[发明专利]一种城市污泥DME深度脱水的动力学模型计算方法

说明书

本发明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脱水反应过程控制可以根据确定。本发明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。

技术领域

本发明涉及污泥处理领域，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。

背景技术

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。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足与缺陷，本发明提供一种城市污泥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：本发明的一种城市污泥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D_t的公式为式中D_t为脱水率，即脱水量/原污泥水量，C_t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≤t_c时，可知则其中t为时间，t_c为开始脱水阶段反应临界时间，K_c为开始脱水阶段反应速率常数；得到开始脱水阶段脱水率D_t＝K_ct；

后续脱水阶段：当t＞t_c时，可知则得到则其中，K_w为后续脱水阶段反应速率常数，C_c为t_c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K_c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K_w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。