污泥微泡扩增性能及其薄层干燥特性的研究

摘要

由于脱水污泥黏度大等特点，其干燥一直是水处理工程中的一大难题。本课题将泡沫干燥法应用于污泥的干燥处理中，着力于污泥的微泡扩增机理推测和微泡扩增污泥干燥特性研究，以期能为污泥的脱水干燥提供一种新途径，新方法。
　　本实验研究了CaO投加量对污泥微泡扩增速度的影响。实验结果表明:当CaO投加量为质量比的2.0％时，污泥的微泡扩增性能最好。此时污泥中的蛋白质、总糖和SCOD出现最大值，表面张力为最小值。根据实验结果推测污泥中加入CaO后可以形成微泡扩增污泥的原因为:随着污泥pH值的不断增大，污泥结构被破坏，大量胞内生物表面活性剂溶于污泥中，使得污泥的表面张力降低，经适当搅拌就可形成微泡扩增污泥。
　　微泡扩增污泥的泡沫稳定性较好。不同密度的微泡扩增污泥中气泡数量有明显差别，但直径分布均集中于0.1mm-0.3mm之间。这种均匀地气泡分布可以使泡沫表面的受力比较均匀，增强泡沫的稳定性。同时微泡扩增污泥属三相泡沫系统，系统中的固体粒子可以通过“吸附架桥”作用增强气泡中间的相互连接，同时起到增强系统黏度的效果。
　　采用干燥箱研究微泡扩增污泥的干燥特性。结果发现在不同的干燥温度下，密度为0.70g/cm3的微泡扩增污泥均获得最好的干燥效果。同时，微泡扩增污泥的干燥速率随着温度的升高而不断增加。但污泥样品厚度由2mm增加到8mm时，微泡扩增污泥的干燥速率并无明显变化。研究推测微泡扩增污泥的干燥速率得以加快的原因主要包括三个方面:微泡扩增后的污泥表面积增大;持水性能发生了变化，自由水含量增多;干燥过程中泡沫处形成的孔洞加快了内部水分的迁移和外部热量的传递。
　　微泡扩增污泥的湿分有效扩散系数Deft随污泥水率的降低逐渐增大。同时，湿分有效扩散系数Deft随着干燥温度和微泡扩增污泥样品厚度的增加而不断增加。薄层干燥模型The Wang and Singh model的相似性系数γ2最高，同时方差x2和残差综合SR最低。

目录

声明

摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 我国污泥的基本状况

1．1．1 污泥的来源和分类

1．1．2 污泥的基本性质

1．1．3 我国污水处理厂污泥产量情况

1．1．4 污泥的主要危害

1．2 污泥处理处置方法简介

1．2．1 污泥处理处置的基本概念

1．2．2 污泥处理处置的必要性

1．2．3 常用的污泥处理处置方法

1．3 污泥减量化方法简介

1．3．1 机械脱水法

1．3．2 自然干化法

1．3．3 生物干化法

1．3．4 热干化法

1．4 污泥预处理方法简介

1．4．1 物理方法

1．4．2 化学方法

1．4．3 生物方法

1．4．4 联合预处理方法

1．5 泡沫干燥方法简介

1．5．1 泡沫干燥的定义

1．5．2 泡沫干燥的特点

1．5．3 泡沫干燥的研究现状

1．6 研究背景、思路、技术路线及内容

1．6．1 研究背景

1．6．2 研究思路

1．6．3 研究技术路线

1．6．4 研究内容

第2章 污泥微泡扩增性能的研究

2．1 前言

2．2 材料和方法

2．2．1 实验材料

2．2．2 实验仪器及设备

2．2．3 实验方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 污泥微泡扩增速度的测定

2．3．2 污泥微泡扩增机理的研究

2．3．3 不同密度的微泡扩增污泥表观形态

2．4 小结

第3章 微泡扩增污泥泡沫稳定性研究

3．1 前言

3．2 材料和方法

3．2．1 实验材料

3．2．2 实验仪器及设备

3．2．3 实验方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 微泡扩增污泥泡沫机械稳定性的研究

3．3．2 微泡扩增污泥中泡沫的热稳定性的研究

3．4 小结

第4章 微泡扩增污泥薄层干燥特性的研究

4．1 前言

4．2 材料和方法

4．2．1 实验材料

4．2．2 实验仪器及设备

4．2．3 实验方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 微泡扩增污泥干燥影响因素的分析

4．3．2 微泡扩增污泥持水性能变化情况的研究

4．3．3 微泡扩增污泥干燥过程中的形变研究

4．4 小结

第5章 微泡扩增污泥薄层干燥的数学模拟

5．1 前言

5．2 数据处理方法

5．2．1 污泥含水率数值的处理方法

5．2．2 薄层干燥模型的处理方法

5．3 数学模拟结果

5．3．1 以微泡扩增污泥为研究对象的数学模拟-Fick’S第二定律

5．3．2 以干燥过程为研究对象的数学模拟-半经验薄层干燥模型

5．4 小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间发表论文及申请专利目录

附录B 攻读学位期间参与的研究课题