城市生活污泥干化方法研究

摘要

随着我国污水处理率的逐年提高，污水处理过程中产生的城市生活污泥量日益增加，污水污染问题引发了污泥污染问题。为避免二次污染并有效利用城市生活污泥中的有效成分，污泥处理已经成为全世界关心的问题。目前城市生活污泥处理方式主要有填埋、焚烧、堆肥等。但无论何种方法都必须经过干化这一环节，如何经济、高效地干化城市生活污泥已成为污泥处理的重要课题。
　　 论文以研究高效、经济的城市生活污泥干化工艺为目标；利用烘箱加热系统对影响城市生活污泥干化效能的因素进行了研究，探讨了污泥干化的机理；并对干化系统的耗能进行了计算；此外，利用自制的太阳能干化装置对城市生活污泥的太阳能干化影响因素进行了研究，并在此基础上对装置进行了一系列的改进，设计出更合理的污泥太阳能干化装置，并对相关运行参数和干化成本进行了计算。研究得出以下主要结论：
　　 (1)污泥烘箱干化过程中，干化速率可分为三个阶段：加速阶段、恒速阶段和降速阶段，其中恒速阶段占整个干化时间的50％以上，加速阶段仅占了15％，污泥含水率的去除主要集中在恒速阶段。
　　 (2)污泥烘箱干化过程中，当干化温度相同时，污泥的厚度越薄、干化速率越快，泥饼厚度为1.0cm时，干化效果最佳;泥团的直径越小，干化速率越快，泥团直径为1.0cm时，干化效果最好。当干化温度不同时，得出直径为1.0cm的泥团在120℃时，最经济，干化效果最好。
　　 (3)污泥的太阳能干化实验中，温度越高，湿度越低，干化效率越高，以厚度为2.0cm的泥饼为例，在夏季(太阳辐射照度为14.8千卡/平方厘米)和冬季(太阳辐射照度为7.5千卡/平方厘米)的干化速率最大值分别为45g/h和6g/h，夏季干化速率明显高于冬季，达到相同干化效果(含水率60％)所需时间分别为1.2天和7.2天。
　　 (4)利用烘箱和太阳能-热尾气联合干化装置进行污泥干化，达到相同干化效果(含水率60％)所需成本分别为187.5元/吨，2.4元/吨，污泥的太阳能-热尾气联合干化较烘箱干化有明显的成本优势。
　　 上述研究结果将对城市生活污泥热干化以及太阳能干化的的工程实践提供科学依据，具有一定的指导意义。

目录

文摘

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论文说明：图表目录

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致谢

第一章绪论

1.1前言

1.2城市生活污泥的处置现状

1.2.1土地填埋

1.2.2焚烧

1.2.3污泥农用

1.2.4排海

1.2.5其他

1.3城市生活污泥干化的研究现状

1.3.1国外城市生活污泥干化研究现状

1.3.2国内城市生活污泥干化研究现状

1.4城市生活污泥干化的类型和方法

1.4.1城市生活污泥干化的类型

1.4.2城市生活污泥干化技术方法

1.5课题研究意义及内容

1.5.1课题研究意义

1.5.2主要研究内容

1.5.3课题技术路线

第二章城市生活污泥指标测定

2.1引言

2.2污泥的来源、分类

2.2.1污泥的来源

2.2.2污泥的分类

2.3城市生活污泥分析试验条件

2.3.1试验材料

2.3.2实验仪器与设备

2.3.3试剂与材料

2.4城市生活污泥指标测定

2.4.1含水率

2.4.2 pH值和总菌数

2.4.3重金属

2.4.4挥发分和灰分

2.4.5热值

2.4.6 TOC、总氮和总磷

2.5结果与分析

2.5.1含水率测定结果分析

2.5.2 pH值和总菌数测定结果分析

2.5.3重金属测定结果分析

2.5.4挥发分和灰分测定结果分析

2.5.5热值测定结果分析

2.5.6 TOC、总氮、总磷测定结果分析

2.6本章小结

第三章城市生活污泥烘箱干化实验研究

3.1引言

3.2城市生活污泥处置的原则

3.3城市生活污泥中的水分存在形式

3.4试验材料与设备

3.4.1试验材料

3.4.2实验设备

3.5实验方法

3.6实验结果与分析

3.6.1污泥干化曲线分析

3.6.2污泥饼的干化特性分析

3.6.3污泥饼的收缩特性分析

3.6.4污泥的厚度对污泥干化过程的影响

3.6.5不同粒径的污泥团对干化过程的影响

3.6.6不同温度下污泥团对干化过程的影响

3.7城市生活污泥热干化成本分析

3.8本章小结

第四章城市生活污泥太阳能干化试验研究

4.1引言

4.2实验材料与方法

2.2.1实验材料

2.2.2主要设备

4.3实验方法

4.3.1干化装置试运行实验

4.3.2春季污泥干化实验

4.3.3夏季污泥干化实验

4.4.4秋季污泥干化实验

4.4.5冬季污泥干化实验

4.4结果与分析

4.4.1干化装置试运行实验结果分析

4.4.2春季污泥干化试验结果分析

4.4.3夏季污泥干化试验结果分析

4.4.4秋季污泥干化试验结果分析

4.4.5冬季污泥干化试验结果分析

4.5本章小结

第五章“太阳能-热尾气”联合污泥干化装置的设计

5.1“太阳能-热尾气”联合污泥干化装置的工作原理

5.2“太阳能-热尾气”联合污泥干化装置系统参数

5.2.1太阳能单元集热器所产热量的计算

5.2.2热尾气热量的计算

5.2.3太阳能装置收集热量计算

5.2.4太阳能装置提供热量的比例计算

5.2.5集热器尺寸的计算

5.2.6干化室的计算

5.3运行成本分析

5.4本章小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文