污泥間接式干化機理及處置過程中污染物排放特性研究.pdf

1、污泥是一種量大面廣且對人體和環(huán)境都具有很大危害作用的固體廢棄物，廣泛來源于市政污水、工業(yè)污水、水體疏浚等污水處理過程。機械脫水污泥的主要成分為約80％的水分、5～12％的有機質(zhì)和8～15％的灰分。目前污泥的處置方法主要為填埋、農(nóng)用和焚燒，其中干化結(jié)合焚燒的污泥處理處置技術(shù)已被公認為能最大限度地實現(xiàn)污泥的減量化和資源化。但有關(guān)污泥干化機理的研究并不多，基于此背景，本文進行了污泥干化特性及其影響參數(shù)和污染物排放的相關(guān)研究，通過理論和實驗研究

2、建立可指導(dǎo)工業(yè)應(yīng)用的理論體系。
　　 第一章對背景相關(guān)知識的文獻綜述。首先介紹了污泥的定義、分類、危害和現(xiàn)有的處理處置技術(shù)，以及污泥干化技術(shù)的概念、污泥干化技術(shù)工藝類型和污泥干化技術(shù)的主要流派，并對污泥干化的研究現(xiàn)狀、污泥干化和焚燒污染物排放研究現(xiàn)狀進行了綜述。在此章節(jié)中，還包括了對全文系統(tǒng)和框架的介紹。
　　 第二章首先介紹了各種不同的水分分布測定方法，重點介紹了本文所采用的熱干燥法、熱重-示差熱分析法(Thermog

3、ravimetric-differential thermal analysis，TG-DTA)、熱重-差示掃描量熱法(Thermogravimetric-differential scanning calorimetry，TG-DSC)和水活度法的檢測原理和方法。然后通過上述4種方法對不同污泥的水分分布特性進行了實驗研究，根據(jù)實驗結(jié)果對比不同污泥水分分布特性的差異和不同檢測方法的優(yōu)缺點。
　　 第三章結(jié)合常壓滲透模型和實驗結(jié)果

4、對城市污水污泥和造紙污泥的干化機理進行了研究。根據(jù)模型要求對污泥的物性參數(shù)進行了檢測，這些參數(shù)包括熱擴散系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、污泥比熱和污泥粒徑等，同時給出了檢測方法。通過實驗結(jié)果和理論模擬計算結(jié)果之間的對比，分析了干化溫度、熱軸攪動速率和載氣流量對污泥干化特性的影響。本章最后還開展了不同添加劑和干化熱源對污泥干化的影響研究，所用添加劑包括污泥燃燒輔助燃料如煤和廢油、CaO脫硫劑和干污泥，研究發(fā)現(xiàn)當CaO添加劑的質(zhì)量百分比高于0.5％時即能明

5、顯促進污泥干化速率的提高。通過實驗測定了煙氣熱源在空心熱軸內(nèi)的對流換熱系數(shù)，研究發(fā)現(xiàn)當煙氣流速為3.5～13m/s時，煙氣換熱系數(shù)為18.6～53.0 W/(m2 K)。最后對比分析和討論了煙氣熱源、導(dǎo)熱油熱源和飽和水蒸汽熱源對污泥干化的影響。
　　 第四章是污泥間壁式真空攪動干化特性研究。首先結(jié)合真空滲透模型分析了城市污水污泥真空條件下的間壁式攪動干化機理，在此基礎(chǔ)上以城市污水污泥為例研究了真空壓力、干化溫度、攪動速率和容積負

6、荷對污泥干化特性的影響，同時探討了干化機內(nèi)刮條的功用。最后，對比研究了污泥真空干化特性和污泥常壓干化特性，并對真空和常壓干化條件下的干化冷凝液進行了對比分析。
　　 第五章首先通過管式爐試驗結(jié)合紅外光譜分析研究了城市污水污泥和造紙污泥干化氣體中揮發(fā)性化合物的主要成分為NH3、CH4、C7H16、CO2和揮發(fā)性有機酸，并根據(jù)實驗結(jié)果對各種污染物的生成機理進行了分析。然后，在干化面積為2m2槳葉式干化機上對污泥的干化氣體污染物以及冷

7、凝液的排放進行了研究，研究發(fā)現(xiàn)城市污水污泥干化冷凝液呈弱堿性，而造紙污泥干化冷凝液呈若酸性。
　　 第六章第一部分內(nèi)容是城市污水污泥在小型流化床實驗臺內(nèi)焚燒污染物排放特性研究，主要針對焚燒煙氣中多環(huán)芳烴和二噁英的排放特性進行了研究，同時還研究了煤和生石灰等輔助燃料和添加劑對污染物排放的影響。本章的第二部分內(nèi)容是在0.5MW大型流化床焚燒爐上對滇池污泥焚燒過程污染物排放特性進行了研究，結(jié)果表明焚燒煙氣中的重金屬、二噁英和氮氧化物的

8、排放濃度均符合國家標準。
　　 第七章首先對常見的干化輔助計算軟件進行了詳細的介紹。然后，以臥型槳葉式污泥干化機為例研究了間歇式污泥干化向連續(xù)式污泥干化轉(zhuǎn)化的方法，并利用Excel Spreadsheet建立了污泥干化過程模型和可視化操作界面，研究了干化氣體余熱利用對污泥干化能量利用率的影響。模擬計算結(jié)果表明，如果對干化氣體進行余熱回收利用，污泥干化能量利用率將由69.8％提高至83.3％。最后，利用Excel Spreadsh

9、eet建立了污泥干化焚燒系統(tǒng)過程模型和可視化操作界面，并以杭州城市污水污泥為例，開展了干化焚燒系統(tǒng)優(yōu)化方面的計算研究。計算結(jié)果表明：當杭州污泥入爐含水率不高于60％時，污泥焚燒系統(tǒng)不需要添加輔助燃料，而且當入爐污泥含水率等于60％時，污泥干化焚燒系統(tǒng)輔助燃料消耗量最低。
　　 第八章為60噸/天污泥干化焚燒工程實例。該工程由污泥干化和污泥焚燒兩部分組成，污泥焚燒產(chǎn)生的蒸汽用于污泥干化，污泥干化至含水率60％后投入焚燒爐進行焚燒。