污泥干燥粘滯區的判別方法技術

本發明專利技術涉及污泥干燥技術，旨在提供一種污泥干燥粘滯區的判別方法。該方法包括：使用傳熱式間歇污泥干燥機對待測定污泥進行干燥，測量干燥過程中的水蒸氣冷凝液質量和攪拌驅動裝置扭矩的實時數據，以獲取污泥的實時含水率和實時污泥干燥速率；然后繪制污泥干燥速率曲線和扭矩變化曲線，根據兩條曲線的變化情況確定待測定污泥的粘滯區的實時含水率數值范圍的起點和終點。本發明專利技術可為連續式污泥干燥機的設計制造提供依據，使得設備中剝離污泥機械部件的安裝部位更能適應待加工污泥的含水率變化特性，準確地布置于污泥粘滯區。這樣可以幫助提高設備利用效率，避免無益的設備功率浪費，節約大量能源。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種污水污泥干燥過程中粘滯區的判別方法。具體地說，本專利技術涉及一種利用傳熱式間歇污泥干燥過程中污泥攪拌裝置扭矩和污泥干燥速率的變化來判別粘滯區，并以污泥含水率來表征粘滯區范圍的方法。
技術介紹
污水處理廠產生的濃縮污泥含水率可高達99%，質量和體積巨大，不利于運輸和處理處置，需降低其含水率。根據對污泥中水分分布特性的研究，可將污水污泥中的水分分為“自由水”、“間隙水”、“表面結合水”和“內部結合水”。機械脫水只能去除污泥中的“自由水”，經機械脫水后污泥的含水率仍有80%左右，質量和體積仍比較大，為便于進一步的運輸、處理和處置，需要將污泥含水率降至更低。熱干燥技術是一種常用的進一步降低污泥含水率的技術，污泥熱干燥過程實際上就是通過對污泥進行加熱，蒸發其中水分的過程，污泥熱干燥過程需要不斷對污泥進行攪拌或翻動，使其表面不斷更新，以增大干燥速率。污泥熱干燥一般采用專門設計的污泥干燥機，以蒸汽或經加熱的導熱油作為熱源，采用直接或間接的方式進行加熱，并輔以攪拌。污泥干燥速率對于污泥干燥機的設計至關重要，而污泥在熱干燥過程中的干燥速率并不是固定不變的，是根據污泥中水分分布特點，隨著污泥含水率的降低而不斷變化的。大量試驗表明，脫水污泥在熱干燥過程中，干燥速率會經歷兩個下降區，同時污泥的形態經歷“糊狀區”、“粘滯區”和“顆粒區”。當干燥過程進入粘滯區時，污泥會結成團，粘附在換熱面和攪拌裝置的表面，導致污泥團表面無法隨攪拌而更新，污泥中水分傳質阻力增加，污泥干燥速率顯著下降。污泥粘附在攪拌裝置的表面，還會使攪拌裝置的阻力增加，從而增加了污泥干燥的能耗。由此可見，污泥干燥粘滯區對于污泥熱干燥過程是非常不利的。不同來源污泥在熱干燥過程中的粘滯性主要由污泥自身的特性決定，還與干燥過程中與污泥的溫度和含水率有關，一般采用“一定的加熱溫度下污泥的含水率范圍”來表征粘滯區，通常污泥干燥粘滯區含水率范圍在40% -70%。精確地判斷污泥干燥粘滯區可為傳熱式連續污泥干燥機的設計與制造提供重要依據。
技術實現思路
本專利技術的目的是克服現有技術中的不足，提供一種， 以解決現有技術中，無法準確判斷傳熱式連續污泥干燥機中污泥干燥粘滯區的位置區間， 進而導致設置用于剝離熱軸或葉片上粘結污泥的機械部件時位置不準確、剝離效果不理想的問題。為解決技術問題，本專利技術的解決方案是提供一種，使用傳熱式間歇污泥干燥機對待測定污泥進行干燥，包括以下步驟(1)持續收集干燥過程中的水蒸氣冷凝液并進行稱重，獲得冷凝水質量的實時數據；持續測量以獲取干燥過程中的污泥攪拌驅動裝置扭矩的實時數據；(2)根據公式(a)得到傳熱式間歇污泥干燥機中污泥的實時含水率根據公式(b)得到傳熱式間歇污泥干燥機中的實時污泥干燥速率(3)以污泥的實時含水率為橫坐標、以實時的污泥干燥速率為縱坐標，繪制污泥干燥速率曲線；同時，以污泥的實時含水率為橫坐標、以實時的扭矩值為副縱坐標，在污泥干燥速率曲線的基礎上繪制扭矩變化曲線；(4)根據上述兩條曲線的變化情況，確定待測定污泥的粘滯區的實時含水率數值范圍的起點和終點在該數值范圍的起點處，扭矩值隨含水率的下降，由平穩趨勢轉變為急速上升趨勢并呈現一個拐點；而在該拐點對應位置，污泥干燥速率隨含水率的下降，由迅速下降趨勢轉變為平穩趨勢；在該數值范圍的終點處，扭矩值隨含水率的下降，由急速下降趨勢轉變為平穩趨勢并呈現一個拐點；而在該拐點對應位置，污泥干燥速率隨含水率的下降，由急速上升趨勢轉變為急速下降趨勢并呈現一個拐點。作為進一步的專利技術目的，本專利技術還提供了前述方法的具體應用方法，是在設計制造傳熱式連續污泥干燥機時，根據生產工藝條件和設備參數獲取連續污泥干燥機中污泥含水率分布數據；然后對應已獲得待加工污泥的的粘滯區的實時含水率數值范圍，確定在連續污泥干燥機中的具體位置，并在該位置區間內設置用于剝離螺桿或葉片上粘結污泥的機械部件。在污泥干燥過程中，隨著污泥含水率的逐步降低，污泥會始結塊并粘附在攪拌裝置(螺桿或葉片)的表面，污泥攪拌裝置在破碎污泥塊時阻力很大，污泥攪拌驅動裝置的扭矩也會在此時迅速增大。隨著干燥的繼續進行，污泥塊最終會完全破碎，污泥干燥進入顆粒區，此時污泥攪拌驅動裝置的扭矩會迅速降低，表示污泥干燥離開粘滯區。污泥攪拌驅動裝置的扭矩顯著增大時，污泥干燥速率也會顯著降低。上述現象體現在污泥干燥粘滯區判別曲線圖上即為污泥攪拌驅動裝置扭矩曲線向上凸起，污泥干燥速率曲線向下凹，由此即可判別污泥干燥的粘滯區。污泥干燥粘滯區判別曲線圖上污泥攪拌驅動裝置扭矩顯著增大、 污泥干燥速率顯著降低時，對應的污泥含水率值即可用于表征污泥干燥粘滯區。在污泥干燥實際工程中，應用的干燥機是連續進料運行的，污泥的含水率在干燥機內沿運動方向不斷降低，污泥在機器中不同部位糊狀區、粘滯區、顆粒區同時存在。并且， 污泥在干燥機內每一段部位的含水率都是可以由干燥機的生產工藝條件和設備參數通過計算得到的(該計算方法已是比較成熟的技術，本專利技術對此不再贅述)。在某種性質均一的污泥的干燥過程中，其粘滯區的含水率范圍是基本保持恒定的，因而可以在干燥機上找到對應的工藝位置。這樣就可以先使用小型間歇式干燥機確定污泥干燥粘滯區的含水率范圍，再在連續式干燥機中對應污泥含水率范圍的污泥進入粘滯區的部位，設置用于剝離污泥塊的機械部件。這樣可以在干燥過程中，使污泥塊脫離換熱表面，并隨著攪拌而破碎， 使其螺桿或葉片的表面不斷得以更新，從而避免干燥速率的降低和攪拌裝置驅動功率的增加。相對于現有技術，本專利技術的有益效果在于為連續式污泥干燥機的設計制造提供依據，使得設備中剝離污泥機械部件的安裝部位更能適應待加工污泥的含水率變化特性，準確地布置于污泥粘滯區。這樣可以幫助提高設備利用效率，避免無益的設備功率浪費，節約大量能源。附圖說明圖1是污泥干燥粘滯區判別裝置系統示意圖；圖2是污泥干燥速率曲線與攪拌裝置扭矩曲線。具體實施例方式本專利技術中，使用傳熱式間歇污泥干燥系統實現污泥干燥粘滯區的判別。該過程中涉及待測定污泥的持續收集干燥過程中的水蒸氣冷凝液并進行稱重，獲得冷凝水質量的實時數據；以及持續測量以獲取干燥過程中的污泥攪拌驅動裝置扭矩的實時數據。傳熱式間歇污泥干燥系統主要由間歇式污泥干燥機(以下簡稱污泥干燥機)、導熱油加熱和控溫系統、污泥攪拌驅動裝置扭矩測量系統、水蒸氣冷凝收集及稱重系統組成 (如圖1所示)。污泥干燥機主要由機殼1、兩根空心攪拌軸2和驅動裝置3組成。機殼外設夾套 4，夾套4內安裝加熱棒5和熱電偶6并盛有導熱油7。兩根空心攪拌軸2上均安裝若干只空心楔形葉片8，兩根空心攪拌軸上的楔形葉片8可相互齒合，每個楔形葉片8均與空心攪拌軸2的內部聯通。兩根空心攪拌軸2內安裝加熱棒5和熱電偶6并盛有導熱油7，由于空心攪拌軸2和空心楔形葉片8內部聯通，導熱油7可在其中自由流動。加熱棒5對導熱油 7進行加熱時，熱電偶6實時測量導熱油7的溫度，并將信號傳輸給控溫儀表9，控溫儀表9 根據溫度信號控制加熱棒5的開關，使導熱油7的溫度恒定于設定的溫度。驅動電機3與兩根攪拌軸2之間安裝扭距傳感器10，可實時測量并記錄電機3的扭矩。水蒸氣冷凝收集和稱重系統主要由真空泵13、冷凝器14和可實時記錄數據的電子天平15組成。間歇式污泥干燥機的上蓋本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種污泥干燥粘滯區的判別方法，使用傳熱式間歇污泥干燥機對待測定污泥進行干燥，其特征在于，該污泥干燥粘滯區的判別方法包括以下步驟：（１）持續收集干燥過程中的水蒸氣冷凝液并進行稱重，獲得冷凝水質量的實時數據；持續測量并獲取干燥過程中的污泥攪拌驅動裝置扭矩的實時數據；（２）根據公式（ａ）得到傳熱式間歇污泥干燥機中污泥的實時含水率：根據公式（ｂ）得到傳熱式間歇污泥干燥機中的實時污泥干燥速率：（３）以污泥的實時含水率為橫坐標、以實時的污泥干燥速率為縱坐標，繪制污泥干燥速率曲線；同時，以污泥的實時含水率為橫坐標、以實時的扭矩值為副縱坐標，在污泥干燥速率曲線的基礎上繪制扭矩變化曲線；（４）根據上述兩條曲線的變化情況，確定待測定污泥的粘滯區的實時含水率數值范圍的起點和終點：在該數值范圍的起點處，扭矩值隨含水率的下降，由平穩趨勢轉變為急速上升趨勢并呈現一個拐點；而在該拐點對應位置，污泥干燥速率隨含水率的下降，由迅速下降趨勢轉變為平穩趨勢；在該數值范圍的終點處，扭矩值隨含水率的下降，由急速下降趨勢轉變為平穩趨勢并呈現一個拐點；而在該拐點對應位置，污泥干燥速率隨含水率的下降，由急速上升趨勢轉變為急速下降趨勢并呈現一個拐點。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：嚴建華，王飛，池涌，蔣旭光，李曉東，馬增益，黃群星，陸勝勇，金余其，倪明江，岑可法，李博，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：86