注册 登录  
 加关注
   显示下一条  |  关闭
温馨提示!由于新浪微博认证机制调整,您的新浪微博帐号绑定已过期,请重新绑定!立即重新绑定新浪微博》  |  关闭

吉建斌的网易博客

吉建斌

 
 
 

日志

 
 

不同形状污泥干燥特性的差异性及其成因分析(中)  

2017-12-06 07:08:52|  分类: 废水污泥处理和资 |  标签: |举报 |字号 订阅

  下载LOFTER 我的照片书  |

饼状污泥和球状污泥之所以会表现出截然不同的2种干燥过程,是由于污泥在干燥过程中形态变化不同所引起的。污泥在干燥过程中会随着水分的蒸发产生干燥收缩,当收缩产生的干燥应力超过污泥的抗拉极限时会产生应力裂纹,而收缩速率与物料表面积和体积之比有关[19],该比值越大越容易产生裂缝。这是由于物料干燥过程中裂纹产生与物料中心湿度和表面湿度的最大允许湿度差有关[20],球体的表面积与体积之比最小,其允许湿度差最大,是平面体的1.67倍,因此最不容易产生裂缝。本实验中球状污泥和饼状污泥的表面积与体积之比分别为0.24、0.30m?1,因此球状污泥在同等条件下进行干燥最不容易产生裂缝。从图3中可以看出,在100?300的干燥条件下,球状污泥基本不产生裂缝,只是体积产生收缩;而饼状污泥则会在体积收缩的过程中产生大量的裂缝。

不同形状污泥干燥特性的差异性及其成因分析(中) - 不在眉头愁 - 吉建斌的网易博客

球状污泥干燥初期经过升速阶段后,污泥表面单位面积的水分蒸发速度和内部水分向表面的扩散速度达到平衡,此时污泥的体积随着水分的失去而逐渐收缩,内部水分的扩散距离也逐渐缩短,内部水分仍然能够保持污泥表面湿润,单位面积的污泥干燥速率仍然保持恒定。

由于污泥收缩并无裂缝产生,污泥的体积近似等于水的体积和干污泥的体积之和[18],根据质量计算不同污泥质量时污泥的表面积,从图4可以看出,污泥干燥至其原始质量的90%?30%的范围内(绝大多数污泥恒速干燥阶段在此范围之内),污泥的表面积与污泥质量基本呈线性关系,因此单位面积干燥速率恒定时,单位质量的干燥速率基本恒定,即图2中的恒速干燥阶段。当水分蒸发到一定阶段,污泥内部水分转移到表面的速度低于恒速阶段表面的汽化速度,物料表面不能维持全部湿润,即进入降速干燥阶段。因此,球状污泥的干燥过程分为升速阶段、恒速阶段和降速阶段。

不同形状污泥干燥特性的差异性及其成因分析(中) - 不在眉头愁 - 吉建斌的网易博客

饼状污泥则由于裂缝的产生,表现出截然不同的干燥过程。饼状污泥经过升速阶段后,污泥表面水分蒸发速度和内部水分向表面的扩散速度达到短暂平衡,但是由于干燥收缩产生了裂缝,导致表面积大大增加,因此污泥的干燥速率继续增加。从图2中可以发现,饼状污泥的降速阶段也分为2个阶段。这是由于裂缝增大了污泥的表面积,使得水分扩散距离变小,污泥内部水分快速向裂缝表面移动而蒸发,直到裂缝不再产生,表面积不再增加,反而随着体积缩小逐渐减小,即进入第1降速阶段。随着污泥内部水分转移到裂缝表面的速度低于表面的汽化速度时,污泥的干燥速率开始快速下降,即进入第2降速阶段。所以,饼状污泥的干燥过程仅仅表现出升速和降速2个阶段。

2.2 温度对不同形状污泥干燥速率的影响

污泥的干燥温度是影响污泥干燥速率的主要因素之一,然而,温度对于不同形状污泥的平均干燥速率所产生的影响程度是不同的。

根据干化后污泥的最终含水率,可以将污泥干化分为全干化和半干化[21],全干化是指将污泥干化至平衡水分附近,即干化后污泥的最终含水率在10%以下,含固率在90%以上;半干化是指干化后污泥的最终含水率在50%?40%以下,含固率在50%?60%以上。由于饼状污泥和球状污泥降速阶段(III)的存在,因此会导致污泥全干化和半干化的平均干燥速率有所不同,即污泥全干化的平均干燥速率会小于半干化的平均干燥速率。假如按照污泥干化至原始质量的50%为半干化,干化至原始质量的25%为全干化,污泥干化平均干燥速率(?的计算公式为:

不同形状污泥干燥特性的差异性及其成因分析(中) - 不在眉头愁 - 吉建斌的网易博客

从图5中可以看到,无论是饼状污泥还是球状污泥,半干化和全干化平均速率的差值均随着温度的升高而逐渐变大,但是在半干化时,饼状污泥和球状污泥的平均干燥速率与温度都呈二次方关系;在全干化时,饼状污泥的平均干燥速率和温度呈二次方关系,而球状污泥的平均干燥速率和温度则呈线性关系。

不同形状污泥干燥特性的差异性及其成因分析(中) - 不在眉头愁 - 吉建斌的网易博客

通过计算饼状污泥和球状污泥的各个干燥阶段失重和干燥时间比例,可以发现温度对不同形状污泥干燥过程影响也存在差异。表3列出了不同形状污泥在各个阶段的失重和干燥时间比例。从表3中可以看出,球状污泥在干燥过程中升速阶段(I)和降速阶段(III)的失重比例和干燥时间比例随着温度升高而逐渐增大,而恒速阶段(II)污泥的失重比例和干燥时间比例则逐渐下降。一般的普通物料在升速阶段为预热阶段[22],时间和失重比例都非常短,可以忽略不计,而污泥在此阶段的失重情况并不能忽略不计,球状污泥的升速阶段占总干燥过程的失重比例可以达到11.56%?34.30%;而恒速阶段是球状污泥干燥的主要阶段,其失重比例达到51.12%?81.56%,干燥时间比例达到44.44%?70.89%。干燥对球状污泥的干燥过程影响较大,主要是因为球状污泥在干燥过程中仅仅发生体积收缩,水分蒸发在污泥表面进行,当干燥温度升高时,污泥表面的干燥速率增大,污泥表面水分蒸发速度和内部水分向表面的扩散速度达到平衡所需时间同样增加,因而升速阶段的失重和干燥时间比例都随温度逐渐增大。同样由于表面干燥速率增加,该平衡维持的时间也缩短,恒速阶段比例同样逐渐缩短,而降速阶段则逐渐增大。

不同形状污泥干燥特性的差异性及其成因分析(中) - 不在眉头愁 - 吉建斌的网易博客

 

多膛炉设备系统设计、建造、安装工程以及废水深度处理回用相关业务,请联系:

关光(先生):北京北宇机械设备有限公司,18001368585

吉建斌(先生):18603463183,jzhx928@163.com

  评论这张
 
阅读(0)| 评论(0)
推荐 转载

历史上的今天

在LOFTER的更多文章

评论

<#--最新日志,群博日志--> <#--推荐日志--> <#--引用记录--> <#--博主推荐--> <#--随机阅读--> <#--首页推荐--> <#--历史上的今天--> <#--被推荐日志--> <#--上一篇,下一篇--> <#-- 热度 --> <#-- 网易新闻广告 --> <#--右边模块结构--> <#--评论模块结构--> <#--引用模块结构--> <#--博主发起的投票-->
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

页脚

网易公司版权所有 ©1997-2018