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论文利用微波干燥脱水污泥,探讨了微波干燥的影响因素;分析了微波干燥对脱水污泥性质的影响;并探讨将干化污泥作为型煤粘结剂制备型煤的可行性,以寻求污泥资源化利用的途径。
微波时间、功率和脱水污泥形状、质量对微波干燥效果影响显著。微波功率越大、时间越长、脱水污泥形状为方条状时干燥效果最好,而且脱水污泥质量达到特定功率下的极限干燥量时,微波利用率最高。微波功率为420 W的条件下,对含水率为84.74%的脱水污泥进行干燥,10 min时含水率降至10.17%,达到干化的要求;微波功率从140 W增至700 W时,脱水污泥最大干燥速率由1.75 g/min升至9.2 g/min,而且脱水污泥形状为方条状时干燥效果最好;特定功率都有一个最大干燥极限——微波功率为560 W时,最大干燥量为200 g。
脱水污泥在微波干燥过程中,温度变化经历三个明显阶段:预热升温、恒温和加速升温,同时干燥速率也经历三个阶段:加速干燥、高速干燥和减速干燥,而且各阶段特征明显。
微波功率为560 W的条件下,脱水污泥中的微生物4 min内先后发生皱壁收缩、脱水和死亡的现象。微波干燥12 min使脱水污泥总氮(TN)含量由22.58 mg/g减小并稳定在13.0 mg/g左右;总磷(TP)含量由1.24 mg/g上升并稳定在1.65 mg/g左右;有机碳(OC)含量先由26.15mg/g下降至23.6 mg/g左右后上升至26.5 mg/g;挥发份和灰分相对应的减少和增加。微波干燥对脱水污泥具有孔隙化作用,导致脱水污泥中的P元素含量分布上升,S元素含量分布下降,重金属Zn、Cu、Mn含量分布上升,起到了固定有机物和重金属的作用,而且微波功率越高、时间越长,变化趋势越明显。
干化污泥作为型煤粘结剂取代粘土制备型煤,具有良好抗压强度和燃烧特性。最佳成型条件:干化污泥水分为40%左右、添加比例为20%~25%、成型压力为25~30 MPa,最大抗压强度可达107.6 N/个。干化污泥型煤热解燃烧先后经过水分挥发、挥发份热解燃烧和固定碳的燃烧,而且燃烧稳定。