调质对污泥脱水特性与离心分离性能影响的研究

污泥产生量大、脱水困难、处理费用昂贵且处理不当会产生严重环境污染，已成为固体废弃物处理领域的难题。目前广泛使用的机械脱水普遍存在脱水率低、脱出水浊度高等问题。调质技术可改变污泥脱水特性，但对促进机械分离效果方面的研究不多见。本项目将应用调质技术来促进污泥中结合水释放，改善脱水特性，通过测定毛细吸水时间、过滤比阻、电势能及流变性等参数，采集污泥图像并提取图像特征，以建立脱水特性预测模型，且对超声波、微波、热水解等作用效果进行比较。采用计算流体动力学技术，模拟离心脱水设备内部流场和两相流体的分离规律，重点研究微波调质技术使用后污泥脱水特性改变对离心分离分割粒径和分离效率的影响。在优选调质方法与结构参数优化的基础上，搭建离心分离系统，进行污泥脱水优化实验，建立高干度离心机设计理论体系和优化准则。项目成果能够丰富非牛顿流体分离理论的研究内涵，为国内开发污泥深度脱水技术提供理论基础，促进污泥减量化。

污泥产生量大、脱水困难、处理费用昂贵且处理不当会产生严重环境污染，已成为固体废弃物处理领域的难题。目前广泛使用的机械脱水普遍存在脱水率低、脱出水浊度高等问题。调质技术可改变污泥脱水特性，但对促进机械分离效果方面的研究不多见。.本项目使用XO-SM50型超声微波组合反应系统，研究微波调质、超声波调质对污泥脱水特性的影响。当微波功率在300~500W、作用时间在60~180s时，CST值在6~8s间，污泥颗粒粒径在5~6.5μm间，污泥含水率最低为82.37%。在超声波污泥调质实验中，超声波功率在90~270W、作用时间在20~60s时，CST值在11~15s间，污泥颗粒粒径在5.5~6.5μm间，污泥抽滤用时较短，污泥含水率最低为82.21%。.使用MD-6微波处理系统，Sonics Materials 750处理器，对污水处理厂的污泥进行微波、超声波，并与絮凝剂联合处理的实验研究，对污泥脱水特性参数进行分析。微波调质后污泥的粒度由33.551μm降低到28.979μm，分形维数在2.8左右。超声调质后污泥的粒度由33.551μm降低到9.435μm，分形维数在2.9左右，显微图象分析发现超声调质后污泥颗粒较小。对污泥脱水特性的表征参数与污泥含水率进行拟合，建立了污泥脱水特性的模型，为在线预测污泥含水率提供基础性研究。.卧螺离心机在污泥脱水中广泛应用于污泥脱水，但目前对离心机的理论研究尚不成熟。运用FLUENT软件中的RSM模型和DPM模型对卧螺离心机内的三维流场进行计算流体力学数值模拟，分析了卧螺离心机的结构参数、螺旋以及污泥调质技术对离心脱水效率的影响。研究结果表明：增加离心机的长径比可以改善固-液分离效果，同时污泥黏度的降低也有利于固-液分离；考察到螺旋的存在会对离心机分离效率产生显著影响。.本研究为实现污泥调质的工程实际应用提供了实验依据，同时将DSC和Turbiscan LAB运用于污泥脱水特性的表征研究上，丰富了污泥脱水特性的表征方法。CFD的模拟结果对于高干度离心机的设计和结构优化有着重要的参考价值，为污泥的调质技术的选用、提高污泥脱水效率提供了一定的理论与实践指导。