發(fā)布時間：2020-10-19 19:38

　　 隨著我國污水排放量的不斷增加和污水處理率的持續(xù)提高,水處理污泥的數(shù)量也在快速增加。無論采用哪種方法實現(xiàn)污泥的最終處置,降低污泥含水率都是一個必需的中間處理過程。采用熱干燥方法來降低污泥含水率對其進行減量已經(jīng)被證明是一種極其有效的方法,是實現(xiàn)污泥無害化、穩(wěn)定化、資源化處置的先決條件,可以使污泥適應更廣泛的處理處置工藝的需要,本文就城市水處理污泥的干燥問題進行了研究。 在對污泥的來源、組成和基本特性進行介紹的基礎上,分析了污泥處理處置的方法和發(fā)展趨勢,說明了進行污泥干燥的必要性和重要性,綜述了國內(nèi)外在污泥水分分布、干燥特性以及干燥過程中的表觀形貌等方面的研究現(xiàn)狀,提出了本文的研究內(nèi)容。 在對流干燥實驗臺上進行了1種典型污泥的熱干燥實驗,提出了根據(jù)干燥速率對干基含水率的微分來判別污泥水分臨界點的方法,得出了污泥中自由水、間隙水、表面結(jié)合水和內(nèi)部結(jié)合水的含量,分析了污泥的粘壁情況與含水率的關系,然后采用熱分析動力學方法得到了污泥干燥的反應機理函數(shù),求出了污泥的干燥活化能。 在對流干燥實驗臺上對污泥的干燥特性進行了實驗研究,得到了污泥含水率隨干燥時間的變化規(guī)律和干燥速率隨含水率的變化規(guī)律,分析了干燥溫度、熱風流速、熱風濕度和污泥形狀對污泥干燥特性的影響,同時對干燥動力學模型進行擬合,得出污泥干燥的最佳動力學模型,求出模型參數(shù)與干燥條件之間的關系式； 利用數(shù)碼攝像頭和顯微鏡得到了各種工況下的污泥表觀圖像,然后采用圖像處理技術(shù)對圖像進行了分析,以研究污泥在干燥過程中的表觀形貌變化規(guī)律。提出了利用圖像來對污泥體積、空隙比和分形維數(shù)進行近似計算的方法,找出了它們在干燥過程中的變化規(guī)律,分析了干燥溫度、熱風流速等對表觀形貌的影響。 采用煤、生物質(zhì)和干污泥三種物質(zhì)作為添加劑對污泥進行了改性,然后進行了改性污泥的對流干燥實驗。分析了添加劑作用下污泥的水分分布特性、反應機理函數(shù)和干燥活化能的變化規(guī)律,研究了添加劑種類、比例、粒徑和添加時刻對干燥特性的影響,并對改性污泥的體積、空隙比和分形特性在干燥過程中的變化規(guī)律作了研究。 對20t/d的污泥干燥系統(tǒng)進行了介紹,分析了系統(tǒng)的質(zhì)量平衡和能量平衡,在該系統(tǒng)中進行了污泥及添加劑作用下的污泥的干燥實驗,研究了添加劑比例、加入位置等對干燥效果的影響,提出了干燥系統(tǒng)的改進措施。 最后對全文研究的問題進行了總結(jié),對下一步研究工作進行了討論。
【學位單位】：武漢大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2011
【中圖分類】：X703
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
        1.1.1 污泥的基本特性
        1.1.2 污泥的處理處置方法及現(xiàn)狀
        1.1.3 污泥的干燥處理
    1.2 污泥熱干燥的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 污泥的熱干燥過程
        1.2.2 污泥熱干燥設備
        1.2.3 污泥熱干燥特性的研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的研究內(nèi)容
2 污泥的水分分布特性研究
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗樣品
        2.2.2 實驗裝置
        2.2.3 實驗方法
        2.2.4 數(shù)據(jù)處理
    2.3 水分臨界點的判別
    2.4 污泥的水分分布
    2.5 污泥的粘性
    2.6 污泥水分的干燥活化能
        2.6.1 污泥干燥的反應機理函數(shù)
        2.6.2 污泥中水分的干燥活化能
    2.7 本章小結(jié)
3 污泥的對流干燥特性研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗裝置及樣品
        3.2.2 實驗條件的確定
        3.2.3 實驗方法
    3.3 污泥的對流干燥特性
        3.3.1 干燥溫度對干燥特性的影響
        3.3.2 熱風流速對污泥干燥特性的影響
        3.3.3 熱風濕度對污泥干燥特性的影響
        3.3.4 污泥樣品形狀對干燥特性的影響
    3.4 污泥干燥的動力學模型
        3.4.1 干燥模型
        3.4.2 模型求解
        3.4.3 模型驗證
    3.5 本章小結(jié)
4 污泥干燥過程中的表觀形貌研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
    4.3 表觀形貌的研究方法
        4.3.1 污泥體積的計算
        4.3.2 污泥空隙比的計算
        4.3.3 污泥表面分形維數(shù)的計算
    4.4 結(jié)果分析
        4.4.1 污泥干燥過程中的體積變化規(guī)律
        4.4.2 污泥干燥過程中的空隙比變化規(guī)律
        4.4.3 污泥干燥過程中的表而分形維數(shù)變化規(guī)律
    4.5 本章小結(jié)
5 添加劑作用下污泥的干燥特性
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
        5.2.1 添加劑的選取
        5.2.2 實驗方法
    5.3 添加劑對污泥水分分布特性的影響
    5.4 添加劑對污泥的干燥活化能的影響
    5.5 添加劑作用下污泥的對流干燥特性
        5.5.1 添加劑種類和比例對污泥對流干燥特性的影響
        5.5.2 添加劑粒徑和添加時刻對污泥對流干燥特性的影響
    5.6 添加劑對污泥表觀形貌的影響
        5.6.1 添加劑對污泥體積和空隙比的影響
        5.6.2 添加劑對污泥的分形特征的影響
    5.7 本章小結(jié)
6 污泥干燥的工業(yè)實驗
    6.1 引言
    6.2 干燥系統(tǒng)簡介
        6.2.1 污泥存儲系統(tǒng)
        6.2.2 污泥輸送系統(tǒng)
        6.2.3 污泥干燥系統(tǒng)
        6.2.4 尾氣處理系統(tǒng)
        6.2.5 干污泥產(chǎn)品
    6.3 污泥干燥的工業(yè)實驗
        6.3.1 系統(tǒng)的質(zhì)量及能量平衡
        6.3.2 污泥的干燥實驗
        6.3.3 添加劑作用下的污泥干燥實驗
    6.4 干燥系統(tǒng)的改進
    6.5 本章小結(jié)
7 全文總結(jié)與展望
參考文獻
致謝
學習期間發(fā)表的論文及科研情況

【參考文獻】

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本文編號：2847633