温度和搅拌速率对污泥干化特性的影响

李佳文　贺业光　唐文鹏　姜龙德　邵一轩

摘 要 利用自制的转盘干化实验装置，在120～160℃下进行污泥恒温干化实验，结果表明：干化温度越高，恒速干化阶段时间越长，污泥整体干化速率越高;增加对污泥的搅拌整体提升污泥的干化速率，但继续增加搅拌速率的干化效果与干化温度有关，120℃全干化和半干化过程中，搅拌速率增加与P值呈线性比例关系;140℃和160℃的干化温度时，搅拌速率与P值呈二次曲线关系，对应的最佳搅拌速率分别为20rpm和10rpm。

关键词 污泥 温度 搅拌速率 干化特性

中图分类号：O373文献标识码：A

0引言

近年来，随着我国城市化进程的继续，污泥处理处置是中国最紧迫的环境问题之一。如何安全经济地处置城市污泥是世界各国共同面临的问题。基于环境、能源、与经济性的多重考虑，并为达到最大程度的减量化与稳定化，城市污泥的热化学处理将成为重要趋势。

本文在不同的搅拌频率下对污泥在120℃、140℃、160℃下进行恒温干化实验，分析了污泥干化过程中失重率、干化速率等变化规律，旨在为建立行之有效的污泥干化工艺和优化运行系统提供必要的理论依据和技术参数。

1实验材料

污泥样品取自昆山陆家污水处理厂机械脱水后的生活污水污泥，含水率80.6%。实验设备为自制的可控温并配备搅拌装置的污泥干化器，该仪器包含一个沙浴干化装置、一套高精度天平装置以及一个可控速搅拌器。实验时将污泥样品平铺于干化装置内，并在不同搅拌频率下进行恒温干化，天平装置及时显示污泥在不同时刻的瞬时质量。

2实验结果与分析

污泥干化技术根据污泥最终含水率的不同，可以分为半干化和全干化。假设污泥干化至含水率50%时为半干化，干化至含水率70%时为全干化，表1为污泥在不同温度和搅拌转速下恒温干化至半干化和全干化水平所需时间，并以0rpm搅拌转速全水分干化时间作为基准，各转速下干化时间与基准值的相对比值记作P。由表1可以看出，各干化温度工况下，随着搅拌转速的升高，污泥达到半干化或全干化水平所需时间均缩短，且相对比值P与对应温度工况的搅拌转速呈相应函数关系。

由图1所示，搅拌转速对不同温度下污泥干化的影响存在较大差异：对于120℃工况，不管是半干化水平还是全干化水平，在搅拌转速0rpm至20rpm范围内，干化时间与基准值的相对比值P和搅拌转速均呈比例线性关系;对于140℃和160℃的情况，相对比值P与搅拌转速均呈二次方关系，140℃时，10rpm至20rpm范围内全干化和半干化P值递减缓慢，在20rpm的搅拌转速时，达到最低值，即此时对应的干化水平所用的时间最短;160℃时，10rpm的搅拌转速对应的全干化和半干化的P值最小，即此时干化效果最好。在较低的干化温度下，增加搅拌速率可获得较好干化效果，在中、高干化温度下，为获得较优的干化效果并非搅拌转速越高越好，从节能降耗的方面考虑，应综合优化干化温度和搅拌转速二者之间的匹配关系。

3结论

污泥干化过程总体上分为升速阶段、恒速阶段和降速阶段，温度越高，恒速干化阶段时间越长，污泥整体干化速率越高。

增加对污泥的搅拌整体促进污泥的干化，使各阶段污泥干化速率提升，但繼续增加搅拌速率的干化效果与干化温度有关，120℃干化时，搅拌速率增加与P值呈线性比例关系;140℃和160℃的干化温度时，搅拌速率与P值呈二次曲线关系。

基金项目：2018年6月，沈阳航空航天大学大学生创新训练项目（201910143243）。

作者简介：李佳文（1999.8-），男，汉族，商丘市人，本科，研究方向：污泥热处理工艺及技术开发。

参考文献

[1] Wen-Yi Deng，Jian-Hua Yan. Measurement and simulation of the contact drying of sewage sludge in a Nara-type paddle dryer[J].Chemical Engineering Science，2009（64）：5117-5124.

[2] 邹宝华，王宏斌.污水污泥处理处置现状及研究进展[J].价值工程，2012，31（13）：30-31.