一种城市污泥DME深度脱水的动力学模型计算方法技术

本发明专利技术公开了一种城市污泥DME深度脱水的动力学模型计算方法，获得脱水率与反应速率常数的关系为

A Kinetic Model Method for Deep Dewatering of Municipal Sludge DME

The invention discloses a dynamic model calculation method for deep dewatering of municipal sludge DME, and obtains the relationship between dewatering rate and reaction rate constant as follows:

【技术实现步骤摘要】
一种城市污泥DME深度脱水的动力学模型计算方法
本专利技术涉及污泥处理领域，尤其涉及一种城市污泥DME深度脱水的动力学模型计算方法。
技术介绍
由于长期受到“重视污水处理，轻视污泥处置”思想的影响，污水处理厂产生的大量污泥难以得到及时有效的处理处置，随着环保督查力度的加强，这些弃置的污泥亟待处理，而填埋、堆肥、焚烧及综合利用等污泥的最终处置方式对污泥的含水率都有较高要求，故开发一种高效、经济的污泥深度脱水工艺十分必要。DME脱水技术，即利用二甲醚作为城市污泥深度脱水的萃取剂进行脱水，是一种高效新型的脱水技术，能够实现污泥的深度脱水，脱水后的污泥由于其水分大幅度降低，且没有显著的热值损失，因此可以与煤或木屑结合，制成污泥合成燃料。利用水和空气的温差对DME进行冷凝回用，经过5次循环后，其对污泥的脱水性能基本没有受到影响。同时DME具有来源广、价格便宜、环保清洁和易于工业化生产等特点，所以DME脱水技术可实现产业化。为进一步明确DME液固比、污泥颗粒粒径等对反应速度影响，深入研究反应机理，探讨脱水反应过程和规律，揭示反应本质，控制与调节反应速度以创造合理的反应条件，使脱水反应能够在理想速度下进行，使系统设计和运行更合理化和科学化，有必要对污泥脱水反应动力学进行深入理论分析。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术的不足与缺陷，本专利技术提供一种城市污泥DME深度脱水的动力学模型计算方法，获得脱水率与反应速率常数的关系公式，并提供脱水反应过程控制公式。技术方案：本专利技术的一种城市污泥DME深度脱水的动力学模型计算方法：(1)污泥DME深度脱水过程中，相对于初始污泥的脱水率Dt的公式为式中Dt为脱水率，即脱水量/原污泥水量，Ct为t时刻污泥中含水率，C0为初始时刻污泥中含水率；(2)将污泥DME深度脱水过程分为两个阶段，即开始脱水阶段与后续脱水阶段：开始脱水阶段：当t≤tc时，可知则其中t为时间，tc为开始脱水阶段反应临界时间，Kc为开始脱水阶段反应速率常数；得到开始脱水阶段脱水率Dt＝Kct；后续脱水阶段：当t＞tc时，可知则得到则其中，Kw为后续脱水阶段反应速率常数，Cc为tc时刻污泥的含水率；得到后续脱水阶段脱水率为(3)由步骤(1)与(2)获得，污泥DME深度脱水过程中，脱水率与反应速率常数的关系为(4)污泥颗粒重量的公式为其中，γ为污泥颗粒的直径，ρ为污泥密度，N为污泥颗粒的个数；而时间的公式为获得其中，k为反应速率常数，V为液固比，M为污泥颗粒重量，A为反应器截面积，μ为液相DME流动速度。其中，所述的步骤(2)中开始脱水阶段反应速率常数Kc通过小试获得。其中，所述的步骤(2)中后续脱水阶段反应速率常数Kw通过小试获得。其中，所述的步骤(4)中反应速率常数k通过小试获得。其中，所述的步骤(4)中液固比V、污泥颗粒重量M、反应器截面积A、液相DME流动速度μ通过人工控制调节。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下显著优点：本专利技术明确反应速度与脱水率之间的关系，对于控制与调节反应速度，确定适宜的反应条件，有效控制污泥脱水效果具有决定性意义。同时，通过计算与调整污泥含水率，控制污泥脱水效果，对于下一步的应用性实验以及最终生产实践，具有一定的理论指导意义。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术的技术方案做进一步的描述。本专利技术的本专利技术的一种城市污泥DME深度脱水的动力学模型计算方法：(1)污泥DME深度脱水过程中，相对于初始污泥的脱水率Dt的公式为式中Dt为脱水率，即脱水量/原污泥水量，Dt为t时刻污泥中含水率，C0为初始时刻污泥中含水率；(2)将污泥DME深度脱水过程分为两个阶段，即开始脱水阶段与后续脱水阶段：开始脱水阶段：当t≤tc时，可知则其中t为时间，tc为开始脱水阶段反应临界时间，Kc为开始脱水阶段反应速率常数；得到开始脱水阶段脱水率Dt＝Kct；Kc通过小试获得；后续脱水阶段：当t＞tc时，可知则得到则其中，Kw为后续脱水阶段反应速率常数，Cc为tc时刻污泥的含水率；得到后续脱水阶段脱水率为Kw通过小试获得；(3)由步骤(1)与(2)获得，污泥DME深度脱水过程中，脱水率与反应速率常数的关系为(4)污泥颗粒重量的公式为其中，γ为污泥颗粒的直径，ρ为污泥密度，N为污泥颗粒的个数；而时间的公式为获得其中，k为反应速率常数，V为液固比，M为污泥颗粒重量，A为反应器截面积，μ为液相DME流动速度；k通过小试获得，液固比V、污泥颗粒重量M、反应器截面积A、液相DME流动速度μ通过人工控制调节。水分在液态DME中溶解度为定值，这是DME深度脱水的限制条件，因此，在脱水反应进行中，随着溶解度降低，反应过程也会发生一定变化。在污泥颗粒进入DME液体脱水过程，可根据DME中含水率的高低，将深度脱水过程分为两个阶段，在此分别定义为开始脱水阶段以及后续脱水阶段。在开始脱水阶段，DME中水分含量少，污泥中水浓度最高，颗粒表面水分可以迅速与DME发生萃取反应，萃取反应本身速度很快，可瞬间完成，则此阶段液-固接触界面的水分浓度梯度最高，反应推动力强，两相介质水浓度梯度近似恒定，反应为零级反应，反应速率与反应浓度无关，反应速率为常数，此时，由于受到DME溶解度限制，DME浓度再提高，降解速率也不会提高。在后续反应阶段，随着反应进行，污泥颗粒表面水分减少，DME中水分含量增多，液-固接触界面的水分浓度逐渐减小，反应推动力减小，此时，颗粒内部水分扩散成为反应控制关键因素。在此阶段，DME中水分含量动态变化，连续测定存在一定困难，且测定污泥中含水率势必造成一定的DME损失，因此为简化计算过程，先假定该阶段反应速率主要受污泥中水分含量控制，反应级数为一级，后利用脱水率公式对该阶段脱水过程和规律验证。本专利技术提供了脱水率与反应速率常数的关系为脱水反应过程控制可以根据确定。明确反应速度与脱水率之间的关系，对于控制与调节反应速度，确定适宜的反应条件，有效控制污泥脱水效果具有决定性意义。同时，通过计算与调整污泥含水率，控制污泥脱水效果，对于下一步的应用性实验以及最终生产实践，具有一定的理论指导意义。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种城市污泥DME深度脱水的动力学模型计算方法，其特征在于：(1)污泥DME深度脱水过程中，相对于初始污泥的脱水率Dt的公式为

【技术特征摘要】
1.一种城市污泥DME深度脱水的动力学模型计算方法，其特征在于：(1)污泥DME深度脱水过程中，相对于初始污泥的脱水率Dt的公式为式中Dt为脱水率，即脱水量/原污泥水量，Ct为t时刻污泥中含水率，C0为初始时刻污泥中含水率；(2)将污泥DME深度脱水过程分为两个阶段，即开始脱水阶段与后续脱水阶段：开始脱水阶段：当t≤tc时，可知则其中t为时间，tc为开始脱水阶段反应临界时间，Kc为开始脱水阶段反应速率常数；得到开始脱水阶段脱水率Dt＝Kct；后续脱水阶段：当t＞tc时，可知则得到则其中，Kw为后续脱水阶段反应速率常数，Cc-为tc时刻污泥的含水率；得到后续脱水阶段脱水率为(3)由步骤(1)与(2)获得，污泥DME深度脱水过程中，脱水率与反应速率常数的关系为(4)污泥颗粒重量的公式为其中，γ为污泥颗粒的直径，ρ为污泥密度，N...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍娟，侯成建，仲晨阳，芦金祥，
申请(专利权)人：南京城建环保水务股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32