生物固体干燥特性实验研究

摘要

近几年来，国际上将城市污水处理厂的污水污泥、庭园废弃物、畜禽粪便、市政垃圾、某些工业副产品(如锯末甘蔗渣、酒渣等)等一些有机固体废物统称为生物固体，其中较大量的是市政污泥和工业污泥。
　　 堆肥、土地填埋、焚烧是处理生物固体常用的三种方法，在这三种方法中干燥是必不可少的步骤。本文分别针对生物固体中的两个典型代表：市政污泥和糖厂滤泥展开干燥特性实验研究，探索热干化的最佳工艺条件。
　　 为了研究不同热风温度对生物固体的干燥速率和最终干燥效果的影响，设计和搭建了热风流量和温度可调的开式热风干燥实验台，通过在线称重的方法研究生物固体的热风干燥特性。
　　 首先，将生物固体制成形状相同的细长圆柱试样，研究了大空间情况下不同热风温度(120℃，140℃和160℃)对生物固体干燥特性的影响，实验结果表明随着热风温度的升高，干燥速率与干燥效果有所提升，但160℃与140℃相比干燥指标无显著提升。
　　 其次，研究了不同添加剂(稻壳、稻壳粉和甘蔗渣)以及添加剂量对试样成型和干燥效果的影响。实验结果表明：添加剂的添加量对试样的成型有很大的影响，添加剂的质量比较低时，试样在不施加外力的作用下仍能成型，当随着添加剂的增加，试样越来越松散，最终试样无法成型，生物固体附着在添加剂表面成为散料。在保证物料成型的和相同热风温度下，随着添加剂添加量的增加，干燥时间逐渐减少，干燥速率与干燥效果比没有添加剂时有提升。试样不能成型时，相同热风温度下干燥速率与干燥效果比没有添加剂时有显著的提升。
　　 最后，为了提高干燥时的能源利用效率，本文对开式热风干燥实验台进行了改进，设计搭建了闭式循环干燥系统，变单纯的热风干燥为先期热风后期过热蒸汽干燥，并进行了简单的实验验证。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1选题背景与意义

1.2生物固体干化简介

1.3生物固体干燥技术研究

1.4生物固体干燥理论研究

1.5本文的主要工作

2生物固体热风干燥系统设计

2.1热风干燥系统设计目标

2.2热风干燥系统设计计算

2.2.1干燥介质流速的选定

2.2.2风机选型

2.2.3干燥介质温度的选取和控制

2.2.4称重装置的设计

2.3热风干燥系统的搭建

2.3.1干燥介质温度的控制部件

2.3.2干燥介质流量控制部件

2.3.3物料温度在线监测部件

2.3.4物料含水率在线监测部件

2.4热风干燥系统的测试

2.4.1热风温度控制功能测试

2.4.2物料温度在线监测测量误差评估

2.4.3干燥物料含水率在线监测部件检测

2.4.4热风干燥系统及部件

2.5本章小结

3 生物固体待干燥样品的制作

3.1生物固体样品来源

3.2实验物料含水量的测定

3.3生物固体样品的制作

3.4本章小结

4大空间内单颗粒生物固体干燥实验研究

4.1实验步骤

4.2糖厂滤泥大空间内单颗粒固定床干燥实验

4.2.1不同温度下滤泥干燥实验及数据处理

4.2.2不同滤泥稻壳粉质量掺混比下干燥实验及数据处理

4.2.3不同滤泥稻壳质量比下干燥实验及数据处理

4.3 市政污泥大空间内单颗粒固定床干燥实验

4.3.1不同温度下市政污泥热风干燥实验及数据处理

4.3.2不同稻壳市政污泥质量比下干燥实验及数据处理

4.3.3不同稻壳粉市政污泥质量比下干燥实验及数据处理

4.3.4市政污泥掺混蔗渣实验特性研究

4.4本章小结

5 生物固体床层干燥实验研究

5.1滤泥稻壳混合物床层干燥实验

5.2市政污泥稻壳混合物床层干燥实验

5.3市政污泥蔗渣混合物床层干燥实验

5.4本章小结

6生物固体闭式循环干燥系统设计

6.1生物固体闭式循环干燥系统设计目标

6.2干燥介质热风速度

6.3称重装置的设计

6.4物料温度在线监测部件

6.5闭式循环干燥实验台加热功率的计算

6.6管径及容器的选取

6.6.1沿程阻力计算

6.6.2局部阻力计算

6.6.3总阻力计算

6.6.4风机选型

6.7闭式循环干燥系统图

6.8闭式循环干燥条件下蔗渣污泥混合物的干燥实验研究

6.9本章小结

结论

工作展望

致谢

参考文献