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清洗净化是固体废弃物有效资源化利用的重要环节之一。本论文以含油污泥和废弃塑料为重点研究对象,采用绿色环保的两相流介质对废弃物进行清洗回收,重点针对不同类型废弃物的不同特点,开发了相应的清洗工艺,阐述了净化机理,初步构建了两相流中固体废弃物的清洗净化系统,为不同类型废弃物的清洗提供了新的方法与途径。本论文主要结论如下: (1)通过对胜利油田联合站储泥池含油污泥特性的研究,发现表层油泥含油量为93%,而底层油泥含有更多的水和固体杂质。油、水、固三相理化性质的分析表明储泥池中油泥分层现象的产生可能由于不同组分油泥的汇入和长时间油泥组分的自然沉积。蒸汽辅助浮选技术可快速分离高含油量的表层油泥。通过实验和数值计算的方法阐释了蒸汽辅助浮选的机理:蒸汽潜热的释放能够对油泥起到快速降粘的作用,而蒸汽的高动态压强能够对油泥产生强烈的表面扰动,二者共同促进了表层油泥的自发上浮过程。 (2)蒸汽喷射能够很好地实现分层油泥中油品的回收和净化。蒸汽温度和蒸汽油泥比的提高可增加油品的回收效果。综合考虑油品回收和经济成本,优选的操作条件为300℃和6∶1的蒸汽油泥比。在此条件下,油泥中92%的油品可在5分钟内得到回收,82%的金属杂质得到去除。利用层流两相流模型和湍流两相流模型,通过COMSOL软件数值模拟,揭示了油品回收净化的机理:高温高动压的蒸汽射流能改善油泥的流动性,加速油的自发浮选;同时,蒸汽射流对浮起的油层有强烈的分散作用,有利于油品中的杂质向周围水介质的扩散,从而实现油品回收和净化的双重效果。 (3)针对固态废弃物,研制了干式清洗设备,确立了气固两相流化介质中废弃塑料的无水清洗方法。使用模式塑料定量研究了不同操作参数对清洗效果的影响,发现当表观气体速度、床层高度和搅拌速度分别为0.6-0.8m/s、25-40mm和60-90rpm时,10分钟的流化清洗可以获得理想的清洗效果。与传统的碱式水洗相比,气固流化清洗能够实现相同的视觉外观和污垢去除率。表面微观形貌、元素分布和润湿性的分析结果表明,气固流化清洗能够很好的去除表面污垢,但摩擦产生的静电力会吸附一些细小粉末。基于实验现象和微观力学阐述了清洗的机理:气固流化和搅拌的耦合作用对于实现干式清洗起到关键作用,塑料膜片得到了充分的碰撞和摩擦,克服了污垢的粘附力,从而使污垢脱落,污垢在介质的摩擦传递作用下得到转移和扩散,固相颗粒的吸附作用和流化气相的吹除作用也有助于污垢的清除。 (4)以北京市垃圾填埋场和鄂尔多斯市垃圾处理厂的废弃塑料为实际样品,通过施加抗静电剂,在搅拌气固流化床的作用下,达到了理想的干式清洗效果,一次清洗的整体清洗率达到93.6%,两次清洗的整体清洗率达到98.0%,接近于碱式水洗的清洗效果。该塑料干式清洗工艺可以在不消耗水和清洗剂的条件下完全达到塑料再生料的清洁度要求,不需要额外的干燥和污水处理设备,清洗介质可循环使用,降低了塑料回收的生产成本。该工艺尤其适合于干旱缺水地区。