脱水污泥薄层干燥特性及动力学模型分析
污泥生物降解动力学模型的研究与应用
污泥生物降解动力学模型的研究与应用污泥是生活中产生的有机废弃物，包括废水处理和有机垃圾处理产生的污泥。
然而，污泥中的有机物质含量和生物数量很高，如果不加以处理，将对环境产生极大的影响。
目前，生物降解是处理污泥的主要方法之一，其中，污泥生物降解动力学模型是对污泥中生物降解过程进行研究和预测的基础。
一、污泥生物降解动力学模型的基本概念污泥生物降解动力学模型是指对污泥中生物降解过程进行建模，推导出与时间相关的污泥中生物数量和生物降解速率的函数关系式。
这些函数关系式可以用来预测污泥中有机物质的降解速率和生物数量，从而确定何时达到稳定状态。
污泥生物降解动力学模型主要包括一阶动力学模型、二阶动力学模型和放物线动力学模型等。
二、污泥生物降解动力学模型的研究进展随着环境污染和资源短缺的日益严重，污泥生物降解动力学模型的研究逐渐得到了关注。
目前，国内外学者在该领域取得了很多研究成果。
例如，美国休斯顿大学的研究表明，一阶动力学模型可以精确反映微生物对有机废物的生物降解，但是在长时间处理情况下不适用；英国桑德兰大学的研究发现，二阶动力学模型和放物线动力学模型较一阶动力学模型更加适用于预测微生物在处理污泥中有机废物的生物降解过程。
三、污泥生物降解动力学模型的应用污泥生物降解动力学模型在处理污泥中有机废物方面具有广泛的应用。
例如，在废水处理工程中，工艺运行稳定和优化水平的确定是至关重要的，而通过建立污泥生物降解动力学模型可以预测处理过程中微生物数量和生物降解速率，为工艺运行稳定和优化提供依据。
此外，污泥生物降解动力学模型也能应用于土壤修复、有机垃圾处理和生态系统模拟等领域。
四、污泥生物降解动力学模型的发展方向随着科技的不断发展，污泥生物降解动力学模型也在不断完善。
目前，一些新的研究方向已经引起了学者们的关注，例如，基于机器学习方法的污泥生物降解动力学模型、应用反应性流体力学对生物降解过程进行建模等等。
可以预见，在不久的将来，这些新技术的应用将极大地促进污泥生物降解动力学模型的研究。
城市污泥干燥动力学特性及其与生物质共气化热电联产系统模拟
城市污泥干燥动力学特性及其与生物质共气化热电联产系统模拟任少辉;向家涛;张世红;郭鹏【期刊名称】《热力发电》【年(卷),期】2024(53)3【摘要】对城市污泥进行高效干燥预处理及气化资源化利用是实现城市绿色可持续发展的重要途径之一。
首先,利用热重反应器研究了污泥的干燥动力学特性;其次,基于Fluent数值模拟软件明晰了高温低速烟气和低温高速烟气对污泥干燥过程的影响;最后通过Aspen Plus构建了新型的污泥与生物质共气化热电联产系统,并讨论了系统的热力性能。
结果表明:污泥在热重反应器中的干燥过程分为升速阶段、第一降速阶段和第二降速阶段,以降速阶段为主;SW-60、SW-80的水分扩散系数范围分别为6.34×10^(-6)~3.72×10^(-5)m^(2)/s和3.69×10^(-5)~2.60×10^(-4)m^(2)/s;初始含水率的提高会增加污泥干燥活化能,SW-60、SW-80的干燥活化能分别为9.55 kJ/mol和28.25 kJ/mol;干燥床中高温低速烟气的干燥效率大约为低温高速烟气的2.67倍;在热电联产系统中,随着生物质掺混比例的增加,输入热量、空气流量、合成气低位热值、合成气产率和热电联产潜力均随之增加,然而电效率、热效率和系统效率会缓慢下降;当生物质掺混质量比为20%时,每千克30%含水率干污泥与生物质的共混物可以产生电能与热能潜力分别为0.61 k W·h和4.212 MJ。
【总页数】13页(P1-13)【作者】任少辉;向家涛;张世红;郭鹏【作者单位】华中科技大学能源与动力工程学院煤燃烧国家重点实验室;华中农业大学工学院【正文语种】中文【中图分类】X70【相关文献】1.煤与生物质共气化并联型液体燃料-动力多联产系统能量利用特性分析2.生物质与煤共热解气化行为特性及动力学研究(摘要)3.基于双联流化床的生物质、垃圾、污泥共气化冷热电分布式供能系统性能研究4.污泥与生物质共热解后残碳气化特性的实验研究5.规模化生物质热电联产沼气发电系统工程管理应用研究——以某生物质热电联产沼气发电工程为例因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
污泥过热蒸汽薄层干燥特性及干燥模型构建
第30卷第14期农业工程学报V ol.30 No.14 258 2014年7月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jul. 2014 污泥过热蒸汽薄层干燥特性及干燥模型构建张绪坤，孙瑞晨，王学成，苏志伟，曹 伟（南昌航空大学机电设备研究所，南昌 360063）摘 要：为了解污泥常压过热蒸汽薄层干燥特性，搭建了常压过热蒸汽干燥试验台，进行了2、4、6和10 mm厚度污泥在不同过热蒸汽温度160～280℃下薄层干燥试验，并分段对试验数据进行拟合分析，得到了模型参数与过热蒸汽温度、污泥厚度之间的关系。
结果表明：污泥在较高温度过热蒸汽干燥后没有氧化燃烧，且裂纹密集，表面粗糙，利于干燥的进行。
污泥薄层在干燥初始阶段存在凝结过程，过热蒸汽凝结在物料表面使其质量不降反而增加，导致干燥时间延长，凝结水质量和干燥时间的增幅受过热蒸汽温度的影响较大，过热蒸汽温度越高，增幅越小，而污泥的厚度对污泥质量和干燥时间的增幅影响较小。
根据斐克第二定律，得到2、4、6和10 mm厚度污泥在160～280℃过热蒸汽干燥水分有效扩散系数分别为 2.0641×10-9～8.8527×10-9、4.3738×10-9～1.6626×10-8、6.6082×10-9～2.46×10-8和1.1916×10-8～4.0806×10-8m2/s，由Arrhenius方程建立有效扩散系数的对数与温度倒数的线性关系，得到水分的活化能分别为26.250、22.032、21.894和20.961 kJ/mol。
试验结果可为污泥过热蒸汽干燥工艺参数优化及干燥设备研制提供参考。
关键词：干燥；动力学；模型；过热蒸汽；薄层干燥；污泥doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.14.033中图分类号：X705 文献标识码：A 文章编号：1002-6819(2014)-14-0258-09张绪坤，孙瑞晨，王学成，等. 污泥过热蒸汽薄层干燥特性及干燥模型构建[J].农业工程学报，2014，30(14)：258－266.Zhang Xukun, Sun Ruichen, Wang Xuecheng, et al. Drying models and characteristics of thin layer sludge in superheated steam drying[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(14): 258－266. (in Chinese with English abstract)0 引 言污泥源自城市污水处理过程，2010年中国年产含水率80%的污泥约2 170万t，随着污水处理量的不断增加，污泥年产量将很快突破3 000万t[1]，大量污泥无害化处理处置日益成为环保领域的一大难题。
含油污泥薄层干燥特性及动力学模型分析
中 图分 类 号 ： Ｘ ７ ０ ５
引 言
含油 污泥 的处 理 是 目前石 油工 业 固体 废 物处 理
实验表 明， 实际干燥温度 与加热 炉壁的温度存在 １ ５ 。 Ｃ的
Ａ ｒ ｒ ｈ ｅ ｎ ｉ ｕ ｓ经验 公 式 建 立 温 度 与扩 散 系数 的 关 系 ， 得 到 含 油 污 泥 干 燥 时 水 分 扩 散 的 活化 能 为 ２ ７ ． ２ ６ ｋ Ｊ ／ ｏｏ ｔ ｜ 。
关键 词
含 油 污泥 ；薄层 干燥 ； 动 力 学模 型 ；有效 扩散 系数 ；活化 能
王 静 静 王 万福 于 显 水 刘 鹏 岳 勇
（ １ ． 中 国石 油 安 全 环 保 技 术研 究 院 ；２ ． 中国 石 油 辽 河 油 田公 司锦 州 采 油 厂 ）
摘 要 采用薄层干燥 方式进行含 油污泥热干燥 的研 究， 引入 薄层 干燥模型 对含 油 污泥干 燥过程进 行模 拟 ， 结果表 明 ， Ｍｉ ｄ ｉ ｌ ｌ ｉ 模型 比其他模 型更适合 含 油污泥 的薄层 干燥 分析 。应 用 Ｆ ｉ ｃ ｋ扩散 模型 ， 得到 ８ Ｏ ～１ ４ ０ ℃条件 下 含 油污泥干燥的 有 效扩 散 系数 变化 范围 为 １ ． ０ ８ ×１ ０ 。 ～４ ． ２ ２ ×１ Ｏ 。ｍ２ ／ ｓ ， 其值 随 着温 度升 高而 增 大。根 据
２ 干 燥 实验 结 果分 析 ２ ． １数 据 处 理 方 法
根据 干燥 Ｔ Ｇ 曲线 可 得 到任 意 时 刻 含 油 污 泥 的
实 际质量 Ｍｉ —Ｔ Ｇ值 × ， 对应 的干基 湿含量 为 ：
《干燥动力学》课件
干燥动力学的重要性
03
工业应用
科学研究
环境保护
干燥是许多工业生产过程中的重要环节， 如食品加工、制药、造纸等。了解干燥动 力学有助于优化这些工业过程的效率和产 品质量。
干燥动力学是研究物质性质和化学反应的 重要手段，对于化学、物理、材料科学等 学科的发展具有重要意义。
通过研究物质在干燥过程中的变化，有助 于减少废弃物排放和资源浪费，对环境保 护具有积极意义。
熵变
干燥过程中发生的熵变，影响系统的自发过程方 向。
干燥动力学模型
01
02
03
干燥曲线
描述干燥过程中水分含量 随时间变化的曲线。
干燥速率
单位时间内水分蒸发的速 率，与温度、湿度等条件 有关。
动力学方程
描述干燥速率与水分含量 、温度等参数关系的数学 模型。
03
干燥动力学实验方法
实验设备与仪器
干燥箱
干燥动力学的发展历程
早期研究
干燥动力学的研究可以追溯到古代，当时人们已经意识到物质在干燥过程中会发生一些变 化。然而，真正的科学研究始于19世纪中叶。
20世纪发展
20世纪是干燥动力学发展的关键时期，随着工业化和科学技术的进步，人们对干燥过程 的认识越来越深入。这一时期出现了许多重要的理论和实验研究成果。
03
压力
湿空气的压力，影响水蒸气的 饱和蒸汽压。
湿物料的性质
含水量
湿物料中水分的量，影响干燥速率。
吸湿性
湿物料吸收水蒸气的能力，与物料表面的性 质有关。
热敏性
湿物料对热的稳定性，影响干燥温度的选择 。
干燥过程的热力学基础
热平衡
在干燥过程中，湿空气与湿物料之间的热量传递 达到平衡状态。
深度脱水后污泥热值及计算模型研究
关键 词 ： 污泥 热值 元素 分析 法
Ｐ １ １
环
１前言
单位不具备资质条件 ， 若想仪 器测定污泥 热值 ， 必须送
往满足资质要求 的分 析测试单位 ，这 就存 在时效性 和
保
随着社 会经 济的发展 和城镇 化水 平 的不 断 提高 ，
与
污水处理率也逐年提 高 ， 污泥产量也急剧 增加 ， 致使污 泥 的处置 问题 日益严 重。没有得到妥善 处理的污泥将 给城市造成 巨大 的环境压力和经 济负担 ，如何安全合
公式得出计算结果。利用公式计算法确定污泥热值方
便快捷 、 省时省力 、 成本低 ， 对指导污 泥处理技术选择 、 焚烧工艺设计和焚烧企业 运营管理具有很 强 的指导 意 义和参 照作用 。
３ 污泥热值测定结果及分析
焚烧等。和其他方法相 比， 焚烧污泥具有 占地面积小 、
减量化程度 高 、处理速度 快以及可 回收 能量等突 出优 点。 但是 ， 污泥 的来源不 同， 含水率不同 ， 导致污泥 的实 际可利用热值差异较 大 ，在一定程度上影 响了污泥 的 焚烧处理效果。本文利用常用的热值分析方法 ， 分别测 定 了上海市几个 污水 处理厂污泥 的热值 ，分析 了污泥 含水率对污泥热值 的影 响 ， 并通过对 比分 析 ， 提 出了较
ＨＨＶ＝ ３ ５ ３ ． ６ ＂ Ｆ Ｃ＋１ ５ ５． ９ ￥ ＶＭ一 ７． ８ ＡＳ Ｈ
掺加量 ３ ０ ％） 从其高位热值换算出其干基低位热值为 ９ ３ ２ ３ ｋ Ｊ ／ ｋ ｇ ， Ｚ Ｙ污泥（ 未掺加无机药剂 ） 从其高位热值
换算 出其干基低位热值为 １ ０ ３ ３ ６ Ｈ／ ｋ ｇ 。
干基低位热值 ＝ 高位热值 一 ２ ４ ． ４ ２ × ８ ． ９ ４ Ｈ Ｂ Ｌ 污泥（ 无机药剂掺加量 ３ ０ ％） 从其高位热值换
城市污泥薄层干燥特性及动力学研究
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和分析(
FIG E 污 泥 样 品
采用西安市某污水处理厂经过机械脱水后的出
厂污泥"其工业分析和灰分元素分析结果见表 ((
表 FE污泥的工业分析和灰分元素分析
-<8L?F E 4;B_MX<:?<OC?L?X?O:<O<L@9M9BP9LQCN?
工业分析 ,f
灰分元素分析 ,f
热值 ,
水分 挥 发 分 灰 分 固 定 碳 V6&" 3G& d9" &* 4W" &* ! R;,j0\( #
式中$EN 为污泥含水百分比"f% E# 为初始状态单位
污泥 含 水 质 量"0,0%E9 为 干 燥 达 到 平 衡 时 单 位 污 泥
含水质量"0,0% E 为 干 燥 过 程 中 某 时 的 单 位 污 泥 含
干燥特性与动力学模型
干燥特性与动力学模型干燥特性与动力学模型干燥是指将湿度较高的物质中的水分去除的过程。
干燥过程可以通过一系列的步骤实现，其中包括了干燥特性和动力学模型的应用。
首先，干燥特性是指物质在干燥过程中的性质和行为。
不同的物质具有不同的干燥特性，这些特性包括水分蒸发速率、相变温度和湿度变化等。
了解物质的干燥特性可以帮助我们选择合适的干燥方法和设备。
其次，干燥过程的动力学模型可以提供对干燥过程的数学描述和预测。
动力学模型通常基于物质的干燥特性，可以通过测量物质的质量、湿度和温度等参数来建立。
这些模型可以帮助我们确定干燥过程的最佳操作条件，实现高效的干燥效果。
在实际干燥过程中，我们可以采用以下步骤进行干燥：1. 确定物质的干燥特性：首先，我们需要了解物质的干燥特性，包括水分蒸发速率和相变温度等。
这可以通过实验室测试或参考文献资料获得。
2. 选择干燥方法和设备：根据物质的干燥特性，我们可以选择适当的干燥方法和设备。
常见的干燥方法包括热空气干燥、真空干燥和冷冻干燥等。
3. 建立动力学模型：根据物质的干燥特性，我们可以建立干燥过程的动力学模型。
这可以通过测量物质的质量、湿度和温度等参数来实现。
动力学模型可以帮助我们预测干燥过程的进展和最佳操作条件。
4. 优化干燥过程：根据动力学模型的结果，我们可以优化干燥过程的操作条件，以提高干燥效果和节约能源。
这可能包括调整干燥温度、湿度和气流速度等参数。
5. 监控干燥效果：在干燥过程中，我们需要监控物质的质量、湿度和温度等参数，以确保干燥效果的达到要求。
这可以通过实时监测和数据记录来实现。
综上所述，干燥特性和动力学模型是实现干燥过程的关键因素。
通过了解物质的干燥特性和建立动力学模型，我们可以选择合适的干燥方法和设备，并优化干燥过程的操作条件，从而实现高效的干燥效果。
市政脱水污泥的间接干化动力学研究
铁架台
图1 间接干化实验流程
1.4 动力学模型的推导 王兴润等[17]的研究结果表明，污泥间接干化
过程在温度<150 ℃时的气体产生量为0。因此，
该项研究中不凝气体的产生量可忽略不计。同
时，用收集的冷凝液来计算污泥质量的变化。污
泥干化及冷凝过程表达如下。
2.1 冷凝液中IC、TOC和TC的变化 冷凝液中IC，TOC和TC的浓度随油浴温度的 提升而增大。TC由IC和TOC构成，其中，TC的 主要成分是TOC，见图2。
由图7可知，Z模型(n≠1)能令人满意的预测 市政脱水污泥的间接干化特性。
3 结论
（ 1） 冷 凝 液 中 TOC所 占 比 例 为 73.201%~ 75.5983%， 属于高浓度的有机废水。 （2）冷凝液中TOC富含C2~C5的VFAs。且 VFAs中异丁酸所占比例最大(45.597%)，其次为 丙酸(24.554%)。 （3）Z模型中，n≠1时拟合程度最好，能更 好的表征市政脱水污泥的间接干化特性。且反应 级数n≈2，反应活化能Ea=57.306 3 kJ/mol，指前 因子A=1.3416×105。
冷凝液中VFAs的浓度随油浴温度的提升而
增大，说明污泥中蛋白质和脂肪的水解程度随温 度增加而增加[20]。因而，水解产物VFAs也随之增
多，变化情况见图4。
1 600
■
1 500
VFAs浓度/mg·L-1
1 400 1 300
■ ■
1 200
■
1 100
1 000 ■
900 110
120
130
140
究 ， 结 果 表 明 ， VFAs中 乙 酸 所 占 比 例 最 高
(60%~100%)，其次是丙酸(≤20%)。说明污泥来
《2024年城市污泥干燥特性及工艺研究》范文
《城市污泥干燥特性及工艺研究》篇一摘要：本文着重探讨了城市污泥的干燥特性及相应的干燥工艺。
通过实验分析，详细研究了污泥的物理化学性质，以及不同干燥工艺对污泥处理效果的影响。
本文旨在为城市污泥的资源化利用和环保处理提供理论依据和技术支持。
一、引言随着城市化进程的加快，城市污泥的处理与利用成为环境保护领域的重要课题。
城市污泥含有丰富的有机物和养分，若能合理利用和有效处理，将对环境保护和资源循环利用起到积极作用。
其中，污泥的干燥特性及工艺研究是关键环节之一。
二、城市污泥的物理化学特性城市污泥的物理化学特性是决定其干燥特性和工艺选择的重要因素。
污泥主要由水、有机物、无机物和微生物等组成，具有高含水率、高有机质含量、高粘度等特点。
这些特性使得污泥在干燥过程中易结块、收缩、开裂等，因此选择合适的干燥工艺尤为重要。
三、城市污泥的干燥特性1. 含水率对干燥特性的影响：污泥的高含水率是其干燥的主要难点。
在干燥过程中，需要有效去除水分，同时防止过度干燥导致的污泥结构破坏。
2. 有机质对干燥特性的影响：有机质在干燥过程中易发生热解反应，产生挥发性物质，影响干燥效果。
3. 粘度对干燥特性的影响：污泥的高粘度使得其流动性差，干燥过程中易出现结块、开裂等问题。
四、城市污泥的干燥工艺研究1. 热风干燥工艺：通过高温热风将污泥中的水分蒸发，达到干燥的目的。
该工艺操作简单，但需注意控制温度，防止有机质热解。
2. 微波干燥工艺：利用微波的穿透性和内加热特性，使污泥内部的水分迅速蒸发，达到快速干燥的效果。
该工艺干燥时间短，效果好，但设备成本较高。
3. 联合干燥工艺：结合热风干燥和微波干燥的优点，先采用热风预干燥，再利用微波进行深度干燥。
该工艺既能保证干燥效果，又能降低能耗。
五、实验分析通过实验对比不同干燥工艺对城市污泥的处理效果，发现联合干燥工艺在保证处理效果的同时，能显著降低能耗。
此外，通过对污泥干燥前后的物理化学性质进行分析，为进一步利用和处理污泥提供了理论依据。
城市污泥与木屑混合薄层干燥实验及动力学分析
１ － ３ 实验 方法 １ － ３ ． １实 验设 计 为 了准确 研 究混合 比例 、 薄 层厚度 、 干 燥温 度 、风速 对添 加木 屑 的污泥 干燥 的影 响 ，设计 如
下表 １ 实验 方案 ， 通过 与纯 污泥 的对 比实验 得 出
添 加木 屑 的污泥 的干燥 特性 。
表 １ 实 验 方 案 设 计
中图分类号 ： Ｔ Ｑ０ ２ ８ 文献标识码 ：Ａ 文章编号：１ ７ ２ ７ —３ ０ ８ ０（ ２ ０ １ ３ ）０ ５ 一ｏ ０ ５ １ —０ ７
引言
城 市污 泥 是处理 污 水后 遗 留下 的产 物 。 随着 我 国社会 经 济和 城市 化 的发 展 ， 污水 处理 能力 不 断提 高 ，产 生 的污泥 越来 越 多 。 污 泥 除 了含有 大 量 的水分 外 ，还含 有有 机质 、氮 、磷 等植 物性 营 养物 质 、重金 属 、有 毒物 质 等 ，如果 不妥 善处 理 易造 成环 境 的污 染 ， 同时导致 资源 的浪 费 。 目前 处 理污 泥 的方式 有很 多 ，如 卫 生填埋 、 土地 利用 、 污 泥 焚烧 等 ， 还 有 一些 新型 的 处置 方 法 ，如 ：污 泥制 砖 、污 泥制 水 泥 、污泥 制 油等 ］ ， 但是 上述 处 置方 式都 需要 先将 污 泥进 行干 燥 ， 因 为干 燥可 以使 污泥 水 分 降低 ，体积 、质 量 大幅度 减 小 ，同时可 以除去细 菌 和病 原体 ， 还 可 以使营 养物 质和 热 值得 以保 持［ ２ 】 ，使 污泥 实现 减量 化 、
Ｔ ａ ｂ ． １ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ
＿
・ ５２ ・
油页岩干燥动力学读书报告
（5）温度及特征尺度对污泥表观干燥动力学的影响 研究 王伟云, 李爱民；
（6）干燥动力学研究综述 王宝和；
Chemical Engineering 2011 Spring
参考文献
（7）我国油页岩的主要性质及利用 肇永辉； （8）脱水污泥薄层干燥特性及动力学模型分析 姜瑞勋, 李爱民,王伟云；
（9）茂名颗粒油页岩的干燥与崩碎 王剑秋，李术元，王 贤清，钱家麟，朱亚杰
Chemical Engineering
2011 Spring
油页岩干燥设备 气流干燥的优点
（l）干燥强度大； （2）干燥时间短； （3）热效率高，生产能力大； （4）设备简单； （5）应用范围广；
气流干燥的缺点
（1）系统阻力大，消耗动力 大；（2）气流干燥器的附属 设备较大，操作气速高； （3）对除尘系统要求高；
Chemical Engineering
2011 Spring
Why do the research
油页岩是一种多孔物质，含有较高的水分
（2）爱沙尼亚使用的Kiviter和Galoter干馏炉 （3）中国使用的Fushun干馏炉
Chemical Engineering
2011 Spring
油页岩利用新型技术
（1）壳牌原位转化(ICP)工艺 壳牌技术不涉及地表采矿,而是向地下插入一个加 热器将油页岩中的干酪根转化为高品质的燃料。较 之以前的油页岩处理技术,壳牌的ICP处理技术可以 在更小的地表面上生成更多的原油与天然气。 （2）埃克森美孚电压裂工艺 通过水力压裂油页岩及向裂缝中注入一种导电材料,形成 一种加热部分,这样将原位油页岩转换为加热原位油页岩 将页岩油加热到分解温度,生成可以用传统采油技术采出 的原油和天然气。
《2024年城市污泥干燥特性及工艺研究》范文
《城市污泥干燥特性及工艺研究》篇一摘要：本文针对城市污泥的干燥特性及工艺进行了深入研究。
通过实验和理论分析，探究了污泥的含水率、有机质含量等物理特性，并在此基础上分析了干燥过程中温度、风速等对干燥效率的影响。
本文还探讨了不同干燥工艺的优劣及其适用性，旨在为城市污泥的有效处理和资源化利用提供理论依据和技术支持。
一、引言随着城市化进程的加快，城市污泥的处理成为环境保护领域的重要课题。
城市污泥含有丰富的有机质和养分，若能得到有效处理和利用，将有助于改善土壤质量、促进农业可持续发展。
然而，城市污泥的含水率高，体积庞大，直接处理和利用难度较大。
因此，研究城市污泥的干燥特性及工艺，对于实现污泥的减量化、无害化、资源化具有重要意义。
二、城市污泥的物理特性城市污泥的物理特性主要包括含水率、有机质含量、粒径分布等。
含水率是影响污泥处理和利用的关键因素，也是干燥过程中需要重点考虑的参数。
有机质含量则决定了污泥的肥力和可利用性。
粒径分布则影响污泥的流变性和干燥效率。
三、城市污泥的干燥特性1. 干燥过程中的传热传质：城市污泥的干燥过程涉及复杂的传热传质机制，包括热量传递、水分蒸发、气固分离等。
2. 影响因素：干燥过程中的温度、风速、湿度等都会影响干燥效率。
适宜的温度和风速有助于提高干燥效率，而湿度过高则会导致干燥效果不佳。
3. 干燥特性分析：通过实验测定，发现城市污泥在一定的温度和风速条件下，能够快速有效地进行干燥，且干燥后的污泥具有良好的稳定性和肥力。
四、城市污泥干燥工艺研究1. 自然干燥：自然干燥工艺简单，成本低，但干燥周期长，受天气影响大。
适用于气候条件适宜的地区。
2. 热风干燥：热风干燥效率高，周期短，但能耗较高。
可通过控制温度和风速等参数，实现较好的干燥效果。
3. 微波干燥：微波干燥具有加热均匀、速度快等优点，但设备成本较高。
适用于小批量、高附加值的污泥处理。
4. 联合干燥：结合自然干燥和热风干燥的优点，通过分段干燥的方式，实现高效、低能耗的污泥处理。
污泥薄层干燥特性及动力学模型分析
污泥薄层干燥特性及动力学模型分析吴生礼;陶乐仁;谷志攀;冯金钻;彭成【摘要】对桐乡污水处理厂的污泥薄层干燥特性进行了研究,得到其在不同温度、厚度条件下半干化处理的干燥速率和失水曲线.结果表明,污泥的失水速率随着厚度减小、温度上升而增大.引入了干燥动力学模型,Midilli模型能够很好地模拟污泥的失水情况.污泥中湿分的有效扩散系数在3.383× 10-10～5.130× 10-9 m2/s,2.5 mm厚度的干燥活化能为1.664 kJ/mol,为实际的污泥处理系统的设计提供了依据.%Drying characteristics of sludge from Tongxiang Wastewater Treatment Plant were discussed.Drying rate and water loss curve under different temperature and thickness conditions were obtained.The results showed that water loss rate of sludge increased with the decrease of thickness,and the increase of temperature.Drying kinetic model was also introduced,and Midilli model could properly simulate water loss of the sludge.Effective diffusion coefficient of moisture sludge was 3.383× 10-10 ～5.130× 10-gm2/s,and activation energy was 1.664 kJ/mol for 2.5 mm thickness.The results provided a basis for the design of actual sludge treatment system.【期刊名称】《净水技术》【年(卷),期】2017(036)012【总页数】5页(P33-37)【关键词】市政污泥;薄层干燥;动力学模型;有效扩散系数【作者】吴生礼;陶乐仁;谷志攀;冯金钻;彭成【作者单位】上海理工大学能源与动力工程学院,上海200093;上海理工大学能源与动力工程学院,上海200093;上海理工大学能源与动力工程学院,上海200093;嘉兴学院建工学院,浙江嘉兴314001;上海理工大学能源与动力工程学院,上海200093;上海理工大学能源与动力工程学院,上海200093【正文语种】中文【中图分类】TU992.3近年来，随着城镇化的蓬勃发展，环境问题也日益严重。
污泥干燥特性实测及预测模型研究
第３９卷 第１期 ２０２４年３月 西 南 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｕｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．１ Ｍａｒ．２０２４ＤＯＩ：１０．２００３６／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７１ ８７５５．２０２４．０１．０１０收稿日期：２０２３－０２－２０；修回日期：２０２３－１１－０７基金项目：国家自然科学基金面上项目（５２０７０８２２８４）作者简介：第一作者，王振宇，男，博士研究生；通信作者，刘东，男，博士，副教授，研究方向为传热传质，Ｅ ｍａｉｌ：ｄｔｌｄ１２３＠１２６．ｃｏｍ污泥干燥特性实测及预测模型研究王振宇１ 王 强２ 刘 东２ 王 令２ 陈永灿１（１．西南科技大学环境与资源学院 四川绵阳 ６２１０１０；２．西南科技大学土木工程与建筑学院 四川绵阳 ６２１０１０）摘要：污泥脱水干化是污泥资源化利用的重要环节，目前缺乏通识性的污泥干燥模型。
实验分析了干燥温度、相对湿度、污泥厚度、干燥时间等因素对污泥干燥过程的影响，比较了常用的５种薄层干燥模型对污泥干燥过程的拟合效果，建立了一种ＢＰ神经网络污泥干燥预测模型，并与传统的拟合效果较优的Ｍｉｄｉｌｌｉ模型进行了预测精度比较。
结果表明：当污泥低温干燥时，温度、相对湿度对污泥干燥有显著影响，相对湿度越高、温度越低，污泥干燥速率越慢；Ｍｉｄｉｌｌｉ模型决定系数高、卡方系数和均方根误差均较小，是５种常用薄层干燥模型中拟合效果最好的模型，其与实验结果误差在１５％以内；ＢＰ神经网络污泥干燥预测模型能很好预测污泥的干燥过程，预测结果与实验测试结果误差在５％以内，具有比Ｍｉｄｉｌｌｉ模型更高的预测精度。
ＢＰ神经网络污泥干燥预测模型为污泥干燥过程模拟提供了一种新的方法。
关键词：污泥 薄层干燥模型 ＢＰ神经网络污泥干燥预测模型中图分类号：Ｘ７０３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１－８７５５（２０２４）０１－００６６－０９ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎＭｏｄｅｌｏｆＳｌｕｄｇｅＤｒｙｉｎｇＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓＷＡＮＧＺｈｅｎｙｕ１，ＷＡＮＧＱｉａｎｇ２，ＬＩＵＤｏｎｇ２，ＷＡＮＧＬｉｎｇ２，ＣＨＥＮＹｏｎｇｃａｎ１（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｉａｎｙａｎｇ６２１０１０，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｉａｎｙａｎｇ６２１０１０，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｌｕｄｇｅｄｅｗａｔｅｒｉｎｇａｎｄｄｒｙｉｎｇａｒｅｃｒｕｃｉａｌｓｔｅｐｓｉｎｔｈｅｒｅｓｏｕｒｃｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｌｕｄｇｅ．Ｔｈｅｒｅｉｓｃｕｒｒｅｎｔｌｙａｌａｃｋｏｆａｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｄｒｙｉｎｇｍｏｄｅｌｏｆｓｌｕｄｇｅ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｒｙｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｒｅｌａｔｉｖｅｈｕｍｉｄｉｔｙ，ｓｌｕｄｇｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ａｎｄｄｒｙｉｎｇｔｉｍｅｏｎｄｒｙｉｎｇｓｌｕｄｇｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｉｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｈｅｆｉｔｔｉｎｇｅｆｆｅｃｔｓｏｆｆｉｖｅｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｔｈｉｎ ｌａｙｅｒｄｒｙｉｎｇｍｏｄｅｌｓｏｎｔｈｅｓｌｕｄｇｅｄｒｙｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ．ＡＢＰｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｆｏｒｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇｓｌｕｄｇｅｄｒｙｉｎｇ．ＴｈｉｓｗａｓｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅＭｉｄｉｌｌｉｍｏｄｅｌ，ｗｈｉｃｈｈａｓｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｌｙｓｈｏｗｎｂｅｔｔｅｒｆｉｔｔｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｆｏｒｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｄｒｙｉｎｇｏｆｓｌｕｄｇｅｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｒｅｌａｔｉｖｅｈｕｍｉｄｉｔｙｗｈｅｎｉｔｉｓｄｒｉｅｄａｔｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ．Ｔｈｅｈｉｇｈｅｒｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｈｕｍｉｄｉｔｙａｎｄｔｈｅｌｏｗｅｒｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅｓｌｏｗｅｒｔｈｅｒａｔｅａｔｗｈｉｃｈｔｈｅｓｌｕｄｇｅｄｒｉｅｓ．ＴｈｅＭｉｄｉｌｌｉｍｏｄｅｌｈａｓａｈｉｇｈｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ，ａｎｄｉｔｓｃｈｉ ｓｑｕａｒｅａｎｄＲＭＳＥｖａｌｕｅｓａｒｅｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｌｏｗ．Ｉｔｉｓｔｈｅｂｅｓｔ ｆｉｔｔｉｎｇｍｏｄｅｌａｍｏｎｇｔｈｅｆｉｖｅｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｔｈｉｎ ｌａｙｅｒｄｒｙｉｎｇｍｏｄ ｅｌｓ．Ｔｈｅｅｒｒｏｒｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｉｓｗｉｔｈｉｎ１５％．ＴｈｅＢＰｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｓｌｕｄｇｅｄｒｙｉｎｇｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｃａｎｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｓｌｕｄｇｅｄｒｙｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｖｅｒｙｗｅｌｌ．Ｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｈａｖｅｌｅｓｓｔｈａｎ５％ｅｒｒｏｒｓｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ．ＴｈｅｍｏｄｅｌｈａｓａｈｉｇｈｅｒｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅａｃｃｕｒａｃｙｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅＭｉｄｉｌｌｉｍｏｄｅｌ．ＴｈｅＢＰｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｍｏｄｅｌｆｏｒｓｌｕｄｇｅｄｒｙｉｎｇｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｐｒｏｖｉｄｅｓａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｓｌｕｄｇｅｄｒｙｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｌｕｄｇｅ；Ｔｈｉｎｌａｙｅｒｄｒｙｉｎｇｍｏｄｅｌ；ＢＰｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｍｏｄｅｌｆｏｒｓｌｕｄｇｅｄｒｙｉｎｇｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ 日常生活和工业生产是城市污水的主要来源。
造纸污泥薄层干燥实验及动力学模型分析
泥中含水质量, g / g; m t 为干燥过 程中单位干污泥
中含水质量, g / g
由于 m e 相对于 m 0 和 m t 很小, 可以忽略, 因此 式 ( 1)可以简化为 [ 11]
MR = m t /m 0
( 2)
污泥的失水效果用污泥的干燥速率 DR [ g / ( g#
m in) ] 来表示, 其计算公式为
E lem en tal analy sisw ad /%
H
N
S
5. 214
0. 143
0. 395
O 24. 340
1. 3 污泥的含水率 不同时间污泥含水率计算公 式 [ 10<为
MR = (m t - me ) / (m 0 - m e )
( 1)
式中: MR 为污泥含水率, % ; m 0 为初始单位干 污泥中含水质量, g / g; m e 为干燥平衡时单位干污
当干燥的温度越高时干燥速率的初始值就越大当干燥温度从80益上升到160大干燥速率增加了将近4倍相对应的最大干燥速gmin增加到0030不同温度造纸污泥失水率的曲线figuremoisturecontentcurvespapermillsludgedifferenttemperatures造纸污泥干燥速率随干燥时间的变化figuredryingratedryingtimepapermillsludge不同温度下干燥速率随含水率的变化figuredryratemoisturecontentdifferentairdryingtemperatures可知在干燥的最初阶段干燥速率逐渐加快在经历加速干燥阶段后干燥温度为80100益时有一个明显短暂的恒温阶段然后进入降速干燥阶段而温度为120益140益和160到峰值后随即进入降速干燥阶段
微波干燥脱水污泥性质变化及分析
微波干燥脱水污泥性质变化及分析
微波干燥脱水污泥性质变化及分析
摘要：在不同微波功率下,干燥脱水污泥,观察其微生物形态,并分析其TN/TP/OC、挥发分性质的'变化.通过显微镜观察,微波1 min时,微生物缩水;2 min时失去活性;4 min时蛋白质变性.干化污泥TN/TP/OC、挥发份受微波功率影响显著,随微波时间延长,微波功率越大,TN呈一级"波浪式"下降趋势越明显,含量从22.5 mg/g降至13.0 mg/g;TP呈二级"阶梯式"上升趋势越明显,含量从1.25 mg/g上升至1.65 mg/g;OC先下降后上升的幅度越明显,含量从26.1 mg/g降至23.6 mg/g再上升至26.6 mg/g;挥发份呈一级"阶梯式"递减趋势越明显,含量从44 7%降至33 5%.作者：张鑫矫健董平ZHANG Xin JIAO Jian DONG Ping 作者单位：黑龙江科技学院,资源与环境工程学院,黑龙江,哈尔滨,150027 期刊：山东科技大学学报（自然科学版） Journal：JOURNAL OF SHANDONG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCE) 年，卷(期)：2010, 29(3) 分类号：X703 关键词：微波干燥脱水污泥总氮/总磷/有机碳挥发分。
含油污泥薄层干燥特性及动力学模型分析_王静静
含油污泥薄层干燥特性及动力学模型分析 ＊
王 静静１ 王 万福１ 于 显 水２ 刘 鹏１ 岳 勇１
（ 中国石油安全环保技术研究院 ； 中国石油辽河油田公司锦州采油厂 ） １． ２．
引 入 薄 层 干 燥 模型对 含 油 污 泥 干 燥 过 程 进行模 拟 ， 摘 要 采用 薄 层 干 燥 方式进行 含 油 污 泥 热 干 燥 的 研究 ， 结果表 明 ， 得到 ８ Ｍ ｉ ｄ ｉ ｌ ｌ ｉ模型 比 其 他 模型 更 适 合 含 油 污 泥 的 薄 层 干 燥 分析 。 应用 Ｆ ｉ ｃ ｋ 扩散 模型 ， ０～１ ４ ０ ℃ 条件 下 －１ ０ －１ ０ ２ ， 含油污泥干燥的 有 效 扩 散 系 数 变 化 范 围 为 １ 其 值 随 着 温 度 升 高 而 增 大。 根 据 ． ０ ８×１ ０ ． ２ ２×１ ０ ｍ／ ｓ ～４ ／ 。 得到含 油 污 泥 干 燥 时 水 分 扩散 的 活 化 能 为 ２ Ａ ｒ ｒ ｈ ｅ ｎ ｉ ｕ ｓ经验公式建 立 温 度 与 扩散 系 数 的 关 系 ， ７ ． ２ ６ｋ Ｊ ｍ ｏ ｌ 关键词 含 油 污 泥 ；薄 层 干 燥 ；动 力 学 模型 ；有效 扩散 系 数 ；活 化 能
油 泥 厚 度 越 薄， 干燥速率的最大 由图 ３ 可看 出 ， 值越大 ， 油泥厚度为 １． 时干燥速 率最大值约为 ０ｍｍ
－３ －３ －１ －１ 而２． 前 １． ５×１ ０ ｓ ， ６ｍｍ 时约为０． ２ ５×１ ０ ｓ ， 者是后者的 ６ 倍 ； 并 且 油 泥 厚 度 越 薄， 干燥速率峰值
出现的时间也 越 早 。 这 说 明 含 油 污 泥 作 为 一 种 多 孔 介质 ， 料层越薄 ， 水分就越容易从油泥的内部迁移出 来， 干燥速度也 就 越 快 ， 干 燥 所 需 时 间 就 越 短。 因 此， 对含油污泥进行干燥处理时 ， 应尽量减小物料 层 的 厚 度， 从而提高干燥速度 ， 减少干燥时间 。 ２ ． ２ ． ２ 不同温度下含油污泥的干燥特性 １ ． ６ｍｍ 厚的含油污泥在不同温度下的湿分比 随 。 从图 ４ 可看出 ， 时间的关系见图 ４ 温度越高 ， 干 燥达 到相同 湿 分 比 所 需 的 时 间 越 短 。 温 度 由 ８ ０ ℃提高到 ， 干燥时间由 １ 大 大节 １ ４ ０ ℃时， ０ ０ ０ ０ｓ缩短至 ４ ０ ０ ０ｓ 。 省了干燥时间
污泥干燥特性及干燥过程研究
污泥干燥特性及干燥过程研究一、本文概述本文旨在全面研究污泥的干燥特性及其干燥过程。
污泥作为一种废弃物，其处理与处置问题一直是环境保护领域的研究热点。
污泥干燥作为一种有效的污泥减量化、稳定化及资源化的技术手段，具有广泛的应用前景。
本文首先介绍了污泥的来源、性质及其对环境的潜在影响，然后重点探讨了污泥的干燥特性，包括污泥的含水率、热值、干燥速率等关键参数。
接着，本文详细分析了污泥的干燥过程，包括干燥动力学、干燥过程中的热传递与质传递规律、以及干燥设备的设计与优化等方面。
本文总结了污泥干燥技术的研究现状与发展趋势，为污泥的干燥处理提供了理论支持和实践指导。
通过本文的研究，期望能为污泥的减量化、稳定化及资源化提供有益的参考。
二、污泥的干燥特性污泥的干燥特性是理解和优化其干燥过程的关键。
污泥的干燥特性主要包括其含水率、热导率、热稳定性、以及干燥过程中的收缩和龟裂等特性。
污泥的含水率是影响其干燥过程的主要参数。
一般来说，新鲜污泥的含水率通常高达80%甚至更高。
在干燥过程中，污泥中的水分以游离水和结合水的形式存在，游离水较容易通过加热蒸发，而结合水则需要更高的能量才能去除。
因此，污泥的干燥过程需要根据其含水率的变化调整干燥条件，以确保干燥效率和效果。
污泥的热导率较低，这意味着其热传递速度较慢，需要较长的时间才能达到所需的干燥温度。
因此，在干燥过程中需要采取适当的措施，如提高热源温度、增加搅拌或翻动频率等，以提高热传递效率。
污泥的热稳定性也是其干燥特性之一。
在干燥过程中，污泥中的有机物可能会发生热解或燃烧，这会影响干燥效果并可能产生有害气体。
因此，需要控制干燥温度和时间，以避免污泥中的有机物发生热解或燃烧。
污泥在干燥过程中可能会出现收缩和龟裂现象。
这是由于在去除水分的过程中，污泥的体积会发生变化，导致表面产生裂纹。
这不仅会影响污泥的干燥效果，还可能导致干燥后的污泥强度降低。
因此，在干燥过程中需要采取适当的措施，如控制干燥速率、添加干燥剂等，以减少收缩和龟裂现象的发生。
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表 2 不同模型污泥拟合结果 Table 2 Statistical results obtained from thin-layer drying
表达式 MR=exp(-kt) MR=exp(-kt y) MR=exp(-(kt) y) MR=aexp(-kt) MR=aexp(-kt)+c
有模型中数值最大,并且方差 χ2 值最小,因此可以 认为 Logarithmic 模型能够较好地模拟污泥薄层 干燥.表 3 为不同工况下 Logarithmic 模型的拟合 结果.
较细,密度为 1020kg/m3,含水率为 86.39%.污泥干 基主要成分为:C 43.54%、H 6.879%、N 6.685%、 P 1.20%、O 41.696%、有机物 81.92%. 1.2 装置与流程
实验用天平为精度 0.01g 的梅特勒-托利多
收稿日期：2008-07-04 基金项目：教育部“985”二期工程资助(1000-872A01) * 责任作者, 教授, leeam@
2.2 干燥曲线模型分析 引入薄层质量分析模型对污泥干燥曲线进
行模拟,模型表达式见表 1.
24
中国环境科学
29 卷
表 1 薄层干燥模型 Table 1 Thin-layer drying curve models considered
模型 Lewis[6] Page[7] Modified page[8] Henderson and Pabis[9] Logarithmic[10]
and predicted moisture ratio values at different
conditions for the Logarithmic model
温度(℃) 80 120 150 150 150
表 3 不同情况下 Logarithmic 的结果 Table 3 Statistical results obtained from Logarithmic model
量利用率越高.
污泥在预干燥阶段,物料自由水含量高,随着
温度的提高,干燥速度逐渐加快,因此存在一个较
短的加速干燥阶段.进入恒速干燥阶段后,由于向
污泥提供的热量基本全部消耗于以液态转移的
水分蒸发,此时,污泥表面水分蒸发速率几乎等于
污泥内部水分向外部扩散的速率,该阶段主要进 行间隙水分的蒸发,干燥速率基本是稳定的.当污 泥含水率降低到一定程度(约 65%)时,污泥主要 发生毛细水和吸附水的蒸发,干燥速率减慢,进入 降速干燥阶段.
厚度(mm) 2 2 1 2 4
目前,城市污水厂处理污泥一般只进行重力 浓缩和机械脱水,处理后的污泥含水率为 80%左 右[1],且成分复杂,含有多种有毒有害成分,若不对 其进行深度处理而直接排放到环境中,既占用大 量土地,又带来二次污染[2].采用热干燥工艺对脱 水污泥进行深度处理,可以实现污泥的减量化和 资源化.污泥干燥工艺主要分为热对流工艺和热 传导工艺 2 种类型.与热对流相比,热传导具有无 需载气或所需载气量较小,二次污染气体产量少, 后续尾气处理费用低及系统安全性较高等优点, 因此热传导干燥成为污泥干燥的主流[3].污泥干 燥是一个能量净支出的过程,降低污泥干燥能耗 是提高污泥干燥处理的重点,其有效途径是降低 污泥厚度.
k =0.001916
R2 0.9164 0.9956 0.9956 0.9794
0.9974
χ2 7.383×10-3 1.967×10-3 1.967×10-3 1.876×10-3
2.419×10-4
表 2 列出了 150℃、厚度 2mm 条件下不同 模型的参数.Logarithmic 模型的相关系数 R2 在所
干燥速率[×10-3g/(g⋅s)]
4.0
1mm
3.5
2mm
4mm
3.0
10mm
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0 01234567
污泥含水率(g/g)
图 1 150℃不同厚度污泥干燥的速度曲线
Fig.1 Variation of drying rate as a function of moisture
models
模型
模型系数值
Lewis
k =0.00251
Page
k =0.00004058,y =1.68686
Modified page k =0.00002406,y =1.68686
Henderson and a =1.30109,k =0.00327
Pabis Logarithmic a =1.48068,c =-0.30945,
中国环境科学 2009,29(1)：22~25
China Environmental Science
脱水污泥薄层干燥特性及动力学模型分析
姜瑞勋,李爱民*,王伟云 (大连理工大学环境与生命学院,工业生态与环境工程教育部重点实验室,辽宁 大连
116024)
摘要：采用薄层干燥方式进行脱水污泥热干燥的研究,考察了污泥的干燥特性,并引入薄层干燥模型进行数值分析.结果表明, Logarithmic
本研究采用污泥薄层方式进行热干燥分析, 考察温度及厚度等因素对脱水污泥含水率变化
的影响.引入动力学模型,对污泥薄层干燥进行动 力学数值模拟,考察不同温度和薄层厚度的污泥 干燥程度变化,得出最适模型及干燥扩散系数等 参数,为污泥干燥模拟提供了新途径和新方法.
1 材料与方法
1.1 材料 脱水污泥取自大连某污水处理厂,污泥,颗粒
关键词：污泥；薄层干燥；有效扩散系数；活化能
中图分类号：X705
文献标识码：A
文章编号：1000-6923(2009)01-0022-04
Thin layer drying characteristics and kinetics model of dewatered sludge. JIANG Rui-xun, LI Ai-min*, WANG Wei-yun (Key Laboratory of Industrial Ecology and Environmental Engineering, Ministry of Education, School of Environmental and Biological Science and Technology, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China). China Environmental Science, 2009,29(1)：22~25 Abstract：The drying of sludge presently became an important procedure for sewage disposal. The thin layer drying behavior of sewage sludge was investigated in an indirect drying process and the mathematical modeling was performed by using thin layer drying models. The logarithmic model was found to show better predictions. At the same time, moisture transfer from sewage sludge was described by applying the Fick’s diffusion model. The effective diffusivity coefficient of moisture transfer varied from 8.486×10-10m2/s to 4.386×10-9m2/s over the temperature 80℃ to 150℃. In addition, the temperature dependence of the effective diffusivity coefficient was expressed by Arrhenius type relationship. The activation energy for the moisture diffusion of sludge drying was found to be 29.56 kJ/mol. Key words：sludge；thin layer drying；effective diffusion coefficient；activation energy
2 结果与分析
2.1 不同条件下污泥含水百分比随时间的变化 不同时间污泥含水百分比计算公式[4]:
MR=(Mt−Me)/(M0− Me)
(1)
式中: MR 为污泥含水百分比,%;M0 为初始单位
干污泥中含水质量,g/g;Me 为干燥平衡时单位干
污泥中含水质量,g/g;Mt 为干燥过程中单位干污
泥中含水质量,g/g.
content for different thicknesses
2mm 厚污泥在不同温度下失水率随干燥时 间 t 的变化曲线如图 2 所示.由图 2 可知,在其他 条件相同的情况下,温度越高,经相同时间干燥后 的物料含水量就越低.这是因为温度越高,传热推 动力(温度差)就越大,干燥速度也就越快,要达到 一定的含水量所需的时间就越短.
1期
姜瑞勋等：脱水污泥薄层干燥特性及动力学模型分析
23
电子天平,通过数据连接装置对天平质量进行采 集.用功率 2000W 的电热板,通过 pid 温控仪进 行加热,用热电偶进行温度检测.将污泥平铺在反 应器底部,分别铺成约 1,2,4,10mm 厚,控制加热温 度为 150℃,考察不同厚度污泥的干燥特性.再分 别取相同质量的污泥,铺成 2mm 厚,通过控温装 置,设定温度为 80,120,150℃,通过数据连接装置 每 2s 自动采集并记录 1 次干燥过程中天平的质 量,推算出污泥的质量,绘制污泥失水率随时间的 变化曲线.