不同含水率下污泥流化特性

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1、不同含水率下污泥流化特性随着经济的快速发展，城市和工业污泥的产量日益增多，污泥的处置问题受到越来越多的重视。污泥是污水处理的终端产物，未经处理的污泥含水率高、体积浩大、成分复杂，处置不当易造成二次污泥。在众多处置方法中，流化床焚烧技术因其燃烧充分、处理速度快、污染物排放低等显著优点在污泥处理行业得到了广泛的应用。湿污泥直接燃烧会导致热损失的增加，因此污泥干化是污泥处置过程中重要的步骤。流化床干化具有脱水率高、污染小、操作简洁等优点，是污泥深度脱水的有效方式。在污泥流化床干化技术中，临界流化速度μ

2、mf是其重要的参数之一，对流化床的设计和运行有着指导作用。在预估物料的μmf方面，国内外学者做了大量的研究，得到了很多μmf的经验公式。但由于物料性质和试验条件的不同，得出的经验公式有很大差异，至今还没有统一的μmf计算公式。在污泥流化研究中发觉，含水率是影响μmf的重要因素之一。而前人有关μmf的试验，研究对象多为玻璃球、石英砂、煤样等，影响因素多为床温、粒径、压力等。有关污泥含水率对μmf影响的研究较少。为此，本文研究了不同含水率下污泥的流化特性，介绍了μmf经验公式的推导过程，其他种类污泥

3、可以参考本文方法，通过简洁的试验快速得到μmf的计算公式。一、试验装置及步骤1.1试验工况及样品10临界流化速度μmf是流化态操作的最低速度。本文认为，床料的物性(密度、粒径分布、表面粘性等)和流化气体的物性(密度、动力粘度等)直接影响μmf，温度、压力等外因通过影响床料和气体的物性间接影响μmf。实际工程中流化床干燥设备的运行压力为常压，运行温度在100℃以下。由于试验中测得温度在100℃以下时，污泥颗粒的密度、粘性等随温度变化较小，且SaXena对白云石(20～500℃)的研究也表明温度对μ

4、mf影响较小，故选定试验温度为30℃，试验压力为0.1MPa。试验样品为东莞某造纸厂的造纸污泥，主要组成有纤维素、造纸填料、化工助剂和水。造纸污泥已经过机械压滤和破裂处理，初始含水率为48%，密度为1269kg/m3，呈颗粒状。污泥粒度分布列于表1，按质量百分比法计算污泥颗粒的质量平均直径dp为1.96mm：式中：di为颗粒直径，Xi为质量百分比。10将收到的初始污泥颗粒置于105℃的烘箱内干燥8h，得到全干污泥，通过前后的质量差计算得到初始污泥的含水率为48%。在制备不同含水率的污泥时，首先取

5、一个空托盘称重，再将适量含水率为48%的初始污泥置于托盘中，称量其总质量，计算烘干到目标含水率时这份污泥应当达到的目标质量。将污泥放入60℃的烘箱内干燥，每10min取出称重并混合匀称，直至达到目标质量，取出密封保存。使用同样的方法分别得到不同含水率的污泥样品，不同含水率下污泥密度参数列于表2。烘箱干燥的过程中会有部分颗粒破裂，为了防止粒度分布发生转变对试验结果造成影响，将干燥后的污泥筛分，按原粒度分布重新混合后用于试验。1.2试验装置图1为试验装置简图。装置主要由流化床反应器、压差变送器、涡街

6、流量计和离心式鼓风机组成。反应器的主体是一个直四棱柱流化室，其中一面设有有机玻璃，可观看流化室内流化状况，横截面积310mm×230mm，有效高度60cm。流化室底部设置有布风板、2层18目筛网和压板，布风板采用平板多孔式，错列布置，小孔风向与板垂直。反应器的上下部位分别是沉降室和风室，其截面呈上宽下窄的两个倒梯形。沉降室上宽下窄的结构使气体表观速度降低，有利于气流携带的细颗粒重新落回流化室内，削减细颗粒被气流带走而引起的压降变化，风室起导流和稳流的作用，使气流进入流化室时分布匀称。压差变送器一

7、端布置于风室内接近布风板处，一端连接大气。离心式鼓风机配有高性能矢量变频器，通过掌握鼓风机转速来掌握引入风室的一次风量，通过LUGB–65涡街流量计测量空气体积流量，然后计算得到流化室内表观气体流速。1.3试验步骤10首先，测定空床状态下的布风板阻力，在空床状态下，调整变频器渐渐增大一次风量，在每个风量下维持2min，待系统稳定后，记录相应的布风板压降，直到增至最大风量。其次，称取10kg污泥颗粒床料，匀称加入至流化室内，关闭进料口，检查反应器的气密性是否良好。再次，开启变频器，启动风机，将风量

8、调至最大，透过有机玻璃观看流化室内物料的流化状态，确认床内物料已完全流化，维持5min等待系统稳定。然后，调整变频器渐渐减小一次风量，在每个风量下，维持2min待系统稳定后，记录相应的压差变送器和涡街流量计读数，直至风量为零(变频器可调最大频率为50Hz，每次以2Hz逐步递减进行调整，共25组数据)。最终，待流化结束、床层高度较流化前略有增大时，记录此刻的床层高度，以用于计算料层空隙率。打开出料口，清空物料，换不同含水率的污泥重复以上步骤。二、试验结果及分析2.1布风板阻力特性试验已经测得了不同