太阳能干燥污泥的试验研究.pdf

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1、第33卷第5期太阳台邑学报Vo1．33．No．52012年5月ACTAENERGIAESOLARISSINICAMay，2012文章编号：0254-0096(2012)05-0868-06太阳能干燥污泥的试验研究刘敏，张旭2，顾国维，陈银广(1．中国建筑设计研究院，北京100044；2．同济大学暖通空调及燃气研究所，上海2000923．污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海200092)摘要：设计了一种以热水为热媒的整体式太阳能干燥系统，主要研究剩余污泥和消化污泥全年的干燥特性。在传递理论的基础上，利用实验数据获得两种污泥的有效质扩散系数，发现在同一干燥条件下，剩余污泥的平

2、均质扩散系数较高；污泥越厚，平均质扩散系数越大。采用因次分析法建立它们的水分扩散通量的准则关系式，用最小二乘法回归两种污泥的水分扩散通量的经验公式。已知干燥参数时，这两个公式能较好地预测实际运行中太阳能干燥剩余污泥和消化污泥的水分扩散量及干燥时间。关键词：太阳能干燥；消化污泥；剩余污泥；水分扩散通量；经验公式中图分类号：TK513．5文献标识码：A0引言扩散通量的准则关联式，以供实际工程应用。污泥干化是市政污水处理的重要环节。污泥属1装置和方法吸湿多孔物料，颗粒较细、比重较小，是呈胶状结构1．1实验装置的亲水性物质，性质不稳定、易腐化发臭、有毒有害整体式太阳能干燥系统原理图如

3、图1所示，现污染物容易释放到环境中。可通过干燥处理来降低场照片如图2所示。干燥系统主要由真空管集热污泥含水率，以达到资源化、稳定化、减量化和无害器、蓄热水箱、热水泵、干燥室、进风口和排风扇组化的目的。太阳能干燥市政污泥可无偿利用丰富的成。真空管集热器的有效面积为2．58m，朝南倾斜太阳能资源，能节约大量常规能源，具有较好的经济33．27。，温室总采光面积为4．5m。干燥室共两层，与环境效益，尤其适用于中小型的污水处理厂。两边及后面均用塑料板制作，内壁涂黑漆，顶部和正JanjaiS等¨指出与传统的太阳能干燥床相比，整体面为玻璃。物料盘(尺寸为lm×lm)上铺设厚式太阳暖房干燥周

4、期大大缩短，且回收期仅5a；Bux5cm，粒径为10—25ram的矿渣和砾石，再在其上铺M等设计的太阳能干燥装置每干燥lt消化污泥设厚5cm、粒径为0．5～1．5mm的细砂，这两层构成仅消耗电能22～28kWh，而用传统的干燥方法干燥了渗滤层。供热水管埋在渗滤层中间。物料盘底部却需消耗电能70～110kWh。连接塑料瓶，用来盛接污泥的渗滤水。测试样本放但是太阳能干燥污泥是一个耦合的复杂的热、置在渗滤层上。太阳能干燥一般以空气为工质¨，质交换过程，影响其干燥速率的因素主要包括外部参数(太阳辐射强度、大气温湿度、室内空气湿度和而本系统采用热水作为热媒，这样一方面能提高干风速)和内

5、部参数(污泥的性质及其初始含湿量)两燥效率，因为污泥覆盖在热水管上，只有少量热量传方面。由于干燥问题的复杂性，尚不能利用纯理论递给污泥周围的空气，从而减少了热气体带走的热方法得到解析解，国外学者提出了很多干燥经验模损失；另一方面水的热量主要以垂直方式穿过污泥型叫J。在前人的研究基础上，本文的主要目的是层，污泥干燥较均匀。文献[11]设计了辐射一对流型通过研究比较太阳能干燥条件下厌氧消化污泥和剩和太阳能热水干燥器两种太阳能干燥装置，从干化余污泥的干燥特性，依靠实验数据回归出各自水分后的质量和数量来看，太阳能热水干燥器的效率更收稿日期：2010~4-22通讯作者：张旭(1955一

6、)，男，博士、教授，主要从事土壤源热泵系统蒸发冷却技术等方面的研究。zhangxu—hvac@tongji．edu．cn5期刘敏等：太阳能干燥污泥的试验研究869高，且能提供更高的干燥温度。行，选用厌氧消化污泥和剩余污泥作为研究对象。消化污泥来源于发酵液回收补充碳源中试系统中的经厌氧发酵后的浓缩污泥，剩余污泥取自同一批次的浓缩污泥，消化污泥和剩余污泥的平均粒径范围分别为40～45m和130～142p~m。实验工况见表1，由于干燥参数受太阳辐射量和环境影响不断变化，实验工况为测试阶段平均值。两种污泥干燥前的性质见表2。污泥用不同高度的柱状不锈钢丝10网篓(网孔大小1mm×1mm

7、)盛装，网篓直径均为a．实验装置原理图0．25m。每组实验均会考察不同干燥厚度对污泥干燥速率的影响。1．3实验步骤实验从8：30进行到16：30，由于所测污泥量较大，污泥干燥过程缓慢，因此每隔4h测试一次系统的供回水温度、污泥温度、干燥室内风速(仪器：QDF一3热球式风速仪，测量误差≤±5％)及温湿度(仪器：手持式温湿度计，温度／湿度分辨率一0．O1℃／O．01％RH)、室外风速、室外温湿度和进排风口温湿度，实验开始和结束时用电子计价秤(型号：ACS一30A，精度4-10g)称量污泥的重量，同时记录辐射