CN110342776A - 一种基于排风湿度的降低污泥低温干燥能耗的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了涉及污泥干化技术领域，具体公开了一种基于排风湿度的降低污泥低温干燥能耗的方法，包括以下步骤：对污泥干化设备中的一份固定量污泥层进行热风烘干，确定一份最佳操作区间以及对污泥干化设备中N份相同的固定量的污泥层进行热风烘干，确定N份相同的固定量的污泥层的最佳操作区间；所述的基于排风湿度的降低污泥低温干燥能耗的方法设计步骤合理，实用性强，其通过多次实验设定最优化湿冷排风参数，在保证达到干污泥参数指标的前提下，通过提高热风利用率，实现了降低能耗的目标。
Description
技术领域
本发明涉及污泥干化技术领域，具体是一种基于排风湿度的降低污泥低温干燥能耗的方法。
背景技术
污水处理产生的污泥通过脱水处理，含水率依然很高，通常达到70-80%。对脱水处理后的污泥再进行干化处理，可以大大降低污泥含水率，实现污染物减量化、资源化的目标。
污泥干化本质上是通过外加能源、使污泥中水分和固体物进一步分离并达到预定含水率目标的过程。再利用途径不同，对干化后污泥含水率的要求也不同。例如，焚烧要求含水率低于50%，有机肥要求含水率低于30%。污泥自身的物化特性及与水的结合形式决定了机械法，如压滤、离心等难以实现低含水率的目标；而加热蒸发的方法可以有效地将水份从污泥中分离出来。按照蒸发温度的不同，可以将干化分为高温干化和低温干化两种工艺。高温干化是指通过加热使水温达到沸点，水份气化，从而实现分离的过程；低温干化是指利用相对干燥热风使水分在低于沸点的温度下气化，实现分离的过程。理论上，高温和低温，水份气化消耗的能量是一致的。高温干化的优势速度快、处理能力大，缺点是温度高、需要高品位能源；低温干化的优势是温度低，可以利用低品位能源，缺点是速度慢、热风需求量大。
尽管低温干化可以充分利用低品位能源，使能源综合利用效率更高，但同样需要对低温干化过程实施精确控制，进一步降低能耗，从而实现降低污泥干化成本的目标。目前采用热风干燥工艺的设备（干燥器、干燥箱）更多的是考虑加热量、热风分布、风速等参数的控制。控制加热量可以保证蒸发出预定量的水分；控制热风分布，避免分布不均，可以使干化后的污泥含水率更均匀；适当提高风速可减少干化时间，提高处理能力。这些参数的控制更多的是为保证达到污泥干化指标，而鲜有对排风参数的监控、以及为达到预定污泥干化目标和排风参数而对干化过程的精确控制。
针对上述背景技术中的问题，本发明旨在提供一种基于排风湿度的降低污泥低温干燥能耗的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于排风湿度的降低污泥低温干燥能耗的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于排风湿度的降低污泥低温干燥能耗的方法，其包括以下步骤：对污泥干化设备中的一份固定量污泥层进行热风烘干，确定一份最佳操作区间以及对污泥干化设备中N份相同的固定量的污泥层进行热风烘干，确定N份相同的固定量的污泥层的最佳操作区间；所述基于排风湿度的降低污泥低温干燥能耗的方法基于单位体积的热风携带出的水量Wq或分离出单位质量的水分需要的热风量Qw来衡量热风干燥能力的原理。
作为本发明进一步的方案：所述对污泥干化设备中的一份固定量污泥层进行热风烘干，确定一份最佳操作区间的实施方式为：保持恒定物理条件对一份固定量的污泥层进行热风烘干以及改变恒定物理条件对一份固定量的污泥层进行热风烘干。
作为本发明进一步的方案：所述保持恒定物理条件对一份固定量的污泥层进行热风烘干的具体实施方式为：保持加热器的热风温度与加热器的热风风速物理条件同时不变，对一份固定量的污泥层的用热风进行吹干，检测排风的相对湿度，并作出湿度-曲线示意图。
作为本发明进一步的方案：所述改变恒定物理条件对一份固定量的污泥层进行热风烘干的具体实施方式为：改变加热器的热风温度，保持加热器的热风风速与保持恒定物理条件对一份固定量的污泥层进行热风烘干的具体实施方式中的热风风速一致，对一份固定量的污泥层的用热风进行吹干，检测排风的相对湿度，并作出湿度-曲线示意图。
作为本发明进一步的方案：所述改变恒定物理条件对一份固定量的污泥层进行热风烘干的具体实施方式为：改变加热器的热风风速，保持加热器的热风温度与保持恒定物理条件对一份固定量的污泥层进行热风烘干的具体实施方式中的热风温度一致，对一份固定量的污泥层的用热风进行吹干，检测排风的相对湿度，并作出湿度-曲线示意图。
作为本发明进一步的方案：所述对污泥干化设备中N份相同的固定量的污泥层进行热风烘干，确定N份相同的固定量的污泥层的最佳操作区间的具体实施方式：保持恒定物理条件对N份相同的固定量的污泥层进行热风烘干以及改变恒定物理条件对N份相同的固定量的污泥层进行热风烘干。
作为本发明进一步的方案：所述保持恒定物理条件对N份相同的固定量的污泥层进行热风烘干具体实施方式为：保持加热器的热风温度与加热器的热风风速物理条件同时不变，取N份等量湿污泥，之后首先对一份进行吹干，经过时间t（t=T/N）后，在第一份污泥上在第二份湿污泥，以此类推，直至N份污泥全部完成吹干。每份吹干时间不低于T，达到时间后即可撤下。按此方法模拟连续进料，做出湿度-时间曲线。
作为本发明进一步的方案：所述改变恒定物理条件对N份相同的固定量的污泥层进行热风烘干具体实施方式为：保持加热器的热风温度物理条件同时不变，改变加热器的热风风速；取N份等量湿污泥，之后首先对一份进行吹干，经过时间t（t=T/N）后，在第一份污泥上在第二份湿污泥，以此类推，直至N份污泥全部完成吹干。每份吹干时间不低于T，达到时间后即可撤下。按此方法模拟连续进料，做出湿度-时间曲线。
作为本发明进一步的方案：所述改变恒定物理条件对N份相同的固定量的污泥层进行热风烘干具体实施方式为：保持加热器的热风风速物理条件同时不变，改变加热器的热风温度；取N份等量湿污泥，之后首先对一份进行吹干，经过时间t（t=T/N）后，在第一份污泥上在第二份湿污泥，以此类推，直至N份污泥全部完成吹干。每份吹干时间不低于T，达到时间后即可撤下。按此方法模拟连续进料，做出湿度-时间曲线。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
所述的基于排风湿度的降低污泥低温干燥能耗的方法设计步骤合理，实用性强，其通过多次实验设定最优化湿冷排风参数，在保证达到干污泥参数指标的前提下，通过提高热风利用率，实现降低能耗的目标。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
图1为本发明实施例的一种基于排风湿度的降低污泥低温干燥能耗的方法的原理结构示意图。
图2为本发明实施例的一种基于排风湿度的降低污泥低温干燥能耗的方法的步骤一的湿度-曲线示意图。
图3为本发明实施例的一种基于排风湿度的降低污泥低温干燥能耗的方法的步骤五的湿度-曲线示意图。
图中：1-污泥层、2-污泥干化设备、3-加热器。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
低温热风烘干是通过相对干燥热风（空气）水分蒸汽压较低，使液态表面的水分子气化逸出、进入热风中，使热风中的水分浓度逐渐逐渐并趋近饱和，并随热风流动排出、实现与污泥的分离；我们通常用单位体积的热风（空气）携带出的水量（记为Wq）或分离出单位质量的水分需要的热风（空气）量（记为Qw）来衡量热风干燥能力，其中：
Wq=排风绝对含水率-进风绝对含水率；单位为 g/m³；绝对含水率=饱和含水率*相对湿度，含水率单位为 g/m³；相对湿度为百分比，无量纲；Qw=1/Wq*1000=1/（排风绝对含水率-进风绝对含水率）*1000；单位为 m³/kg；
水份蒸发的速度与水份在污泥中的状态有关，同时也受与热风接触的表面积、水份的温度等参数影响，涉及系数较多，难以准确计算；但是我们设定了一些假定基础：
一、假定1：水份与热风接触表面积越大，水份蒸发的速度越快，因此湿污泥分散后的尺寸受限于分散工艺是否易于实现、分散后堆积密度、风阻等因素；
二、假定2：水份在污泥中一般以四种方式存在，即表面水、吸附水、毛细水和内部水，因此蒸发速度是不一致的，毛细水和内部水蒸发速度更慢；
三、假定3：随着温度的升高和含水率的下降，污泥表面会逐步硬化，并且污泥中常含有粘性物质，表面硬化后毛细水和内部水将更难以蒸发出来。
针对上述假定基础，请参阅图1～3，本发明实施例中提供了一种基于排风湿度的降低污泥低温干燥能耗的方法，其包括以下步骤：对污泥干化设备2中的一份固定量污泥层1进行热风烘干，确定一份最佳操作区间以及对污泥干化设备2中N份相同的固定量的污泥层1进行热风烘干，确定N份相同的固定量的污泥层1的最佳操作区间。
进一步地，所述对污泥干化设备2中的一份固定量污泥层1进行热风烘干，确定一份最佳操作区间的实施方式为：保持恒定物理条件对一份固定量的污泥层1进行热风烘干以及改变恒定物理条件对一份固定量的污泥层1进行热风烘干。
进一步地，所述保持恒定物理条件对一份固定量的污泥层1进行热风烘干的具体实施方式为：保持加热器3的热风温度与加热器3的热风风速物理条件同时不变，对一份固定量的污泥层1的用热风进行吹干，检测排风的相对湿度，并作出湿度-曲线示意图；如图1所示。
进一步地，所述改变恒定物理条件对一份固定量的污泥层1进行热风烘干的具体实施方式为：改变加热器3的热风温度，保持加热器3的热风风速与保持恒定物理条件对一份固定量的污泥层1进行热风烘干的具体实施方式中的热风风速一致，对一份固定量的污泥层1的用热风进行吹干，检测排风的相对湿度，并作出湿度-曲线示意图。
进一步地，所述改变恒定物理条件对一份固定量的污泥层1进行热风烘干的具体实施方式为：改变加热器3的热风风速，保持加热器3的热风温度与保持恒定物理条件对一份固定量的污泥层1进行热风烘干的具体实施方式中的热风温度一致，对一份固定量的污泥层1的用热风进行吹干，检测排风的相对湿度，并作出湿度-曲线示意图。
通过保持恒定物理条件对一份固定量的污泥层1进行热风烘干以及改变恒定物理条件对一份固定量的污泥层1进行热风烘干进而确定一份固定量的热风烘干最佳操作区间。
实施例2
所述对污泥干化设备2中N份相同的固定量的污泥层1进行热风烘干，确定N份相同的固定量的污泥层1的最佳操作区间的具体实施方式：保持恒定物理条件对N份相同的固定量的污泥层1进行热风烘干以及改变恒定物理条件对N份相同的固定量的污泥层1进行热风烘干。
所述保持恒定物理条件对N份相同的固定量的污泥层1进行热风烘干具体实施方式为：保持加热器3的热风温度与加热器3的热风风速物理条件同时不变，取N份等量湿污泥，之后首先对一份进行吹干，经过时间t（t=T/N）后，在第一份污泥上在第二份湿污泥，以此类推，直至N份污泥全部完成吹干。每份吹干时间不低于T，达到时间后即可撤下。按此方法模拟连续进料，做出湿度-时间曲线；如图3所示。
所述改变恒定物理条件对N份相同的固定量的污泥层1进行热风烘干具体实施方式为：保持加热器3的热风温度物理条件同时不变，改变加热器3的热风风速；取N份等量湿污泥，之后首先对一份进行吹干，经过时间t（t=T/N）后，在第一份污泥上在第二份湿污泥，以此类推，直至N份污泥全部完成吹干。每份吹干时间不低于T，达到时间后即可撤下。按此方法模拟连续进料，做出湿度-时间曲线。
所述改变恒定物理条件对N份相同的固定量的污泥层1进行热风烘干具体实施方式为：保持加热器3的热风风速物理条件同时不变，改变加热器3的热风温度；取N份等量湿污泥，之后首先对一份进行吹干，经过时间t（t=T/N）后，在第一份污泥上在第二份湿污泥，以此类推，直至N份污泥全部完成吹干。每份吹干时间不低于T，达到时间后即可撤下。按此方法模拟连续进料，做出湿度-时间曲线。
通过保持恒定物理条件对N份相同的固定量的污泥层1进行热风烘干以及改变恒定物理条件对N份相同的固定量的污泥层1进行热风烘干进而确定N份相同的固定量的热风烘干最佳操作区间；进而最终确定最佳操作区间即可作为污泥干化设备2的工艺要求。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于排风湿度的降低污泥低温干燥能耗的方法，其特征在于包括以下步骤：对污泥干化设备(2)中的一份固定量污泥层(1)进行热风烘干，确定一份最佳操作区间以及对污泥干化设备(2)中N份相同的固定量的污泥层(1)进行热风烘干，确定N份相同的固定量的污泥层(1)的最佳操作区间；所述基于排风湿度的降低污泥低温干燥能耗的方法基于单位体积的热风携带出的水量Wq或分离出单位质量的水分需要的热风量Qw来衡量热风干燥能力的原理。
2.根据权利要求1所述的基于排风湿度的降低污泥低温干燥能耗的方法，其特征在于：所述对污泥干化设备(2)中的一份固定量污泥层(1)进行热风烘干，确定一份最佳操作区间的实施方式为：保持恒定物理条件对一份固定量的污泥层(1)进行热风烘干以及改变恒定物理条件对一份固定量的污泥层(1)进行热风烘干。
3.根据权利要求2所述的基于排风湿度的降低污泥低温干燥能耗的方法，其特征在于：所述保持恒定物理条件对一份固定量的污泥层(1)进行热风烘干的具体实施方式为：保持加热器(3)的热风温度与加热器(3)的热风风速物理条件同时不变，对一份固定量的污泥层(1)的用热风进行吹干，检测排风的相对湿度，并作出湿度-曲线示意图。
4.根据权利要求2所述的基于排风湿度的降低污泥低温干燥能耗的方法，其特征在于：所述改变恒定物理条件对一份固定量的污泥层(1)进行热风烘干的具体实施方式为：改变加热器(3)的热风温度，保持加热器(3)的热风风速与保持恒定物理条件对一份固定量的污泥层(1)进行热风烘干的具体实施方式中的热风风速一致，对一份固定量的污泥层(1)的用热风进行吹干，检测排风的相对湿度，并作出湿度-曲线示意图。
5.根据权利要求2所述的基于排风湿度的降低污泥低温干燥能耗的方法，其特征在于：所述改变恒定物理条件对一份固定量的污泥层(1)进行热风烘干的具体实施方式为：改变加热器(3)的热风风速，保持加热器(3)的热风温度与保持恒定物理条件对一份固定量的污泥层(1)进行热风烘干的具体实施方式中的热风温度一致，对一份固定量的污泥层(1)的用热风进行吹干，检测排风的相对湿度，并作出湿度-曲线示意图。
6.根据权利要求1所述的基于排风湿度的降低污泥低温干燥能耗的方法，其特征在于：所述对污泥干化设备(2)中N份相同的固定量的污泥层(1)进行热风烘干，确定N份相同的固定量的污泥层(1)的最佳操作区间的具体实施方式：保持恒定物理条件对N份相同的固定量的污泥层(1)进行热风烘干以及改变恒定物理条件对N份相同的固定量的污泥层(1)进行热风烘干。
7.根据权利要求6所述的基于排风湿度的降低污泥低温干燥能耗的方法，其特征在于：所述保持恒定物理条件对N份相同的固定量的污泥层(1)进行热风烘干具体实施方式为：保持加热器(3)的热风温度与加热器(3)的热风风速物理条件同时不变，取N份等量湿污泥，之后首先对一份进行吹干，经过时间t(t＝T/N)后，在第一份污泥上在第二份湿污泥，以此类推，直至N份污泥全部完成吹干。每份吹干时间不低于T，达到时间后即可撤下。按此方法模拟连续进料，做出湿度-时间曲线。
8.根据权利要求6所述的基于排风湿度的降低污泥低温干燥能耗的方法，其特征在于：所述改变恒定物理条件对N份相同的固定量的污泥层(1)进行热风烘干具体实施方式为：保持加热器(3)的热风温度物理条件同时不变，改变加热器(3)的热风风速；取N份等量湿污泥，之后首先对一份进行吹干，经过时间t(t＝T/N)后，在第一份污泥上在第二份湿污泥，以此类推，直至N份污泥全部完成吹干。每份吹干时间不低于T，达到时间后即可撤下，按此方法模拟连续进料，做出湿度-时间曲线。
9.根据权利要求6所述的基于排风湿度的降低污泥低温干燥能耗的方法，其特征在于：所述改变恒定物理条件对N份相同的固定量的污泥层(1)进行热风烘干具体实施方式为：保持加热器(3)的热风风速物理条件同时不变，改变加热器(3)的热风温度；取N份等量湿污泥，之后首先对一份进行吹干，经过时间t(t＝T/N)后，在第一份污泥上在第二份湿污泥，以此类推，直至N份污泥全部完成吹干，每份吹干时间不低于T，达到时间后即可撤下，按此方法模拟连续进料，做出湿度-时间曲线。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191018 |