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过滤设备:桨叶式干燥机污泥干燥试验研究

时间:2021-06-19 16:11:16 来源:互联网

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内的运动和干燥效果,认为桨叶式干燥机的结构设计符合污泥干燥的要求。

-),女,浙江永康人,硕士研究生,从事污泥干燥焚烧方面研究。

污泥是污水处理之后产生的近固体废物,一座40万t/d污水处理厂一天能产生含水85% ~90%的污泥400t中等城市一般都有两到三座类似规模的污水处理厂,一天可生产800 ~1200t含水污泥|1.污泥成分复杂,除含有大量的水分外,还包含多种微生物形成的菌胶团及其吸附的有机物和无机物组成的集合体、有机物、病原微生物、重金属、盐类等等121.污水污泥即使经压滤后仍含有大约80%~90%的水分,不仅使污泥整体结构疏松,体积庞大,不便运输和资源化处理,而且还提供了病原菌体生存繁殖的环境,造成了污泥处置的困难。采用填埋法来处置原生污泥由于存在占地多、潜在生物可利用率低、渗滤液污染地下水以及存在后处理费用等问题,因此受到了极大的限制。近年来是我国污水处理厂大量兴建的时期,预计全国将建成上千座污水处理厂,每座厂每天要排放剩余污泥数百吨乃至上万吨。如何处理好、利用好这些数量巨大的污泥,化害为利,己是当务之急。

传统的污泥处理技术有浓缩、稳定化、脱水、干燥。浓缩和脱水只能将污泥含水率由99%降至80%左右。而污泥含水率只有降至40% ~50%才能应用。发达国家正在逐步要求污泥的含水率降至20% ~30%,这样可避免污泥由于微生物作用发霉发臭,从而处于稳定状态,目前只有干燥方法能够使污泥的含水率降到如此低的水平。因此,开发、研究、应用先进有效的污泥干燥技术工艺己是当务之急,而现有的干燥工艺设备虽然成熟,但在污泥的应用上却不尽如人意。像常用对流传热型干燥机如转筒干燥器,设备庞大,物料在干燥机内停留的时间长,且粒度不均,能耗大而热效率不高,物料与热工介质直接接触使后续处理负荷加重。一些传导传热型干燥机如水蒸气管式干燥机虽然全部的能量用于干燥能量消耗低,但对于粘度较大的污泥物料,常常吸附于管壁,不仅使干燥有效容积减小,而且大大加了热传导阻力,降低了热效率。本文介绍工艺结构紧凑的桨叶式污泥干燥机以及应用于污泥干燥的试验情况。

1桨叶式干燥机的结构桨叶式干燥机目前在我国大约有十多家企业生产开发该设备,多用于化工、食品行业如苛性钠片、纯碱、芒硝、食盐等生产过程的干燥。桨叶式干燥机主要由空心桨叶轴及带夹套的筒体、驱动装置和热源组成。机身包括筒体、轴和轴上的叶片都可传热,传热密度大。轴一般是成对的,两根或者四根。轴上的空心叶片大部分设置成楔型,边上附有辅助叶片,与筒体夹套的距离非常近,因此能够加搅拌强度以及消除筒体内的传热死角。浆叶式干燥机结构如所示。在两轴相对旋转的过程中,叶片上扬时带动筒体底部的物料翻转,从两轴中间落下掉到筒体底部。物料不停翻转并与热源接触,从而被干燥。该干燥结构相对于其他传导加热的干燥器缩短了干燥时间,加了干燥速率131.后压滤脱水所得,成分如表1所示。绍兴污泥相对于其他普通的污水污泥具有较高的含碳量,灰分低,干基热值高,干燥后的污泥具有较高的资源利用价值。

22干燥装置本次试验采用原正公司的桨叶式干燥机。干燥热源为加热至155*C的导热油,干燥机下端为半圆柱体切面延长形成一个高0 3m干燥腔,长约25m,宽Q4m有效传热面积约5(桨叶3m2 +夹套2m2)中间有两根转轨倾角为3*~4°。采用两次分批加入污泥。初次加质量395kg的污泥,原始水分为82加入第二批污泥,质量为195kg干燥时尽量使污泥充塞整个干燥机。整个干燥试验历时3h为了考查污泥在干燥机内的运动进度和失重,我们分别于干燥机前端、尾端、中部每隔15min取污泥样品一次,测其水分含量。

表1污水污泥成分分析桨叶式干燥机有明显的特点:①干燥机的轴、叶片和筒体设计紧凑合理,空间占有率低,且轴和叶片都能传热,干燥机的单位体积传热面积大,干燥速度快;②轴匀速旋转,物料得到均匀搅拌,干燥力度均匀,产物粒度均匀;③热介质可重复使用;④通过调节转速、流程(间歇或是连续)以及干燥时间,可调节污泥的干燥效果得到不同的*终含水率;⑤热效率高;⑥干燥颗粒运动规律性强,对器件磨损较小,是适合于污泥干燥的设备141. 2试验21原料本次试验的污泥选用绍兴污水处理厂的污水污泥,由来自于城市污水和印染废水经污水处理3污泥的干燥试验及速率分析~4*的时候,污泥前端约15~20min就可以走完22m全程。污泥大致均匀地平铺在干燥机内部随着桨叶翻滚运动,吸收从壁面和桨叶的热量蒸发干燥,前端干燥蒸汽浓密,尾端干燥的水分蒸发量较低。污泥含水率随时间变化的曲线见湿含量递减,在干燥过程中,干燥机中端和尾端在干燥90min后污泥便能大致达到40%(中端干燥时间<90mn)在这个含水率下,污泥完全燃烧的热值己经能够满足水汽蒸发的焓值和焚烧的热损失,热能自给自足。

看出,干燥机的干燥速率曲线曲折跌宕,中间出现干燥速率小于零的情况,完全不同于水分蒸发量的变化。这是由于在干燥机内,污泥出现了中部返湿的现象。这表明湿分相对较高的污泥在干燥机内存在一个自动往复运动的过程。这个过程不仅保证了污泥的干燥效率,而且体现了干燥机具有自净的功能。尾端的干燥速率较高,这是因为随着干燥进行,污泥在运动中水分蒸发而缩容,污泥的颗粒在不断的搅拌中变得均匀细小,即污泥的分散度提高,粘度下降,污泥易克服干燥的塑性阶段,导致污泥失重变快,干燥速率大大上升。

污泥经过2h的干燥后就大致定型为均匀的干燥污泥颗粒。在干燥机中干燥的污泥,由于桨叶不断地搅拌,污泥的颗粒较小,在含水率60%时就形成较均匀且硬度较强的1~2mm的污泥颗粒,污泥的分散度高,适合进一步处理,如焚烧等,且在炉膛内焚烧性能稳定151.干燥90min后,污泥大致己经能够达到40%左右的干燥率。干燥机水分蒸发量只有6kg/(m2.h)远远小于干燥机额定蒸发量10~60kg/(m2h)。在有效容积不大的情况下,该干燥机的热效率依然能达到80%以上。随着有效容积率的提高,干燥机的效率还会加。额定的干燥热效率能够达90%以上。干燥机壁面加保温层,可有效地减少外层散热。

4工艺改进试验表明桨叶式干燥机拥有紧凑的结构,相当高的传热效率,搅拌叶片不仅能够传导传热,而且能够打碎污泥,适合粘度大、水分高的污泥的干燥要求。但在试验中也发现,运转干燥机存在较大死角,干燥机限定了有效容积量,存在废气排放、转轴寿命不长等问题,若能够改进,则更适合污泥干燥。

41死角改良死角的出现,在不同的位置有不同的因素。

在干燥机前端,污泥粘度较高,部分污泥黏附叶片上随轴一同运转。而大部分污泥则囤积在底部和叶片与叶片之间的间隙,不利于污泥的运动受热。另外桨叶片往往被厂家打磨光滑,而相对于光滑的叶片,粗糙的叶片反而能加传热。且带动污泥运动的叶片需要有一定黏附污泥的功能,因此叶片可以相对粗糙,尤其是前端叶片。由于叶片有自净功能,故无需担心污泥黏附。

在中端和尾端,污泥缩容且渐渐成粒。垂直于轴的叶片带动污泥颗粒的能力有限,形成的污泥颗粒也同样积在干燥机底部,如能加叶片倾角,使叶片在轴投影方向上完全相互覆盖,则可以减少污泥颗粒沉积。另外,可以适当地加大干燥机的传热面积,也可以在传热面积不变的情况下,更大地搅动底部,以减少死角。

42干燥废气的收集该干燥机排气口较小,污泥蒸发出来的蒸汽往往在上盖凝结成水,进入筒体,不仅形成污泥返湿,而且加了干燥机上部流动气体的湿含量,使物料与空气的干燥梯度变小。在改进工艺中,除了需要加大排气口尺寸,还可以选用引风机将上层水汽引出,进入焚烧系统炉膛。因为这层水汽含有较为浓重的臭味,直接排放会污染厂房周围的环境,而且较高的干燥温度(>150*C)易使污泥中部分沸点低的有机物进入水汽,而引风机可让筒体内的废热回收,并且剩余废气可一同处理。对于干燥机来说,物料与气体的湿度差变大,需加干燥速率,减少干燥时间。

43部分返湿工艺污泥是缩容比极大的物料,含水率为40%的污泥能缩容为原有的1/10处理污泥时,若干燥机转速变大,污泥在干燥机内停留时间缩短,污泥到达干燥机尾端时就可能达不到所设定的*终湿含量;若转速慢,污泥虽能达到*终湿含量,但在污泥中端尾端有极大的空容积率,干燥机工作效率低,此时我们可以设置一个返湿工艺。返湿工艺较为简单,即在干燥机下端设置一皮带输送,将新鲜原污泥输送入干燥机。在搅拌过程中,新鲜污泥会涂在相对干燥坚硬的污泥颗粒表面,类似于一个造粒的过程。这种工艺可以减少污泥的粘度,降低干燥机前端叶片的搅拌阻力,缩短污泥干燥过程中的塑性阶段,加快干燥速率。

44传动系统桨叶式干燥机对传动系统要求甚高。在干燥搅拌的过程中轴旋转到某角度时阻力*大,这会使轴承偏离中心,长期运转就会造成磨损。如果在轴承上安装一个减震系统,则能大大减少轴承的承受力和主轴的切向力,减轻主轴运转的摩擦和来回振动,延长主轴的使用寿命。

5结论桨叶式干燥机具有相当高的传热效率,搅拌的叶片不仅能够起到传导传热的效果,而且还能打碎污泥起到动力作用;它还拥有一般干燥所缺少的自净功能,对大流量高粘度的污泥干燥来说是较为适合的。

桨叶式干燥机设备结构紧凑,楔形叶片与壁面可同时传导传热,传热效率高达8Q%.桨叶式干燥机拥有剪切自净功能,特别适合湿料粘性大而干料不粘结的污泥物料。

为了使桨叶式干燥机能充分在污泥处理行业推广,可采取改善死角、物料返湿、尾气处理等机械改造措施。


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