溫度和攪拌速率對(duì)污泥干化特性的影響

李佳文　賀業(yè)光　唐文鵬　姜龍德　邵一軒

摘 要 利用自制的轉(zhuǎn)盤干化實(shí)驗(yàn)裝置，在120～160℃下進(jìn)行污泥恒溫干化實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：干化溫度越高，恒速干化階段時(shí)間越長(zhǎng)，污泥整體干化速率越高;增加對(duì)污泥的攪拌整體提升污泥的干化速率，但繼續(xù)增加攪拌速率的干化效果與干化溫度有關(guān)，120℃全干化和半干化過程中，攪拌速率增加與P值呈線性比例關(guān)系;140℃和160℃的干化溫度時(shí)，攪拌速率與P值呈二次曲線關(guān)系，對(duì)應(yīng)的最佳攪拌速率分別為20rpm和10rpm。

關(guān)鍵詞 污泥 溫度 攪拌速率 干化特性

中圖分類號(hào)：O373文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

近年來，隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的繼續(xù)，污泥處理處置是中國(guó)最緊迫的環(huán)境問題之一。如何安全經(jīng)濟(jì)地處置城市污泥是世界各國(guó)共同面臨的問題。基于環(huán)境、能源、與經(jīng)濟(jì)性的多重考慮，并為達(dá)到最大程度的減量化與穩(wěn)定化，城市污泥的熱化學(xué)處理將成為重要趨勢(shì)。

本文在不同的攪拌頻率下對(duì)污泥在120℃、140℃、160℃下進(jìn)行恒溫干化實(shí)驗(yàn)，分析了污泥干化過程中失重率、干化速率等變化規(guī)律，旨在為建立行之有效的污泥干化工藝和優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng)提供必要的理論依據(jù)和技術(shù)參數(shù)。

1實(shí)驗(yàn)材料

污泥樣品取自昆山陸家污水處理廠機(jī)械脫水后的生活污水污泥，含水率80.6%。實(shí)驗(yàn)設(shè)備為自制的可控溫并配備攪拌裝置的污泥干化器，該儀器包含一個(gè)沙浴干化裝置、一套高精度天平裝置以及一個(gè)可控速攪拌器。實(shí)驗(yàn)時(shí)將污泥樣品平鋪于干化裝置內(nèi)，并在不同攪拌頻率下進(jìn)行恒溫干化，天平裝置及時(shí)顯示污泥在不同時(shí)刻的瞬時(shí)質(zhì)量。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

污泥干化技術(shù)根據(jù)污泥最終含水率的不同，可以分為半干化和全干化。假設(shè)污泥干化至含水率50%時(shí)為半干化，干化至含水率70%時(shí)為全干化，表1為污泥在不同溫度和攪拌轉(zhuǎn)速下恒溫干化至半干化和全干化水平所需時(shí)間，并以0rpm攪拌轉(zhuǎn)速全水分干化時(shí)間作為基準(zhǔn)，各轉(zhuǎn)速下干化時(shí)間與基準(zhǔn)值的相對(duì)比值記作P。由表1可以看出，各干化溫度工況下，隨著攪拌轉(zhuǎn)速的升高，污泥達(dá)到半干化或全干化水平所需時(shí)間均縮短，且相對(duì)比值P與對(duì)應(yīng)溫度工況的攪拌轉(zhuǎn)速呈相應(yīng)函數(shù)關(guān)系。

由圖1所示，攪拌轉(zhuǎn)速對(duì)不同溫度下污泥干化的影響存在較大差異：對(duì)于120℃工況，不管是半干化水平還是全干化水平，在攪拌轉(zhuǎn)速0rpm至20rpm范圍內(nèi)，干化時(shí)間與基準(zhǔn)值的相對(duì)比值P和攪拌轉(zhuǎn)速均呈比例線性關(guān)系;對(duì)于140℃和160℃的情況，相對(duì)比值P與攪拌轉(zhuǎn)速均呈二次方關(guān)系，140℃時(shí)，10rpm至20rpm范圍內(nèi)全干化和半干化P值遞減緩慢，在20rpm的攪拌轉(zhuǎn)速時(shí)，達(dá)到最低值，即此時(shí)對(duì)應(yīng)的干化水平所用的時(shí)間最短;160℃時(shí)，10rpm的攪拌轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的全干化和半干化的P值最小，即此時(shí)干化效果最好。在較低的干化溫度下，增加攪拌速率可獲得較好干化效果，在中、高干化溫度下，為獲得較優(yōu)的干化效果并非攪拌轉(zhuǎn)速越高越好，從節(jié)能降耗的方面考慮，應(yīng)綜合優(yōu)化干化溫度和攪拌轉(zhuǎn)速二者之間的匹配關(guān)系。

3結(jié)論

污泥干化過程總體上分為升速階段、恒速階段和降速階段，溫度越高，恒速干化階段時(shí)間越長(zhǎng)，污泥整體干化速率越高。

增加對(duì)污泥的攪拌整體促進(jìn)污泥的干化，使各階段污泥干化速率提升，但繼續(xù)增加攪拌速率的干化效果與干化溫度有關(guān)，120℃干化時(shí)，攪拌速率增加與P值呈線性比例關(guān)系;140℃和160℃的干化溫度時(shí)，攪拌速率與P值呈二次曲線關(guān)系。

基金項(xiàng)目：2018年6月，沈陽(yáng)航空航天大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目（201910143243）。

作者簡(jiǎn)介：李佳文（1999.8-），男，漢族，商丘市人，本科，研究方向：污泥熱處理工藝及技術(shù)開發(fā)。

參考文獻(xiàn)

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