《Journal of Environmental Management》：Recyclable standardized sludge for performance evaluation of low-temperature drying units: Preparation and feasibility verification
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为解决直接使用实际污泥导致空气源热泵污泥干燥系统能效评价不一致的问题，研究人员提出了一种基于标准化污泥的能效测试策略。依据等效模拟原理，采用杨木粉（33?wt%）和石灰石粉（2?wt%）制备标准化污泥，其在挥发性固体（49.18?±?5%）、热值（2424?c
为解决直接使用实际污泥导致空气源热泵污泥干燥系统能效评价不一致的问题，研究人员提出了一种基于标准化污泥的能效测试策略。依据等效模拟原理，采用杨木粉（33?wt%）和石灰石粉（2?wt%）制备标准化污泥，其在挥发性固体（49.18?±?5%）、热值（2424?cal/g?±?5%）、热解行为及水分输运动力学（由双指数方程拟合）方面与实际污泥特性等效。此外，该标准化污泥可在固定含水率（入口65?±?3%，出口20?±?2%）条件下连续重复使用超过15次。研究采用“固定边界-开放工况”的黑箱测试方法，通过比除湿率（Specific Moisture Extraction Rate, SMER）评估能效。中试结果表明，能效随开放工况（风量、温度）变化而波动约12%；SMER具有良好的重现性（变异<5%），并能有效区分不同干燥机组的性能差异。该方法在经济性与适用性方面表现良好，单次测试成本约为455元人民币。本研究为低温污泥干燥机组的能效测试提供了一种基于标准化污泥的新途径。
研究背景
污水处理厂产生的剩余污泥成分复杂、含水率高（>99%），在最终处置前必须进行脱水处理。传统机械脱水（压滤、离心）通常将含水率降至约70%，但填埋或资源化利用要求含水率低于60%，因此亟需高效深度脱水技术。近年来，基于逆卡诺循环原理的低温污泥干燥技术因可利用40–75?°C低温气流并结合热泵回收蒸发潜热，成为重要的深度脱水方式。然而，现有空气源热泵污泥干燥机能效测试标准（如NB/T 10781-2021）多依赖实际污泥现场测试，受限于工况约束及污泥来源的复杂性、批次差异性，导致测试结果缺乏可比性和重复性，难以支撑设备标准化与规模化应用。
研究目的与意义
该研究旨在开发一种可重复使用的标准化污泥介质，并建立与之配套的“固定边界-开放工况”能效测试方法，以解决实际污泥带来的测试不稳定问题。成果发表于《Journal of Environmental Management》，为低温干燥设备的工厂能效检测提供了理论与技术支持。
关键技术方法
研究人员收集了来自电镀、市政、化工、食品加工、印染、养殖及制药等七大行业的84份典型污泥样本，覆盖广东、广西、云南、上海、江苏、湖北等地及A2O、厌氧消化等主流工艺。通过单因素实验优化骨架材料与辅料配比，结合干燥动力学建模与统计学分析，验证了标准化污泥在实际污泥关键理化参数上的等效性，并在中试规模下评估其能效测试的稳定性与区分能力。
研究结果
标准化污泥性能指标
统计分析显示，实际污泥含水率呈正态分布（均值65.82%，95%置信区间63.42%–68.13%），平均蒸发效率存在显著差异。标准化污泥的挥发性固体含量、热值、热解行为与水分输运动力学均与实际污泥相当，且微尘浓度可控，避免在换热器表面积聚影响能效结果。
制备与循环性能
采用杨木粉（33?wt%）和石灰石粉（2?wt%）配方，标准化污泥在入口含水率65?±?3%、出口含水率20?±?2%条件下可稳定循环使用15次以上，成型性能良好，干燥效率稳定。
能效测试方法
“固定边界-开放工况”黑箱测试法将入口与出口含水率设为固定边界，允许温度、风量等工况自由调整。能效指标采用比除湿率（SMER）计算，结果显示SMER在不同工况下波动约12%，但在同一工况下变异小于5%。
机组性能区分能力
测试中，该方法成功识别不同干燥机组之间的能效差异，证明其适用于设备性能比较。
经济性与适用性
单次测试成本约为455元人民币，兼具经济性与可操作性。
结论与讨论
研究表明，基于杨木粉和石灰石粉的标准化污泥可在理化性质、热质传输行为上等效替代实际污泥，配合“固定边界-开放工况”测试策略，显著提升了低温干燥机组能效评价的重复性与可比性。该方法不仅克服了实际污泥批次差异带来的测试不确定性，还降低了测试成本，为行业能效标准化提供了可行路径。未来可在更多类型干燥设备中推广验证，并进一步细化工况参数范围，以提升普适性与精确度。
