微波辐射污泥系统设计毕业设计论文(编辑修改稿)

微波辐射污泥系统设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

41 微波提取器的设计 ...................................................................................... 41 壁厚的计算 ................................................................................................ 42 封头的结构设计 ......................................................................................... 43 控制系统 .................................................................................................... 44 工艺的设计计算 45 停留时间 .................................................................................................... 45 微波功率 .................................................................................................... 45 加热功率的计算 ......................................................................................... 46 经济效益的计算 48 第六章 污泥后处理系统设计 ...................................................................................... 50 螺旋压榨选型 50 离心分离的设计 52 离心机的结构及工作原理 ........................................................................... 52 高干度离心机物理参数的确定 .................................................................... 53 第七章 三维模拟 .......................................................................................................... 56 三维模拟的概述 56 辐射系统三维模拟 57 第八章 结论与 展望 ...................................................................................................... 59 结论 59 微波辐射系统的展望 59 参 考 文 献 .................................................................................................................... 60 致 谢 .......................................................................................................................... 62 声 明 .......................................................................................................................... 63 微波辐射污泥系统设计 1 第一章 前言 选题背景 随着中国环境治理力度的加大，污泥处理能力的提高，截止到上世纪 90 年代，中国 40 个城市有 78 座污水处理厂； 20xx 年超过 400 个污水处理厂如雨后春笋般冒出；到 20xx 年，这个数字变成惊人的 2389 个。 在城市污水和工业废水的处理过程中，现在通行的污水处理技术是通过微生物的代谢作用及物理化学方法，将污水中的污染物大量转移到剩余污泥中，其实质是污染物的相转移，即可溶性的污染物变成不可溶的固体 [1]。 在水质得到净化的同时，污水中的污染物质作为污泥被分离出来。 可以说，污泥就是浓缩的污染物质。 城市污泥它实际上是由污水中的悬浮物、微生物、微生物所吸附的有机物以及微生物代谢活动产物所形成的聚集，一般是介于液体和固体之间的浓稠物，可以用泵输送，但难以用沉降方法进行固液分离 [2]。 中国目 前一年的干污泥的产量为 900 万吨，占总垃圾产量的 %，而且每年以 10%以上的速度递增，污泥处理不当会造成二次污染。 污泥的主要污染 [1]在于污泥是一种既含有大量 N、 P、 K等养分资源，又含有重金属、有机污染物和病原物等有害物质的混合物。 湿污泥含水量高达 80%；而且有机质含量高，同时 N、 P、 K含量高于农用含量不适宜堆肥同时病菌、微生物会导致污泥发臭。 含水率过高不能进行堆积，堵塞渗沥影响排水。 污泥变质产生的甲烷等温室气体 [4]。 目前，污泥的主要处置方式有填埋、焚烧、土地利用和 综合利用等污泥处置方法中，污泥脱水 是最重要的前处理过程，高效脱除污泥中的水分，成为经济、高效处理污泥的瓶颈。 污泥脱水特性与污泥本身的理化特性有关 [2]，如胞外聚合物 (Extracellular polymeric substance， EPS)的存在直接影响着污泥的脱水性能， EPS 主要由 DNA、蛋白质和多聚糖组成，当解体时内部物质会释放，调质处理技术会破坏胞外聚合物结构，可通过测定滤液中胞外蛋白质含量和胞外糖含量、滤液中 COD 的变化间接说明 EPS 的结构变化， EPS 的形态也会受到调质技术的影响。 在短时间内破坏污泥稳定结构，明显改善污泥脱水性。 微波辐射引起 EPS 扩散，污泥颗粒脱稳时，污泥脱水性开始有所改善；微波辐射引起污泥 EPS 进一步扩散及细胞壁开始破坏的初始阶段污泥脱水性最佳；过量微波辐射引起微生物细胞微波辐射污泥系统设计 2 壁结构过度破坏、胞内物质大量溢出，进而破坏污泥脱水性。 微波作为一种新型高效无污染能源已在工业、农业、医学以及家庭等领域内获得广泛应用。 而微波技术与污泥处理相结合，解决脱水、 改性 等问题，尚处于研究及试验阶段，但其清洁、高效、无污染的特点，将可能使微波技术在工业脱水干燥领域中获得广泛应用。 研究意义 我国城市污水处理厂污泥处理起步较晚，全国现 有污水处理设施中有污泥稳定处理设施的还不到 1/4，处理工艺和配套设备较为完善的还不到 1/10。 污泥处理部分只是简单的进行浓缩脱水外运，其中存在许多问题。 普遍的运用较为成熟的污泥预处理方法：沉降、压榨等方法。 随着微波领域的不断延伸，微波处理污泥作为先进的预处理污泥手段，应用到污泥处理过程中。 污水污泥的处理在城市污水处理领域越来越受到关注，由于水是吸收微波最好的介质，微波处理技术具有节能高效、均匀加热、常规加热、降解有机物、低温杀菌的特性，特别是低温杀菌提供了一种能够较多保持污泥营养成分的加热杀菌方法，顺应了污 泥农用的发展趋势。 目前，较为新颖、颇受关注的方法是采用微波辐射技术，这种技术目前已应用工业的干燥脱水等过程，如何更好的设计微波辐射污泥，达到经济、高效的处理目标也是需要考虑到的问题。 文献综述 污泥处理手段 污泥中所含水分形态，尽管不同的文献有不同的分类 [3]，但一般都认为有 4 种存在形态 如图 11，即间隙水、毛细结合水、表面吸附水和内部结合水。 图 11 污泥中赋存水结构 微波辐射污泥系统设计 3 不同性质的污泥脱水的难易程度差别很大，应根据其脱水性能，选择合适的方法，才能取得良好的效果。 因此，测定污泥的 脱水性能，对选择脱水方法具有重要意义 (如表 11)。 表 11 污泥中水分及其处理方法列表 [3] 类别 存在位置 约占总水分的比例 处理方 法描述 备注 游离水或间隙水 污泥颗粒之间 65%85% 污泥浓缩 吸附水和结合水只有通过高温加热或焚烧等方法，才能将这两部分水分离出来 毛细水 污泥颗粒间的毛细管内 15%20% 机械脱水 吸附水 吸附在污泥颗粒上 10% 浓缩或机械脱水方法均难以分离 结合水 污泥颗粒内部 10% 改变污泥颗粒内部结构 污泥调质是污泥浓缩和机械脱水前 的处理，包括化学法、加热法、淘洗法、冷冻法和加骨粒法等。 新型调质技术主要是超声、微波、热水解、磁场、电渗透、生物絮凝等，但是新型调质技术没有广泛投入工业化使用，更为重要的是调质技术的使用将会对后续的脱水工艺与设备有较大的影响作用，需要掌握好调质技术对污泥性质的影响程度，使其切实对机械脱水起到促进作用。 国内微波 研究应用 现状 谢敏、施周等对污泥在 2450MHz微波作用下的调质效果进行了研究 [8]。 污泥比阻随着微波功率的增大和辐射时间的增长而下降。 超胶体颗粒的数量是影响污泥性能的重要因素，超胶体颗粒 所占的比例愈少，脱水性能愈好。 田禹等在对污水污泥微波辐射预处理的研究中也发现了类似的现象：带负电的污泥在微波高频率电磁场中，出现颗粒粗大化现象微波辐射处理后污泥的颗粒粒径及间隙明显增大。 微波可以减少污水污泥中超胶体颗粒的数量，进而改善污泥的性质。 微波辐射预处理对污泥沉降、过滤脱水性能的影响，并从粒度分布、污泥胞外微波辐射污泥系统设计 4 聚合物 (EPS)组分含量的变化解析相关机理，同时探讨微波辐射微生物 EPS组分对污泥脱水性改善作用 [7]。 邹继兆等 [10]在 20xx 年在微波加热原理的基础上，根据具体的实验要求，介绍了一套自行设计 的多模谐振腔微波高温加热真空系统 如图 12。 图 12 微波加热系统结构框图 工。