污泥間接式干化機(jī)理及處置過(guò)程中污染物排放特性研究.pdf

1、污泥是一種量大面廣且對(duì)人體和環(huán)境都具有很大危害作用的固體廢棄物，廣泛來(lái)源于市政污水、工業(yè)污水、水體疏浚等污水處理過(guò)程。機(jī)械脫水污泥的主要成分為約80％的水分、5～12％的有機(jī)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(rèn)為能最大限度地實(shí)現(xiàn)污泥的減量化和資源化。但有關(guān)污泥干化機(jī)理的研究并不多，基于此背景，本文進(jìn)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(guò)理論和實(shí)驗(yàn)研究

2、建立可指導(dǎo)工業(yè)應(yīng)用的理論體系。
　　 第一章對(duì)背景相關(guān)知識(shí)的文獻(xiàn)綜述。首先介紹了污泥的定義、分類(lèi)、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(lèi)型和污泥干化技術(shù)的主要流派，并對(duì)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(jìn)行了綜述。在此章節(jié)中，還包括了對(duì)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(cè)定方法，重點(diǎn)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(cè)原理和方法。然后通過(guò)上述4種方法對(duì)不同污泥的水分分布特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比不同污泥水分分布特性的差異和不同檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　 第三章結(jié)合常壓滲透模型和實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4、對(duì)城市污水污泥和造紙污泥的干化機(jī)理進(jìn)行了研究。根據(jù)模型要求對(duì)污泥的物性參數(shù)進(jìn)行了檢測(cè)，這些參數(shù)包括熱擴(kuò)散系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、污泥比熱和污泥粒徑等，同時(shí)給出了檢測(cè)方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論模擬計(jì)算結(jié)果之間的對(duì)比，分析了干化溫度、熱軸攪動(dòng)速率和載氣流量對(duì)污泥干化特性的影響。本章最后還開(kāi)展了不同添加劑和干化熱源對(duì)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(dāng)CaO添加劑的質(zhì)量百分比高于0.5％時(shí)即能明

5、顯促進(jìn)污泥干化速率的提高。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定了煙氣熱源在空心熱軸內(nèi)的對(duì)流換熱系數(shù)，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)煙氣流速為3.5～13m/s時(shí)，煙氣換熱系數(shù)為18.6～53.0 W/(m2 K)。最后對(duì)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(duì)污泥干化的影響。
　　 第四章是污泥間壁式真空攪動(dòng)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(dòng)干化機(jī)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(dòng)速率和容積負(fù)

6、荷對(duì)污泥干化特性的影響，同時(shí)探討了干化機(jī)內(nèi)刮條的功用。最后，對(duì)比研究了污泥真空干化特性和污泥常壓干化特性，并對(duì)真空和常壓干化條件下的干化冷凝液進(jìn)行了對(duì)比分析。
　　 第五章首先通過(guò)管式爐試驗(yàn)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(jī)酸，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)各種污染物的生成機(jī)理進(jìn)行了分析。然后，在干化面積為2m2槳葉式干化機(jī)上對(duì)污泥的干化氣體污染物以及冷

7、凝液的排放進(jìn)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(shí)驗(yàn)臺(tái)內(nèi)焚燒污染物排放特性研究，主要針對(duì)焚燒煙氣中多環(huán)芳烴和二噁英的排放特性進(jìn)行了研究，同時(shí)還研究了煤和生石灰等輔助燃料和添加劑對(duì)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(duì)滇池污泥焚燒過(guò)程污染物排放特性進(jìn)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
　　 第七章首先對(duì)常見(jiàn)的干化輔助計(jì)算軟件進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。然后，以臥型槳葉式污泥干化機(jī)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(guò)程模型和可視化操作界面，研究了干化氣體余熱利用對(duì)污泥干化能量利用率的影響。模擬計(jì)算結(jié)果表明，如果對(duì)干化氣體進(jìn)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(guò)程模型和可視化操作界面，并以杭州城市污水污泥為例，開(kāi)展了干化焚燒系統(tǒng)優(yōu)化方面的計(jì)算研究。計(jì)算結(jié)果表明：當(dāng)杭州污泥入爐含水率不高于60％時(shí)，污泥焚燒系統(tǒng)不需要添加輔助燃料，而且當(dāng)入爐污泥含水率等于60％時(shí)，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(shí)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(jìn)行焚燒。