微波干燥技术处理市政污泥实验研究

微波干燥技术处理市政污泥实验研究

摘要：污泥处理与处置难已成为世界性难题，脱水干化是污泥处理处置的必要前提。微波具有高效加热的特点，将其应用到污泥处理处置技术上，可有效实现污泥的减量化、稳定化。本文采用微波干燥技术处理市政污泥，研究结果表明，微波可高效快速干燥污泥，污泥含水率由82%降至10%，微波处理能耗约为1300kWh/t污泥。

Abstract： The treatment and disposal of sludge are the present challenges of the world. Dewatering and drying are the essential pretreatment for sludge disposal procedure. Microwave is a high-efficiency heating technique， its use for sludge treatment and disposal can effectively achieve sludge reduction， stabilization. In this article， microwave drying technology was used to treat municipal sewage sludge. The results show that the microwave can be fast and efficient drying sludge. Sludge moisture rate reduces from 82% to 10%， microwave energy consumption is about 1300kWh/t sludge. 关键词：污泥；干燥；微波；能耗

Key words： sludge；drying；microwave；energy consumption

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）17-0105-03 0 引言

污泥是污水生化处理过程中产生的泥状沉淀物质，与污水相伴而生的污泥，污泥受到的关注度远不如污水，实际的处理情况也不如污水理想。

2015年9月11日，在上海举办的第七届水业热点论坛上，主办方之一的E20环境平台发布了一组数据称，中国的污泥无害化处置率低于30%。根据《节能减排十二五规划》，到2015年，城市污泥无害化处置率应达到70%，与E20环境平台的调研结果相比，两者差距甚大。以2014年城镇污泥产生量3600万吨计算，约有2520万吨的污泥被粗放处理，其含有的重金属、高浓度有机质等，必将对环境造成二次污染。

目前，污泥处理主要有填埋、土地利用、堆肥、焚烧等方法[1]。《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》（CJ 248-2007）要求污泥园林绿化利用时，其含水率应低于40%；《城镇污水处理厂污泥处理土地改良用泥质》（CJ/T291-2008）要求污泥用于土地改良时，其含水率应低于65%；《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》（CJ/T249-2007）要求用作垃圾填埋场覆盖图的污泥含水率应低于45%。由于污泥自身特性，污泥经机械脱水后含水率仍高于80%，无法满足上述

处置方法的泥质要求，需进一步干化处理[2]。

污泥干化可分为自然干化、石灰干化和热干化[3]。自然干化占地大、人工劳动强度大、卫生条件差，适合应用于地广人稀，经济较为落后的地区；石灰干化效能低，含水率只能降至50%，体积不能减量，运输成本高，仅适用于小污水处理站的临时性污泥处理措施；热干化可高效干化污泥，但设备投资和运行成本高，适用于经济水平较高的地区[4]。 微波干燥是一项新型、清洁的高效干燥技术，目前已成功应用于冶金、化工、食品等行业[5]。微波干燥具有加热速度快、干燥时间短、清洁卫生等特点，具备应用于污泥干化领域的潜力[6]。本文以北京清河污水处理厂机械脱水后污泥进行微波干燥实验，研究微波干燥污泥特性，通过能耗计算分析微波技术干燥污泥应用的可行性。 1 实验部分 1.1 实验设备

实验采用微波高温材料处理系统进行污泥干燥实验，实验设备如图1所示。 1.2 实验步骤 1.2.1 污泥含水率测定

①将100ml烧杯置于天平托盘内，重量W1； ②取约20g污泥至烧杯中，达到衡中后记下重量W2，则污泥重量W=W2-W1；

③将烧杯放入烘箱里105℃下烘2小时，放入干燥器内30分钟冷却至室温，称重；

④重复步骤③，至重量不变，得到W3。污泥含水率=（W2-W3）/W*100%。

1.2.2 微波功率对污泥微波干燥效果的影响

取100g污泥置于500ml烧杯中，称重W0，温度计T0；将污泥置于微波干燥设备中加热干燥5min；取出污泥称重W1，同时记录温度T1，蒸发水量=W0-W1；调节微波功率重复上述实验得到不同功率下的水分蒸发量。 1.2.3 辐射时间对污泥微波干燥效果的影响

方法同1.2.2实验，微波功率保持不变，改变辐射时间。 2 结果与分析

2.1 污泥含水率测定结果

本次试验污泥选用北京清河污水处理厂机械脱水后泥饼，经实验测定污泥含水率为82%。 2.2 微波功率对污泥干燥效果的影响

污泥分别在1000W、650W和400W微波功率下进行干燥，不同功率的微波辐射后，污泥重量和含水率变化情况如图2、图3、图4所示，污泥温度变化情况如图5。 实验结果表明，污泥经过微波辐射后，重量显著降低，含水率由82%降至30%以下。由图可知，污泥微波干化分三个阶段：加速干燥、恒速干燥和减速干燥。 微波辐