燥過程的進(jìn)行，污泥內(nèi)部水分遷移到恒速階段結(jié)束。因此，溫度越高，表面水分的汽化表面的速率已經(jīng)小于表面水分的汽化速率，污泥表速率中國煤化工脫去的水分減少，但是因?yàn)楦稍餃孛娌荒茉倬S持全部潤濕，而出現(xiàn)部分“千區(qū)",即度的MHCNM H多,所以不能說實(shí)際汽化表面減少。因此,以物料總面積為基準(zhǔn)的明其總干燥時(shí)間更長，但可以認(rèn)為在滿足產(chǎn)量的前30污水污泥干燥特性研究提下盡量采用較低溫千燥，使內(nèi)部水分?jǐn)U散與表面就越長。汽化速率相接近，可以降低能耗。同樣，比較污泥餅與污泥球干燥特性的試在減速階段，傳熱是由空氣穿過干料到汽化表驗(yàn)[* 發(fā)現(xiàn)，餅狀污泥的干燥與球狀污泥干燥的水面，汽化的水分從濕表面穿過干料到空氣中，由于分析出速率變化趨勢(shì)- 致， 但餅狀污泥外層水分汽阻力加大導(dǎo)致干燥速率下降和污泥表面溫度升高，化快， 其水分析出速率較球狀污泥大。而且在污泥因此隨溫度越高減速階段時(shí)間縮短，干燥速率增餅表面加刻條紋'后發(fā)現(xiàn)，水分析出速率明顯加大。并且試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)‘°),同-試樣在不同升溫速率快，失重率明顯增加。下含水率隨溫度的變化趨勢(shì)大致相同，在降到同一由于污泥顆粒越小，相同質(zhì)量的污泥汽化表面含水率時(shí)，升溫速率越高的試樣所需時(shí)間越短。這就越大，即傳熱面積A越大。而且由于污泥的粒是由于在相同時(shí)間內(nèi)高升溫速率試樣在溫度較高區(qū)徑R小，在表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)K和導(dǎo)熱系數(shù)λ不變的內(nèi)的停留時(shí)間長，析出水分就多。情況下，R越小，K就越大，在相同的溫差△t下，另外，溫度對(duì)產(chǎn)品的干燥效果也具有一定影粒徑越小的污泥顆粒的熱流量就越大;所以粒徑越響。曲艷麗”等在作餅狀污泥干燥特性試驗(yàn)時(shí)分小，汽化表面越大時(shí)，也就有更多的表面水很快蒸別在80 C和105 C干燥污泥餅時(shí)發(fā)現(xiàn)，環(huán)境溫度發(fā)而去除，干燥速率更大，干燥時(shí)間更短。同樣的為105 C的污泥餅中心向上突起,而80 C的恰好道理， 由于餅狀污泥體表比小，相對(duì)球狀污泥來相反，說明其干燥結(jié)束時(shí)水分沒有完全汽化。這是說，內(nèi)部水分向表面擴(kuò)散的路徑短，因此當(dāng)外層水因?yàn)榄h(huán)境溫度低，水分遷移慢，要完全干燥污泥中分汽化時(shí)，內(nèi)部水分也同時(shí)明顯地向外層遷移和擴(kuò)的水分需更長的時(shí)間。因此干燥時(shí)除了考慮利用高散，引起整個(gè)污泥體積一直在減小。溫提高干燥效率，并且盡可能地考慮節(jié)約能耗，還上述試驗(yàn)樣品的主要不同之處在于表面積不相要根據(jù)干燥產(chǎn)品的質(zhì)量要求通過試驗(yàn)以確定最佳于同，在污泥餅表面加刻條紋，就是增大了其表面燥溫度。積。表面積越大,表面的附著水分越多，與熱空氣由以上干燥曲線可以看出，干燥初期溫度升高接觸后蒸發(fā)量越大，單位時(shí)間的水分析出量越大，能引起明顯的干燥速率增加，但到- -定階段后，溫用時(shí)越少。因此最大限度的減小污泥的體表比，對(duì)度的影響不再明顯。因此，從節(jié)能角度考慮,干燥提高干燥速率具有很重要的意義。前期可采用較高的空氣溫度，而后期可適當(dāng)降低空4結(jié)論氣溫度。3.2表觀特性對(duì)污泥干燥特性的影響(1)對(duì)恒速干燥階段，干燥速率與污泥本身無關(guān)，可通過試驗(yàn)獲得最佳溫度以及通風(fēng)條件,以sSp+03-4mm- + 456m達(dá)到提高干燥效率的目的。+ 07-8mm一-0910m(2)對(duì)減速干燥階段,干燥速率主要取決于士011-12m物料本身性質(zhì),外界因素影響較小，可通過盡量減1小粒徑、增大表面積，減小體表比等方法，提高水.分析出速率，并且可采取較高升溫效率，以期干燥時(shí)間縮短。2000400060000 8000 1000時(shí)間/S(3)對(duì)恒速干燥階段，可適當(dāng)采用較高溫度,對(duì)減速干燥階段，可采用較低的干燥溫度，以達(dá)到圖3同溫度不同粒徑污泥顆粒干燥曲線對(duì)比節(jié)能降耗的效果。具有不同表觀特性的污泥在其他條件相同的情(4)不同的干燥溫度不僅影響干燥速率,干況下干燥特性也不盡相同，如圖3所示。相同溫度燥劉中國煤化工不同要求，因此物下，污泥顆粒粒徑越大,其千燥曲線下降越平緩，科印YHCN M H G氣的流速、溫度和即含水率下降越緩慢，干燥到相同含水率所需時(shí)間濕度等外部條件。(下轉(zhuǎn)第40頁)40在用氨制冷壓力管道全面檢驗(yàn)材料檢驗(yàn)的硬度測(cè)定值在HB156以下;考慮到冷庫氨制冷壓力管道過去基本處在失控(4)管道及焊縫外觀未發(fā)現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象;狀態(tài)，對(duì)于在用氨制冷壓力管道若嚴(yán)格按照《在用(5)在實(shí)際工況下，材料韌性良好，并且未工業(yè)管道定期檢驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行檢驗(yàn)的困難很大，在出現(xiàn)材料性能劣化及劣化趨向;使用單位建立健全各項(xiàng)安全管理制度及保證落實(shí)到(6)未焊透相對(duì)深度小于0.6且缺陷底部最位的情況下，本著“合于使用”原則，對(duì)超標(biāo)缺小壁厚≥2 mm;陷進(jìn)行安全評(píng)定，適當(dāng)放寬要求是可行的。但對(duì)于(7)未焊透部位不存在裂紋及附近無其它埋新建的氨制冷壓力管道要嚴(yán)把安裝質(zhì)量,應(yīng)國家質(zhì)藏缺陷;量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局切實(shí)做好監(jiān)督檢驗(yàn)。(8)壓力試驗(yàn)或泄漏性試驗(yàn)合格;參考文獻(xiàn)(9)液氨介質(zhì)中含水量≥0.2% ;(10)安全附件齊全且均在校驗(yàn)有效期內(nèi);[1]國家質(zhì)量監(jiān)督檢院檢疫總局. 在用工業(yè)管道定期檢驗(yàn)規(guī)程[S] .2007.(11)使用單位已制定壓力管道作業(yè)安全措施[2]GB 50235 - 1997.工業(yè)金屬管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范[S] .及應(yīng)急預(yù)案并保證落實(shí)到位。北京:中國計(jì)劃出版社，1997.經(jīng)過上述處理后，80%以上的氨制冷壓力管道[3]朱利宏， 等.氨制冷系統(tǒng)壓力管道全面檢驗(yàn)及安全評(píng)定允許繼續(xù)監(jiān)控使用，經(jīng)過兩年多運(yùn)行，未發(fā)生一起[J] .制冷, 2003 (6) .管道失效事故，從而既保證了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展又有效地(收稿日期: 2009 -02-12)避免了事故的發(fā)生。4結(jié)語(上接第27頁)高。但缺點(diǎn)是加工制作難度加大，維修清理較困管殼式換熱器管程和殼程的強(qiáng)化傳熱的各種方難，所以殼側(cè)不易使用經(jīng)常需要清理的介質(zhì)。法都是圍繞傳熱機(jī)理，從提高傳熱系數(shù)K、擴(kuò)大傳2.2.2折流桿式換熱器熱面積A和增大傳熱溫差A(yù)l_三種方面來實(shí)現(xiàn)。通折流桿式換熱器由排布的支撐桿和其他元件形過改變換熱管外形、改變殼程擋板和管支撐物的形成折流柵來代替折流板，使流體在殼程形成一系列式、改變殼程流程布置等途徑達(dá)到提高傳熱效率的折流，既可以防震，還可以增加流動(dòng)介質(zhì)的湍流目的。從而實(shí)現(xiàn)熱量的合理利用，降低設(shè)備成本，度，提高管間給熱系數(shù)。折流桿式換熱器壓降很減少金屬材料消耗，實(shí)現(xiàn)工藝過程的節(jié)能減排。所低，為弓形隔板的1/4以下，傳熱特性比也高，以采用各種強(qiáng)化傳熱方法設(shè)計(jì)制造高性能的換熱器傳熱強(qiáng)化達(dá)1.3~2.4倍,應(yīng)用于有相變和無相變是較經(jīng)濟(jì)的開 發(fā)和利用能源的最重要手段。的流桿螺旋槽再沸器都能獲得比較滿意的效果。(收稿日期: 2000 -03 -05)3結(jié)語.(上接第30頁)[J] . 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