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吉建斌的网易博客

吉建斌

 
 
 

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饼状污泥干燥特性的研究(上)  

2017-12-08 08:25:43|  分类: 废水污泥处理和资 |  标签: |举报 |字号 订阅

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曲艳丽1,李爱民1,2,李润东1,秦四强1

(1.沈阳航空工业学院动力工程系, 沈阳110034; 2.大连理工大学动力工程系, 大连116023)

(原载于燃料科学与技术第11卷第1期96至99页)

 

摘要:采用可视化研究方法,通过一系列饼状污泥干燥实验,考察了干燥温度和比表面积对饼状污泥干燥过程水分析出特性以及饼状污泥在干燥过程中的表观形态、收缩特性的影响。研究表明,污泥饼含水率从80%降到60%时,厚0.48 cm的污泥饼比厚0.76 cm的污泥饼少用时43 min,收缩面积也较厚0.76 cm的污泥饼大1倍。增大污泥饼的比表面积后,干燥速度加快,收缩程度增加。污泥干燥的外部条件对最终干燥效果影响不大,但对干燥时间影响较大。污泥的收缩因子随着初始干基含水率的降低而逐渐减小。

关键词:污水污泥;干燥;表观形态;收缩特性

 

Study on Drying Characteristic of Caky Sludge

QU Yan-li1,Li Ai-min1,2,LI Run-dong1,QIN Si-qiang1

(1. Department of Power Engineering, Shenyang Institute of Aeronautic Engineering, Shenyang 110034, China; 2. Department of Power Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116023, China)

Abstract: Sewage drying is of great significance to its disposal and utility. By adopting a visualization method, the effects of drying temperature and specific surface on moisture separation, surface configuration and shrinkage characteristic in the drying process of caky sludge were studied. The results show that when moisture content decreases from 80% to 60%, the drying time of 0.48 cm-thick caky sludge is 43 min shorter than that of 0.76 cm-thick caky sludge, and the shrinkage surface of the former is twice as big as the latter one. When the specific surface is enlarged, drying speed increases, and shrinkage intensifies. The external condition of drying sludge has little effect on final moisture content, but it has greater effect on drying time. The shrinkage factor gradually diminishes with the decrease of initial moisture content of drying base.

Keywords: sewage sludge; drying; surface configuration; shrinkage characteristic

 

污泥是一种高水分的多孔介质物质,含水量高,体积大,未经处理的污泥含水率高达95%以上[1,2]。而污泥的填埋、堆肥和燃料化利用都要求将污泥的含水率降至65%以下。机械脱水主要脱除污泥的表面水,脱水率有一定的限度,目前只能将含水率降至70%?80%。要将污泥毛细管水和吸附水脱出,必须采用热干燥方法。经压滤机脱水后的污泥通常呈饼状,饼状污泥具有较大的比表面积,如果直接对其进行干燥处理将十分有利于干燥过程的进行和简化干燥工艺结构。干燥空气的温度和污泥的比表面积是影响污泥干燥过程的重要因素,考察它们对污泥水分析出特性以及饼状污泥在干燥过程中的表观形态、收缩特性的影响对研究干燥过程中的热质传递规律,进而设计干燥过程的组织及干燥设备的设计[3]具有重要意义。

但是由于湿污泥的物理性质是介于固体和液体之间的一种特殊物质结构,其干燥过程也具有特殊的复杂性。目前对污泥干燥过程中的表观形态、收缩特性等方面的研究很少,对污泥干燥机理的了解也很不充分。

本文针对污泥这种特殊的多孔介质物质,研究其在干燥过程中的收缩特性,分析其干燥曲线、收缩曲线变化规律,进一步研究污泥干燥的特性和机理。

1. 实验装置及物料

1.1 实验装置

实验装置由动态电子天平、鼓风干燥箱和图像采集系统组成,如图1所示。污泥试样放置于鼓风干燥箱内,动态电子天平实时测定污泥的质量,污泥的表观形态由图像采集系统(由放大镜、CCD、图像采集卡和计算机组成)采集。

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1.2 实验物料

污泥取自沈阳市北部污水处理厂,其特点是含水率高、有机成分复杂。经实验测定,污泥样品的含水率为80%,密度为1.042×103 kg/m3。实验物料尺寸及工况如表1所示。

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2. 实验结果及分析

2.1 不同厚度下的干燥特性分析

图2和图3分别给出了质量相近、环境温度均为105时,不同厚度污泥饼(即样品1和样品2)的干燥曲线及收缩曲线。由图2可见,含水率a降到60%,厚0.76 cm的污泥饼用时115 min,而0.48 cm的只用72 min,少用了43 min。由图3可见,污泥饼的厚度越小,收缩越快。当干燥170 min左右时,厚度小的污泥饼表面积A从78.5 cm2降到27.3 cm2,收缩了51.2 cm2,而厚度大的只收缩了28.4 cm2。这是因为在初始体积相同情况下,污泥饼越薄,表面积越大,表面的吸附水和空隙水汽化越多,而且内部水分向表面扩散的路径小,故干燥速度快,收缩效果明显。

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由图4(a)和(b)的比较可以看出,从试验现象发现,不同厚度的污泥饼干燥过程中开裂的方式也不一样,厚度大的污泥饼开裂较大,而厚度小的污泥饼在边缘处仅有小的裂纹,且向上卷曲,如图4(a)和( b)中左图所示。薄污泥饼的这种向上卷曲增大了污泥与热空气的接触面积,也加速了污泥内部水分的析出。

 

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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

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