污泥过热蒸汽干燥工艺参数优化研究

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1、学校代码：10406分类号：X705学号：120085201022南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）污泥过热蒸汽干燥工艺参数优化研究（国家自然科学基金资助项目No.51168038）硕士研究生：罗俊导师：张绪坤教授申请学位级别：硕士学科、专业：机械工程所在单位：航空制造工程学院答辩日期：2015年06月授予学位单位：南昌航空大学ResearchonprocessparametersoptimizationforsuperheatedsteamdryingsludgeADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnMecha

2、nicalEngineeringbyLuoJunUndertheSupervisionofProf.ZhangXukunSchoolofAeronauticManufacturingEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJUNE,2015摘要随着我国经济、城镇化的建设和发展，城市污水处理厂的数量及日产污泥量日益增大。污泥是集病原体、挥发物质和灰分及有毒物质于一体的高含水率固体沉淀物，大量积累的污泥使得广大农田土被占用。土地利用、建材和焚烧等处理方式是当前污泥处置主要方式，但污泥在处理处置过程中要求其含

3、水率必须符合相应处置标准。现今如何经济、高效地干燥污泥已成为污泥处理的重要课题。干燥是降低污泥含水率的一种有效方法之一，且过热蒸汽干燥具有热风干燥所不具有的优点，如高效率、安全和环境友好等，为此文章设计了污泥常压过热蒸汽干燥试验台系统。该系统主要由饱和蒸汽发生系统、蒸汽加热系统、蒸汽温度和流量检测及控制系统、在线数据采集系统等组成，依据试验要求，完成了对该试验台各系统的设计和设备的选型、安装与调试。该试验台具有过热蒸汽温度、流量控制和在线传输试验数据等特点。影响过热蒸汽污泥干燥性能的主要因素有蒸汽温度、污泥质量和蒸汽流量。为研究污泥过热蒸汽干燥过程中各因素对干燥性能

4、的影响，以不同蒸汽温度、不同污泥质量和不同蒸汽流量对干燥速率、相对单位能耗及平均干燥强度的单因素影响，试验结果表明：随着过热蒸汽温度升高、污泥质量减小和过热蒸汽流量增加，干燥速率是逐渐增大。随着过热蒸汽温度升高、蒸汽流量增大，相对单位能耗值是先减小后增大，平均干燥强度一直增大；随着污泥质量增大，相对单位能耗呈先减小后增大趋势，平均干燥强度一直减小；为进一步研究污泥过热蒸汽干燥工艺参数对干燥性能的影响，以蒸汽温度、污泥质量和蒸汽流量这3个因素作为自变量，通过二次正交旋转组合设计回归分析，建立相对单位能耗和平均干燥强度与各因素的回归方程，通过方差分析和模型检验，回归方程

5、对实际实验拟合情况较好。对回归方程以及各试验因素对干燥性能指标的响应曲面图及等高线分析可知，3个因素对相对单位能耗和平均干燥强度影响顺序均是：污泥质量>蒸汽流量>蒸汽温度；通过对目标函的优化，确定了相对单位能耗最优干燥工艺参数是：蒸汽温度为215℃，污泥质量为26g（厚度3约为8mm），蒸汽流量为30m/h，在此条件下的试验结果和预测值的误差在合理的范围内，优化得到最佳工艺参数可靠，具有参考价值。关键词：干燥，过热蒸汽，城市污泥，工艺参数，优化IAbstractWiththedevelopmentofeconomicandurbanizationinourcount

6、ry,thenumberofurbansewagetreatmentplantsandproductiondailyalsobecomemoreandmorebig.Alargeamountofaccumulatedsludgenotonlyoccupyvastfarmlandarea,andtheharmfulcompositionforthesludgewhichisapathogen,volatilematterandashandtoxicsubstancesintheintegrationofhighmoisturecontentofsolidsedimen

7、thasbecomeoneofapublicnuisancefortheinfluenceofmodernurbanpublicenvironmentalhealth.Fornowlandusing,buildingmaterialsandburningandotherprocessingmodewerebecomingthemainwayofsludgedisposal,butthemoisturecontentofsludgemustconformtothecorrespondingdisposalstandardsintheprocessofsludge,