污泥微泡扩增性能及其薄层干燥特性的研究

【摘要】由于脱水污泥黏度大等特点，其干燥一直是水处理工程中的一大难题。本课题将泡沫干燥法应用于污泥的干燥处理中，着力于污泥的微泡扩增机理推测和微泡扩增污泥干燥特性研究，以期能为污泥的脱水干燥提供一种新途径，新方法。本实验研究了CaO投加量对污泥微泡扩增速度的影响。实验结果表明：当CaO投加量为质量比的2.0%时，污泥的微泡扩增性能最好。此时污泥中的蛋白质、总糖和SCOD出现最大值，表面张力为最小值。根据实验结果推测污泥中加入CaO后可以形成微泡扩增污泥的原因为：随着污泥pH值的不断增大，污泥结构被破坏，大量胞内生物表面活性剂溶于污泥中，使得污泥的表面张力降低，经适当搅拌就可形成微泡扩增污泥。微泡扩增污泥的泡沫稳定性较好。不同密度的微泡扩增污泥中气泡数量有明显差别，但直径分布均集中于0.1mm-0.3mm之间。这种均匀地气泡分布可以使泡沫表面的受力比较均匀，增强泡沫的稳定性。同时微泡扩增污泥属三相泡沫系统，系统中的固体粒子可以通过“吸附架桥”作用增强气泡中间的相互连接，同时起到增强系统黏度的效果。采用干燥箱研究微泡扩增污泥的干燥特性。结果发现在不同的干燥温度下，密度为0.70g/cm3的微泡扩增污泥均获得最好的干燥效果。同时，微泡扩增污泥的干燥速率随着温度的升高而不断增加。但污泥样品厚度由2mm增加到8mm时，微泡扩增污泥的干燥速率并无明显变化。研究推测微泡扩增污泥的干燥速率得以加快的原因主要包括三个方面：微泡扩增后的污泥表面积增大；持水性能发生了变化，自由水含量增多；干燥过程中泡沫处形成的孔洞加快了内部水分的迁移和外部热量的传递。微泡扩增污泥的湿分有效扩散系数Deff随污泥含水率的降低逐渐增大。同时，湿分有效扩散系数Deff随着干燥温度和微泡扩增污泥样品厚度的增加而不断增加。薄层干燥模型TheWangandSinghmodel的相似性系数γ2最高，同时方差χ2和残差综合SR最低。
【作者】王慧玲；
【导师】杨朝晖；
【作者基本信息】湖南大学，环境工程，2014，硕士
【关键词】脱水污泥；泡沫化预处理；微泡扩增性能；干燥特性；快速干燥机理；数学模拟；

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