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由图3可知,污泥的干燥速率随着含水率的变化而改变,大致可以分为:预干燥阶段,恒速干燥阶段和降速干燥阶段。在含水率区间Ⅰ内,干燥过程处于预热阶段,随着温度提高,干燥速率有迅速增高的趋势;Ⅱ区间内,加热板输出的热量主要用于自由水的转移与蒸发,污泥表面的水分蒸发速率与污泥内部水分扩散速率相当,干燥速率波动较为平稳,可近似看作恒速干燥;Ⅲ区间内,随着含水率逐渐降低,污泥中的间隙水与吸附水开始减少,扩散阻力增加,干燥速率减慢,即降速干燥阶段。
2.2
相同厚度的污泥,在不同的温度下的干燥特性由图4可知,污泥的失水速度随着干燥温度的升高而增大,以100 ℃为界,两边的失水速度有很大区别,这是因为100 ℃以上的干燥温度使得污泥底层里的水分更多地以蒸汽的形式扩散,并且更大的传热温差增加了换热系数,水分转移的速率也越快。因此,薄层污泥热干化处理应尽量提高干燥温度,增大传热温差,以达到更好的干燥效果。
图4 7.5 mm污泥在不同温度下的失水曲线
2.3污泥薄层干燥动力学分析
2.3.1干燥模型常见的污泥薄层干燥模型如表1所示。
表2为2.5 mm污泥150 m干燥失水曲线拟合结果。由表2可知,Midilli模型的相关系数R2数值最接近1,且残差平方和RSS最小,因此Midilli模型能较好地模拟出污泥薄层干燥的失水情况。与王静静等含油污泥薄层干燥研究的试验结论相同。表3为不同条件Midilli模型的拟合结果。
表2 不同模型的拟合结果
表3 污泥薄层干燥不同条件下Midilli模型的拟合结果
污泥的动力学模型可以预测不同厚度、温度的污泥薄层干燥所需时间。依据实验所用电加热膜的功率,计算在各含水率和厚度条件下,单位面积污泥加热到某含水率所需热量,为实际污泥干燥处理设备的设计提供了依据。
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