污泥热值计算公式探讨.pdf

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1、污泥热值计算公式探讨吕钜张岩梁小田(北京工业大学建筑工程学院北京00022)摘要：本文以城市污水处理厂的污泥为研究对象，分别采集了德国斯图加特和美国迈阿密地区污水处理厂的污泥进行分析，针对干污泥焚烧的热值进行了探讨，利用数学分析的方法得到了新的干污泥热值的计算表达式，并对已有的热值表达式进行了验证，总结出一系列的干污泥热值计算表达式。关键词：城市污水处理厂污泥热值引言污泥是城市污水处理厂污水处理的副产物，由于污泥体积庞大，有机物含量较多，同时含有重金属，如果不妥善处理，会对环境产生二次污染，因此必须对污泥进行无害化处理。污泥焚烧作

2、为一种能够大量减少污泥体积，杀死全部细菌和病毒，同时产生大量热能的污泥处置方式，受到了越来越多的关注⋯。作为北京工业大学和德国斯图加特应用技术大学的研究交流项目，北京工业大学特派员赴德国，对具有40年历史的斯图加特污水处理厂的焚烧工艺进行了为期半年的考查，在对污泥焚烧的机理进行了较深入研究的基础上，独立提出了干污泥中的挥发份和碳元素含量分别与热值之闯的关系式，希望对国内城市污水处理厂污泥的处理有所帮助。丑污泥热值计算的意义在污泥焚烧的整套工艺设计和运行中，污泥的热值起着很重要的作用。因此，如何较准确地得到污泥的热值是污泥焚烧中极为

3、重要的环节。通过氧弹量热计测出污泥热值【。3固然很好，但是要想准确地测出污泥的热值，需要采集和测量相当数量的污泥样本，这需要花费相当的费用和时间，在许多情况下无法实现。因此，污泥热值计算表达式具有实用意义。2污泥的来源本文采用的污泥样本7—14取自斯图加特污水处理厂，它是消化污泥和二沉池污泥混合后的浓缩污泥；其他来源于美国，样本1是初沉污泥和二沉池污泥混合后的污泥。样本2是初沉污泥，样本3、4为未经消化的二沉池污泥，样本5、6为经过消化后的二沉池污泥。三污瑟嚣蓦豢裴：◇6363现有的干污泥热值表达式对于干污泥热值的求解，常用的公式

4、有两个，一个是《排水工程》下册中表述的：Q=O．0023～1俨00pv石山(塑字)(1)式中：Q一千污泥的燃烧热值(MJ／kg)；Pv：挥发份的含量，％；G一机械脱水时添加的污泥混凝剂的量，(g／1009干污泥)，在此，G一0；a、b一经验系数，新鲜污泥与消化污泥：a一131，b一10；新鲜活性污泥：a一107，b一5。另一个是根据Dulong公式(PerryandChilton1973)并经过分析计算得出的：Q—O．339C+1．443(H一0．1250)一0．0224(9H)+0．0093S+o．001464N[31(2)式中

5、：Q一干污泥的热值(MJ／kg)；C、H、O、S、N一分别为干污；泥中碳、氢、氧、硫、氮元素的含量(g／1009干污泥)。公式(1)建立了干污泥中的挥发份和热值之间的关系，公式(2)建立了干污泥中各个重要元素的量和热值之间的关系。25．00千20．00一行喜逞15．00辜的巴鳌10005．000．001234567891011121314污泥样本—一卜．一公式(2)计算值—_(>_一公式(1)计算值—1垒r一千污泥的实际测量热值图1干污泥热值计算效果比较图1表示的是用公式计算出的干污泥热值和测量热值之间的关系。通过计算可以得出：公

6、式(1)与干污泥实测值的最大偏差为30％，而公式(2)的最大偏差为13％，最小偏差为3％。可见公式(2)的效果明显好于公式(1)。但是利用公式(1)能够在简单的试验条件下，通过测量污泥中的挥发份，计算出干污泥的热值，这一点则是公式(2)所不能达到的，因此对于公式(1)的修正显得很重要。4新计算表达式推导4．1污泥分析方法污泥焚烧有两种主要的分析方法：工业分析法和元素分析法⋯，分析内容如下：●八论文集第二届中国城镇水务发展国际研讨会第六届亚太地区基础设施发展部长级论坛暨表1污泥的分析方法hh。一+”””‘“_—‘⋯⋯。4”“”⋯⋯⋯

7、⋯“。。”。‘女●_H⋯-h●。_-H_—。_““__一工业分析元素分析。’⋯～⋯一⋯⋯’～⋯～。一一一⋯⋯一～一‘——～⋯⋯——一⋯～一一⋯～⋯⋯⋯一一●一⋯⋯一’一⋯——～’⋯⋯⋯‘⋯⋯⋯⋯～～～～⋯‘～一％水分⋯，～⋯⋯⋯，⋯，～，⋯⋯一⋯⋯一⋯一。一⋯⋯⋯_，一⋯●⋯，，⋯^^^⋯一⋯-‘，+⋯一⋯⋯⋯，．⋯-，，_，，，一⋯⋯⋯^～⋯一～-．一-一⋯～、一⋯一⋯～⋯⋯，⋯～-⋯，一⋯～⋯一一_％灰分⋯、、⋯⋯⋯+、，、．一一．⋯⋯⋯、、一⋯+，．～一一⋯⋯⋯⋯⋯一一-⋯-⋯一⋯一⋯一一一一一：～、⋯⋯、．⋯⋯⋯⋯一一-一

8、⋯一-一一一-一一一⋯⋯一⋯～⋯一⋯⋯一～⋯-～～⋯一⋯、．⋯⋯，⋯％挥发份％碳⋯⋯⋯⋯⋯～⋯一⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一⋯⋯⋯⋯⋯～⋯一⋯⋯⋯⋯、一^⋯⋯⋯⋯⋯～⋯⋯⋯⋯⋯⋯一⋯⋯⋯一⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～⋯⋯⋯⋯⋯⋯．一％固定碳％氧一⋯一，-一～-总计100