污泥干化特性及焚燒處理研究
發布者： 凱能 時間：2022-1-7 16:39:36
隨著城市污水處理量逐年上升，污泥產生量不斷增加，如何安 全處理處置污泥已成為國內面臨的一個急需解決的問題。污泥的干化及焚燒處理是污泥處理處置實現減量化、穩定化、無害化目標的一種較好的方式。研究污泥定溫、變溫干燥特性及動力學模型、污泥粘性對干化的影響、污泥燃燒特性、動力學模型及干化焚燒系統方案可為污泥處理的實際應用提供參考依據。
在40～160℃條件對污泥進行不同污泥層厚度、種類的等溫干燥實驗，并對污泥干燥動力學進行模型擬合，結果表明：干燥溫度越高、厚度越薄，干燥速率越快；低溫條件下，通風狀態比不通風狀態的污泥干燥速率明顯提高。比較5種模型，其中Modifiedpage模型較為適合擬合干燥過程。污泥干燥速率常數與其厚度符合冪函數關系，市政及塑料污泥干燥活化能分別為：22.23kJ/mol、21.97kJ/mol。 利用NDJ數顯粘度計對污泥粘性進行了實驗研究，研究了污泥種類、含水率及溫度對表觀粘度的影響，探討不同條件下的污泥粘性對干化的影響。
結果表明，污泥表觀粘度隨含水率減少呈指數增大，隨溫度升高呈二次方關系減小。市政污泥粘度有機質含量高，其粘度比印染污泥的大。污泥內部水分擴散系數隨污泥含水率及溫度的增大而增大，符合Exponential指數模型關系。 利用熱分析技術對污泥變溫干燥、熱解燃燒特性進行了研究。
通過探討不同升溫速率、不同氣氛條件下，污泥的干燥、熱解燃燒特性，并擬合計算求出各階段的動力學模型參數，結果表明，污泥恒定升溫速率水分失重過程可分為5個階段，市政污泥約100℃時失重速率進入快速失重階段。高升溫速率條件下存在一個既有水分蒸發又有揮發分逸出的階段，發生燃燒反應時水分失重速率已進入迅速降低階段。濕污泥失重過程可分為干燥階段、易燃階段和難燃階段，對它們進行動力學參數計算表明：水分干燥階段宜采用相界面反應機理函數g(a)=1-(1-a)n，升溫速率提高時，干燥過程的吸熱量、活化能及指前因子都減小，反應級數增大；污泥熱解燃燒反應宜采用化學動力學方程f(a)=(1-a)n。結果表明：難燃段、易燃段及干燥段的活化能依次減小，易燃段主要受化學反應速度控制，難燃段主要受擴散反應速度控制。燃燒階段失重速率主要受升溫速率及氣氛條件影響，氧氣濃度適當增加可提高污泥的著火性能及燃燒性能。純熱解過程總體上失重速率平緩且小于燃燒過程的失重速率。
兩種污泥處理方案：對方案1的鍋爐煙氣余熱流化床干化污泥、方案2的槳葉式干化-流化床焚燒污泥一體化系統，進行了熱平衡計算。對于方案1，提高入口煙溫、流量，污泥出口含水率都可提高污泥處理量。高出口污泥含水率或入口煙氣流量條件下，污泥處理量受入口煙溫的影響更大；高入口煙溫下，污泥處理量受出口含水率或入口煙氣流量的影響更大。在方案2的系統及物料參數條件下，當焚燒爐熱效率為75%時，焚燒爐進料污泥含水率應小于35%才可使爐內溫度達到850℃以上，否則需加輔助燃油燃燒保證熱量供應。
