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污泥干化特性及焚烧处理研究

来源: 知网空间

污泥干化特性及焚烧处理研究  

随着城市污水处理量逐年上升,污泥产生量不断增加,如何安全处理处置污泥已成为国内面临的一个急需解决的问题。污泥的干化及焚烧处理是污泥处理处置实现减量化、稳定化、无害化目标的一种较好的方式。研究污泥定温、变温干燥特性及动力学模型、污泥粘性对干化的影响、污泥燃烧特性、动力学模型及干化焚烧系统方案可为污泥处理的实际应用提供参考依据。 40~160℃条件对污泥进行不同污泥层厚度、种类的等温干燥实验,并对污泥干燥动力学进行模型拟合,结果表明:干燥温度越高、厚度越薄,干燥速率越快;低温条件下,通风状态比不通风状态的污泥干燥速率明显提高。比较5种模型,其中Modifiedpage模型较为适合拟合干燥过程。污泥干燥速率常数与其厚度符合幂函数关系,市政及塑料污泥干燥活化能分别为:22.23kJ/mol、21.97kJ/mol。 利用NDJ数显粘度计对污泥粘性进行了实验研究,研究了污泥种类、含水率及温度对表观粘度的影响,探讨不同条件下的污泥粘性对干化的影响。结果表明,污泥表观粘度随含水率减少呈指数增大,随温度升高呈二次方关系减小。市政污泥粘度有机质含量高,其粘度比印染污泥的大。污泥内部水分扩散系数随污泥含水率及温度的增大而增大,符合Exponential指数模型关系。 利用热分析技术对污泥变温干燥、热解燃烧特性进行了研究。通过探讨不同升温速率、不同气氛条件下,污泥的干燥、热解燃烧特性,并拟合计算求出各阶段的动力学模型参数,结果表明,污泥恒定升温速率水分失重过程可分为5个阶段,市政污泥约100℃时失重速率进入快速失重阶段。高升温速率条件下存在一个既有水分蒸发又有挥发分逸出的阶段,发生燃烧反应时水分失重速率已进入迅速降低阶段。湿污泥失重过程可分为干燥阶段、易燃阶段和难燃阶段,对它们进行动力学参数计算表明:水分干燥阶段宜采用相界面反应机理函数g(a)=1-(1-a)n,升温速率提高时,干燥过程的吸热量、活化能及指前因子都减小,反应级数增大;污泥热解燃烧反应宜采用化学动力学方程f(a)=(1-a)n。结果表明:难燃段、易燃段及干燥段的活化能依次减小,易燃段主要受化学反应速度控制,难燃段主要受扩散反应速度控制。燃烧阶段失重速率主要受升温速率及气氛条件影响,氧气浓度适当增加可提高污泥的着火性能及燃烧性能。纯热解过程总体上失重速率平缓且小于燃烧过程的失重速率。 两种污泥处理方案:对方案1的锅炉烟气余热流化床干化污泥、方案2的桨叶式干化-流化床焚烧污泥一体化系统,进行了热平衡计算。对于方案1,提高入口烟温、流量,污泥出口含水率都可提高污泥处理量。高出口污泥含水率或入口烟气流量条件下,污泥处理量受入口烟温的影响更大;高入口烟温下,污泥处理量受出口含水率或入口烟气流量的影响更大。在方案2的系统及物料参数条件下,当焚烧炉热效率为75%时,焚烧炉进料污泥含水率应小于35%才可使炉内温度达到850℃以上,否则需加辅助燃油燃烧保证热量供应。

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