通過微波技術(shù)干燥污泥制備污泥燃料炭的研究.pdf

1、近年來,城市污水處理廠的數(shù)量和規(guī)模迅速增長,隨之產(chǎn)生了大量的剩余污泥,污水污泥的有效處理處置問題越來越受廣泛地關(guān)注。污水污泥的資源化利用被認(rèn)為是減少污泥量最跟本的出路。在本文中,探討了通過微波干燥技術(shù)將污泥制成污泥燃料炭的可行性研究。脫水污泥樣來源于煙臺(tái)市辛安河污水處理廠。本文分析了微波輻射時(shí)間、微波輸入功率和微波輻射強(qiáng)度(污泥重量)對(duì)干燥過程效率的影響,以及脫水污泥中的細(xì)胞結(jié)構(gòu)形態(tài)在微波輻射下的變化,還進(jìn)行了微波能耗對(duì)污泥焦炭熱值升高

2、(ΔNCV)的影響實(shí)驗(yàn)研究。最后,在污泥焦炭中加入不同配比的煤粉或木屑來獲得能滿足熱值超過12500J/g的經(jīng)濟(jì)性污泥燃料炭。得到的結(jié)論主要有以下幾點(diǎn):
　　①污水廠脫水污泥的基本性質(zhì)分析為揮發(fā)份54.10％,灰分34.92%,含水率72.70%,含水率65.37%(離心后),表明污泥樣具有典型的高含水率、高揮發(fā)份、高灰分和脫水性能差的特點(diǎn)。
　?、谖⒉ǜ稍锛夹g(shù)能夠有效地實(shí)現(xiàn)脫水污泥減量化、脫水干化和無害化處置目的。與常規(guī)熱

3、干燥相比,微波干燥能夠更快速經(jīng)濟(jì)、高效節(jié)能的處理污泥。微波輻射時(shí)間越長、微波輸入功率越高、脫水污泥重量越少、污泥含水率越低,微波干燥脫水污泥的效果越好。可以將污泥的最終含水率降至10%左右。
　?、垭S著微波輻射時(shí)間的延長,脫水污泥內(nèi)的細(xì)胞結(jié)構(gòu)逐漸發(fā)生形態(tài)變化,依次出現(xiàn)皺襞、細(xì)胞壁破裂、細(xì)胞輕微聚合、破碎的細(xì)胞形成緊密的聚合現(xiàn)象。在800W微波功率下分別輻射100.0g脫水污泥30秒、60秒、90秒、120秒,且在90秒后,大部分細(xì)

4、胞壁破裂,細(xì)胞的結(jié)構(gòu)形態(tài)嚴(yán)重變化,故污泥的脫水性能明顯得到改善。
　?、芪⒉ǜ稍镂勰噙^程中伴隨加熱溫度的變化分為預(yù)熱加速干燥、勻速干燥和降速干燥3個(gè)不同的階段。實(shí)際上,雖然每個(gè)干燥階段所需要的時(shí)間不同,但綜合不同條件下的微波干燥脫水污泥速度發(fā)現(xiàn),最終都是與單位質(zhì)量脫水污泥的平均能耗相關(guān),這3個(gè)階段的大概分界點(diǎn)為能耗值為1.0±0.2KJ/g和3.0±0.2KJ/g兩處。
　?、菰?00W微波輸入功率下微波干燥100.0g脫水

5、污泥,干化污泥的NCV隨其含水率η降低而逐漸升高,得到線性關(guān)系式:J/g112801.115NCV。
　?、迒挝毁|(zhì)量污泥所受微波輻射強(qiáng)度越強(qiáng),干燥效率越好,本實(shí)驗(yàn)中的最佳條件為800W輸入功率下干燥100.0g的脫水污泥。為了使微波能量的利用率達(dá)到最大和避免污泥焦炭因揮發(fā)性物質(zhì)散失帶來的NCV損失,在干化污泥含水含率低于18%時(shí)停止微波干燥,在總能耗為2.92 KJ/g左右時(shí)ΔNCV達(dá)到峰值,微波生產(chǎn)污泥焦炭的最佳能量利用效率是在

6、能耗值為2.90-2.95 KJ/g的范圍內(nèi)。在800W條件下干燥100.0g脫水污泥大約6分10秒制備出污泥焦炭,此時(shí)污泥焦炭的含水率η為18.66%,能耗為2.96KJ/g,NCV為9100J/g。
　?、邌为?dú)的污泥焦炭最大NCV值為10000J/g,并不能滿足燃料燃燒標(biāo)準(zhǔn)12500J/g,需要最少加入14.66%的煤粉或51.90%的木屑作為添加劑才能制成NCV′≥12500J/g的污泥燃料炭,兩種添加劑的費(fèi)用分別為137.