蒸气爆炸系列讲座第二讲水和液体的沸腾现象

1 水的热力学性质 将容器中的水在标准大气压 ( 0.1MPa) 下加热 , 到 100℃时便开始沸腾 , 温度不再升高 ; 如果降低压力 , 例如降低到 0.01MPa时 , 则在 45.5℃时就沸腾了 . 这种与压力相对应的沸腾温度称为饱和温度 ; 这时的液体便称为饱和液体 ; 与饱和温度相对应的蒸气压力称为饱和压力 ; 与饱和液体共存且处于平衡状态的蒸气称为饱和蒸气 .     

接触式污泥干化过程中SO_2吸收率的动态变化

根据接触式污泥干化工艺的实际运行参数,通过模拟试验,研究了污泥在干化过程中对烟气中二氧化硫(SO2)吸收率的动态变化及其影响因素,并对导致吸收率变化的原因进行了理论分析.结果表明,污泥对SO2的吸收率随干化温度的升高和气体流速的增大而减小,含水率为55%和75%的污泥对SO2的吸收率分别从干化温度80℃的16.0%和25.0%降至干化温度160℃的6.0%和7.0%,这是因为干化温度升高和气体流速增大,促使污泥水分加速蒸发,从而影响SO2从气相通过气膜向气液界面传递和扩散的过程,最终导致污泥对SO2吸收率的下降;污泥对SO2的吸收率随SO2浓度的增加没有明显的变化;污泥吸收SO2后,pH值降低表明了污泥吸收SO2发生了酸碱中和反应,污泥红外光谱证明污泥对烟气中SO2的吸收是一个化学吸收过程.     

污泥干化焚烧输送系统的优化改造研究

剩余污泥与其它可燃性物质有质的差异,给污泥干化系统的操作带来了较多难以控制的问题.干化污泥的输送决定着焚烧炉的进料,影响着炉膛内温度的控制以及污泥干化焚烧的运行效率.针对流化床污泥干化焚烧系统干化污泥的输送分析了在实际操作中存在的问题,也是污泥干化普遍存在的问题,提出了优化改造方案并实施设备改造.通过对输送系统的优化和改造,提高了运行效率,降低了设备故障率、检修强度和费用,方便了维护和检修.     

污泥中汞的存在形态及其在干化过程中的动态变化

在测定市政污泥、印染污泥和造纸污泥中汞含量及其存在形态分布特征的基础上,通过模拟实验,系统研究了不同类型污泥中汞存在形态在干化过程中的动态变化,同时分析了污泥中汞含量和各存在形态发生变化的原因.结果表明,市政污泥的汞含量依次大于印染污泥和造纸污泥;污泥中无酸溶态汞和可还原态汞,只存在可氧化态汞和残渣态汞;被试污泥在25~100℃干化时,含水率降低不会导致汞的析出;在100~200℃干化时,污泥中汞含量随温度的升高呈现出缓慢降低的趋势;当干化温度200~300℃时,随污泥中有机质和硫化物的分解,可氧化态汞消失;当干化温度达到400℃时,污泥中汞不复存在.     

城市污泥低温干化技术研究进展

我国污泥产量和堆存量巨大,给环境带来巨大压力。污泥含水率高,要使污泥得到有效处理,必须先将污泥干化。总结了污泥低温干化特性的研究概况,重点阐述了包括污泥太阳能干化技术、污泥热泵干化技术、污泥低温真空脱水干化技术、污泥低温射流干化技术以及烟气余热干化技术在内的污泥低温干化技术的研究进展,分析了各种污泥低温干化技术的优缺点,并介绍了污泥低温干化技术的发展趋势。     

污泥苯酚的释放特征及其风险评价与控制

在测定不同类型污泥中苯酚含量的基础上,通过模拟试验,研究自然状态和不同干化温度下污泥苯酚的释放特征及其影响因素,同时对污泥释放苯酚进行致癌风险评价,并提出收集与控制措施.结果表明,被测污泥中苯酚的含量范围在0.17～3.22μg/g之间,污泥中苯酚含量呈现出随暴露在空气下时间的增加而降低的趋势;污泥在低温干化时,苯酚释放量较低,主要来源于污泥中原有的苯酚,当污泥在较高温度下干化时,释放的苯酚主要来源于污泥的热解作用;杭州市政污泥在350℃干化时的苯酚释放量,对男、女性暴露人员均存在较高的致癌风险.降低污泥干化温度,控制苯酚的释放与扩散,并通过综合处理措施,可以有效地防治污泥干化过程苯酚污染对人体健康造成的威胁.     

污泥流化床干化器换热器盘管磨损现象分析和对策

污泥干化焚烧是大中城市污泥处理处置中的一个重要环节,以石洞口污泥干化焚烧为例,由于污泥中含有一定量的细沙,在脱水污泥与流化床换热器内盘管进行热交换和干化过程中,污泥不可避免地对换热器盘管产生摩擦,如何减小污泥干化过程中对换热器的磨损,延长流化床干燥器使用寿命和提高污泥干化处理能力是国内流化床干化污泥工艺必须解决的一个重要问题。本文根据长期对流化床运行工艺的理解和现场观测,从不同方面提出延长干燥器使用周期的方法和方案,有助于国内相似设备在运行中借鉴。     

垃圾焚烧厂污泥干化除臭系统的优化探讨

针对污泥协同垃圾焚烧项目污泥干化系统产生的臭气,从不凝结尾气和环境臭气2个方面对臭气的收集和处理方式进行了论述。实际工程应用案例表明:臭气的重点泄漏位置包括干化机的端部轴承、尾气风机轴承、干污泥输送设备及臭气管道接口。改善污泥干化厂房运行环境的有效措施包括吸风口合理布置、污泥和臭气负压输送、厂房换气次数提高、回风管路设置。     

污泥常温干化及其影响因素

通过改变相对湿度、环境温度和空气流速3个环境因素,对不同比表面积的城镇脱水污泥进行干化。结果表明:随着污泥比表面积增大,干化时间显著缩短,缩短幅度为11. 5%～38. 5%。相对湿度、环境温度和空气流速对常温干化影响程度大小顺序为相对湿度>空气流速>环境温度。污泥常温干化主要分为第1升速阶段、第2升速阶段和降速阶段,第2升速阶段在总干化时长中最短,但单位时间水分蒸发量最高。污泥干化接近结束时,环境条件对降低含水率影响不大,对干化时间影响较大。常温干化过程应以控制环境相对湿度为主,在不同阶段适当提高空气流速和环境温度有利于缩短干化时间,降低能耗。污泥常温干化对设备保温要求低,干化耗能小,干化条件在自然状态下极易达到,利于后续处置及资源化利用。     

污泥生物干化中嗜热微生物的应用研究

污泥生物干化是利用微生物高温好氧发酵过程中有机物降解所产生的生物热能,通过过程调控手段促进水分蒸发,从而实现快速去除水分的一种干化处理工艺,文章对生物干化中嗜热微生物的特点从宏观和微观2个角度进行分析,得到了嗜热微生物的生长曲线;通过试验发现嗜热脂肪芽孢杆菌可以有效地干化污泥;同时对不同通风量下污泥温度和含水率随时间的变化进行了研究,得到了通风量为10 L/min的污泥温度比5 L/min的高3~4℃,污泥含水率降低趋势明显提高,污泥干化效果优于5 L/min试样。     

污泥生物干化/好氧堆肥工艺应用实践

阐述了目前污泥处理与处置的方法,结合污泥生物干化方法在沈阳振兴污泥处置有限公司的应用,介绍了生物干化方法的工艺流程,即在高温状态下利用生物能,使污泥彻底熟化降解,将污泥含水率由80%降至40%以下的过程。最后提出了利用生物干化工艺处置污泥在实际运行中需要注意物料传输方式的选择以及冬季除臭系统臭气收集方面的问题。     

污泥-煤复合燃料的成型干化工艺研究

为实现污泥的能源化利用,采用成型干化工艺制备污泥-煤复合燃料,研究了不同污泥含水率,添加比例,冷压成型压力等因素对复合燃料成型的影响,以及不同温度条件下复合燃料的干化特点.结果表明较好的工艺条件为:污泥初始含水率60%~70%,成型时固含70%~80%.10~30MPa范围内成型压力对落下强度影响较小.制备得到的成型燃料的落下强度可达到采用商用黏结剂制备得到的型煤水平. 混合成型后的污泥复合燃料,和污泥相比明显有利于水分的扩散和挥发,可在室温及不高于100℃条件下可以得到快速干化,实现污泥脱水及能源化利用的目的.     

脱水污泥热干化和微波干化过程及机理比较分析

以脱水污泥为原料,分别采用恒温热干化和微波干化2种不同的方法考察脱水污泥的干化情况;对不同干化阶段的污泥进行显微观察,分析干化过程;并对2种干化过程的机理进行了探讨。实验结果表明随着加热温度的升高,污泥中水分脱除速度加快。加热温度低于100℃时,在120 min以内,热干化无法达到较高的脱水率。加热温度在140℃以上,加热时间120 min时,脱水污泥的脱水率可达到98.26%。微波干化法在功率为500~900 W,5~10 min内可使脱水污泥的脱水率到达99.20%以上。机理分析表明热干化传质与传热方向相反,微传热和传质的方向相同,因此微波干化具有更快速、高效的特点。     

调理剂种类和配比对污泥生物干化效果的影响

为研究污泥生物干化过程中的调理剂种类及配比等工艺参数对生物干化效果的影响,利用自主设计的生物干化反应器进行了实验室模拟,分别研究了麦秆和锯末作调理剂和3种不同调理剂配比(污泥与调理剂湿基质量比为3∶1,5∶1,8∶1)的生物干化效果。结果表明,利用麦秆作调理剂能够达到更高温度,含水率降低了10.88%,优于锯末作调理剂降低的5.9%;与其他配比相比,污泥与调理剂添加比为5∶1时,干化效果与经济性相对更好。利用麦秆作调理剂,且物料配比为5∶1(污泥∶麦秆)时,生物干化效果最佳。     

石油化工剩余活性污泥干化技术探讨

介绍了圆盘干化、涡沦薄层干化、带式间接干化、桨式干化4种在国内实现工业应用的污泥干化技术,通过工程实例证明4种技术均具有较好的干化能力和运行稳定性,干化效果好,环境污染较小,设备制造精度高,无明显缺陷,符合污泥干化要求。从投资和运行费用比较,桨叶式干化技术投资小,运行费用较低,占地面积小,有更好的经济性。     

利用水泥窑炉尾烟气干化污泥的参数优化研究

目前城市污泥处置方式主要有填埋、焚烧、堆肥等,这些方法都必须经过干化处理环节,利用水泥窑炉尾气余热干化处理污泥,不仅处理成本低,而且减少了烟气废热对环境的影响,在国内已有多个工程案例。为进一步降低污泥干化成本,需要对工艺参数进行优化。针对利用水泥窑炉尾烟气间接干化污泥系统,选择烟气出口温度T2及饱和蒸汽温度t作为优化参数,建立优化模型,采用MATLAB方法,用fminsearch函数求得不同烟气温度T1下综合收益比b的最佳值以及最优工况点,并分析出了综合收益比b、总收益NPV、初步投资C(T2,t)和污泥处理量G(T2)与最优工况点的关系。     

污泥干化过程中苯系物(BTEX)的释放及其致癌风险评价

在模拟污泥干化的条件下,研究了4种类型污水污泥苯系物(BTEX)的释放特征及其影响因素.结果表明,在50-300℃的干化温度范围内,4种污泥的BTEX释放总置在4.20～161.90μg·m-3之间;在温度高于150℃之后,各类污泥中的BTEX释放量大幅增加;而低于150℃的情况下,污泥中BTEX的释放量仅占总BTEX释放量的5.09%.不同温度下污泥的BTEX释放量与其在污泥中的含量之间存在显著的线性关系.不同类型的污泥其所释放的BTEX组分之间具有较大的差别,污泥中BTEX的含量决定其所释放的数量,而其释放强度则取决于干化温度.对污泥释放BTEX进行健康风险评价表明,各类污泥在150～300℃下所释放的苯对暴露人员存在一定的致癌风险,其中女性相对于男性致癌风险更高.控制污泥干化温度可以最大限度地减少BTEX释放,进而降低致癌风险.     

通风强度对市政污泥生物干化中试效果的影响

将污泥与树皮按照一定比例混合,利用自主研制的滚筒式污泥生物干化中试系统进行实验,通过对温度、含水率、O2和CO2浓度、挥发性固体(VS)、p H等参数的检测,研究了通风强度对市政污泥生物干化效果的影响.结果表明,通风强度对污泥生物干化有较大影响,通风强度(以VS计)为120 L·(h·kg)-1时,最高温度达到66℃,55℃以上高温可以维持40 h以上,111 h后污泥最终含水率可以降低至56%;生物干化过程中p H始终保持在6.5~8.5之间,不会影响微生物生命活动;滚筒式污泥生物干化反应器能够使反应器内基质均一性良好,对利用滚筒式反应器实现污泥连续流处理提供参考.     

生物干化污泥混煤燃烧特性及污染物排放规律研究

从生物干化污泥处理厂和掺煤焚烧发电厂采集样品,对样品的热重特性、燃烧特征参数进行了分析测定,同时对干化污泥和煤不同质量比例的混合试样(煤样质量分数为0%、20%、30%和40%)进行燃烧特性试验,利用烟气分析仪检测了NO_x和SO_2排放规律。热重实验表明,生物干化污泥的着火温度为257~264℃,600℃时基本完全燃烧,综合燃烧特性指数与煤样相当,与煤样混烧可降低其着火点,改善综合燃烧性能。燃烧试验表明,生物干化污泥单独燃烧时NO_x和SO_2排放浓度较高,混烧可减少二次污染物排放。燃烧过程中氮氧化物主要为NO,生物干化污泥与煤混合样品呈现单峰排放的特征,在800~900℃燃烧时生物干化污泥挥发分的析出燃烧促进了煤样中焦炭氮的提前释放与燃烧;燃烧过程中SO_2呈现双峰排放特征。发电厂实际混烧利用时,可以通过提高燃烧温度、缩短焚烧停留时间,从而减少燃烧过程中二次污染物的总排放量。     

污泥余热干化技术及其经济性分析

我国污水处理厂每年都会产生大量的污泥,其复杂的成分及高含水率制约污泥的有效利用,如何降低污泥的含水率是其资源化利用的关键。首先调研了污泥产生及成分,从污泥干化的典型工艺及设备、干化过程的环境污染与控制、污泥干化过程的尾气处理和污泥干化经济性分析4个方面对污泥干化技术进行阐述,指出污泥余热干化是污泥实现节能、经济及环保的有效处置方式。