陈茗^1，2 李爱民¹
(1．大连理工大学环境与生命学院，辽宁大连116024；2．沈阳航空工业学院，辽宁沈阳I10034)

摘要：利用自制的小型实验台对真空状态下污泥的干燥特性进行了实验研究。分别在三种温度(90℃ 、105℃ 、120℃)、不同真空度(0．02MPa、0．04MPa、0．06MPa、0．08MPa)和大气压下，柱状污泥( =6mm，L=40ram)样品进行实验研究。实验数据分析表明：污泥真空干燥过程中没有恒速干燥期，这与水果干燥过程有所不同。
关键词：真空度；干燥；污泥

要达到对污泥的深度脱水，比较经济的方法是引人化工操作中常用的热干燥技术，但对污泥热干燥基础研究和机理论述方面目前国内外研究不多^[1，2] 。
Jaya和Das(2003)研究了不同厚度(2mm、3mm、4mm)的芒果果肉在65℃ 、70℃、75℃温度下，在30—50mm汞柱的绝对压力下的真空干燥特性^[2] Sipom Methakhup、Naphapom Chiewchan(2005)等人在研究真空干燥和低压过热蒸汽干燥印度醋栗薄片时通过利用page模型数值模拟比较得出：从能量消耗方面考虑，温度75℃时和绝对压强在7kPa被认为是干燥印度醋栗薄片的最佳条件^[3]。国内学者王武，刘进杰(2002)等在真空条件下对南瓜片进行干燥时发现：在南瓜片真空干燥无恒速干燥期，干燥速率的变化趋势不随切片厚度、大小、方向和烫漂时间等因素而发生变化，干燥速率的大小受切片厚度的影响显著^[4]。汤慧民、熊华(2005)等研究多种干燥工艺对苦瓜粉品质的影响时，发现在同样的加热温度、加热结构和布料状况条件下，真空干燥使水的沸点降低，传热温差增大，传热效率提高，水分容易蒸发并被及时排除，在达到相同干燥程度时，真空干燥远比常压干燥所需时间少^[5]。由此可以看出：由于所需的结果不同，所以对湿物料干燥要求也是不一样，对水果、蔬菜的干燥方法的研究，更多是基于营养美味的考虑。而污泥的干燥要求是水分完全脱离，有利于工业应用处理，所以根据其特有的性质进行干燥处理。

本文尝试以真空干燥为研究方法对城市污泥进行干燥处理。
1 实验装置及步骤
1．1 物料的准备
实验所用物料来源于大连市春柳河污水处理厂生产出来的污泥。污泥呈黑色，柔软，易塑性，有恶臭味。含水量为84％ 。
1．2 实验装置及操作方法
如图1所示，实验装置由真空干燥箱，真空泵、自制的加热筒、电子天平，智能温控仪表，计算机等组成。真空干燥箱，真空泵来自于长城科工贸有限公司。电子天平是上海生产的具有抗压功能的梅特勒系列天平。其工作流程为：首先关闭真空干燥箱，打开真空泵，设定预定的温度和真空度，待达到稳定后，关闭真空泵打开真空干燥箱，迅速把准备好的物料放到真空干燥箱内的托盘上，关闭真空干燥箱，打开真空泵，开始试验并记录数据。
1．3 试验方法
为了探讨不同真空度和温度对污泥干燥的影响特性，本次实验污泥质量(3．98g)全部相等，选用了三个温度(120℃、105℃、90℃)在大气压(0．00Pa)和不同真空度(0．02MPa、0．04MPa、0．06MPa、0．08MPa)下、柱状污泥(中=6mm、长度40ram)样品进行实验。
记录方法为：每分钟观测记录一次，到最后重量隔10分钟不再发生变化时，认为干燥结束，取出污泥样品，停止干燥。称其最后的重量。计算公式为：



2 结果及分析
2．1 失水百分比曲线
图2中在大气压下，干燥温度为90℃污泥的失水比率曲线阶梯状表现明显。曲线阶梯状下降说明在污泥干燥过程中，表面水分快速干燥完毕后，存在于多孔污泥内部的大空隙、毛细孔中的水向外迁移并不像植物那样有纤维纹路，水分子可以沿着纹路通道向外运动。污泥体积收缩、膨胀及翘曲等变形^[7] 造成了水分输运通路的阻塞，内部的水分子经过短暂的能量蓄积后，在菲克扩散的驱动下，突破或者从临近的裂纹中继续向外扩散。经过下一个阶梯状干燥过程时，污泥必须克服前面干燥完后污泥骨架对水分子运动的粘性阻力，虽然在一定的压力和温度下水分子有足够的能量脱离污泥骨架壁，使其蒸发，但这时的水分蒸发量有所减少，出现了下一阶梯层的发生。这样层层阻隔，污泥的失水比率曲线的阶梯状比较明显。在图2中，真空度为0．02MPa和0．08MPa的失水比率曲线表现出阶梯状逐渐下降的。