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【实验研究】微波干燥技术处理市政污泥

北极星环保网来源:城市建设理论研究2016/11/8 21:20:22我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:污泥处理 污泥干化 污泥含水率

北极星环保网讯:摘要:污泥处理与处置难已成为世界性难题,脱水干化是污泥处理处置的必要前提。微波具有高效加热的特点,将其应用到污泥处理处置技术上,可有效实现污泥的减量化、稳定化。本文采用微波干燥技术处理市政污泥,研究结果表明,微波可高效快速干燥污泥,污泥含水率由82%降至10%,微波处理能耗约为1300kWh/t污泥。

污泥是污水生化处理过程中产生的泥状沉淀物质,与污水相伴而生的污泥,污泥受到的关注度远不如污水,实际的处理情况也不如污水理想。

2015年9月11日,在上海举办的第七届水业热点论坛上,主办方之一的E20环境平台发布了一组数据称,中国的污泥无害化处置率低于30%。根据《节能减排十二五规划》,到2015年,城市污泥无害化处置率应达到70%,与E20环境平台的调研结果相比,两者差距甚大。以2014年城镇污泥产生量3600万吨计算,约有2520万吨的污泥被粗放处理,其含有的重金属、高浓度有机质等,必将对环境造成二次污染。

目前,污泥处理主要有填埋、土地利用、堆肥、焚烧等方法[1]。《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》(CJ 248-2007)要求污泥园林绿化利用时,其含水率应低于40%;《城镇污水处理厂污泥处理土地改良用泥质》(CJ/T291-2008)要求污泥用于土地改良时,其含水率应低于65%;《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》(CJ/T249-2007)要求用作垃圾填埋场覆盖图的污泥含水率应低于45%。由于污泥自身特性,污泥经机械脱水后含水率仍高于80%,无法满足上述处置方法的泥质要求,需进一步干化处理[2]。

污泥干化可分为自然干化、石灰干化和热干化[3]。自然干化占地大、人工劳动强度大、卫生条件差,适合应用于地广人稀,经济较为落后的地区;石灰干化效能低,含水率只能降至50%,体积不能减量,运输成本高,仅适用于小污水处理站的临时性污泥处理措施;热干化可高效干化污泥,但设备投资和运行成本高,适用于经济水平较高的地区[4]。

微波干燥是一项新型、清洁的高效干燥技术,目前已成功应用于冶金、化工、食品等行业[5]。微波干燥具有加热速度快、干燥时间短、清洁卫生等特点,具备应用于污泥干化领域的潜力[6]。本文以北京清河污水处理厂机械脱水后污泥进行微波干燥实验,研究微波干燥污泥特性,通过能耗计算分析微波技术干燥污泥应用的可行性。

1 实验部分

1.1 实验设备

实验采用微波高温材料处理系统进行污泥干燥实验,实验设备如图1所示。

1.2 实验步骤

1.2.1 污泥含水率测定

①将100ml烧杯置于天平托盘内,重量W1;

②取约20g污泥至烧杯中,达到衡中后记下重量W2,则污泥重量W=W2-W1;

③将烧杯放入烘箱里105℃下烘2小时,放入干燥器内30分钟冷却至室温,称重;

④重复步骤③,至重量不变,得到W3。污泥含水率=(W2-W3)/W*100%。

1.2.2 微波功率对污泥微波干燥效果的影响

取100g污泥置于500ml烧杯中,称重W0,温度计T0;将污泥置于微波干燥设备中加热干燥5min;取出污泥称重W1,同时记录温度T1,蒸发水量=W0-W1;调节微波功率重复上述实验得到不同功率下的水分蒸发量。

1.2.3 辐射时间对污泥微波干燥效果的影响

方法同1.2.2实验,微波功率保持不变,改变辐射时间。

2 结果与分析

2.1 污泥含水率测定结果

本次试验污泥选用北京清河污水处理厂机械脱水后泥饼,经实验测定污泥含水率为82%。

2.2 微波功率对污泥干燥效果的影响

污泥分别在1000W、650W和400W微波功率下进行干燥,不同功率的微波辐射后,污泥重量和含水率变化情况如图2、图3、图4所示,污泥温度变化情况如图5。

实验结果表明,污泥经过微波辐射后,重量显著降低,含水率由82%降至30%以下。由图可知,污泥微波干化分三个阶段:加速干燥、恒速干燥和减速干燥。

微波辐射功率越大,污泥减量速度越快,污泥干化所需时间越短[7]。10分钟时,功率1000W微波干燥下的污泥含水率降至30%,功率650W微波干燥下的污泥含水率降至50%,功率为400W微波干燥下的污泥含水率降至65%。

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