Даследаванне характарыстык сушкі камунальнага асадка
Прымаючы абязводжванне шламумуніцыпалітэта раёна Цынпу Ачыстка сцёкавых вод Расліна як сыравіна, у гэтай працы вывучаюцца адрозненні ў характарыстыках асадка да і пасля сушкі з пункту гледжання прамысловага аналізу, мікрамарфалогіі, асноўнага складу і цеплатворнай здольнасці, а таксама прадстаўлены асноўныя дадзеныя для рэалізацыі сушкі і спальвання асадка.
Шлам з'яўляецца пабочным прадуктам працэс ачысткі сцёкавых вод, з высокім утрыманнем вады (звычайна каля 98%), вялікім аб'ёмам, цяжка ўтылізуемымі характарыстыкамі, а склад шламу складаны, ён утрымлівае вялікую колькасць арганічных рэчываў, цяжкіх металаў, соляў, цяжкараскладальных рэчываў і патагенных мікраарганізмаў, яек паразітаў і гэтак далей. З паглыбленнем ачысткі сцёкавых вод разумная апрацоўка і ўтылізацыя шламу набываюць усё большае значэнне, і неачышчаны шлам уяўляе вялікую пагрозу для навакольнага асяроддзя.
Паводле дадзеных Даследчага інстытута E20, больш за палову асадка, які ўтвараецца на ачышчальных збудаваннях, апрацоўваецца і ўтылізуецца на санітарных палігонах, прычым больш за 18% асадка губляецца. Больш за 50% вады ў 80% абязводжанага асадка ўтылізуецца простым метадам сметніка. Гэты метад утылізацыі не толькі прыводзіць да сур'ёзнага другаснага забруджвання навакольнага асяроддзя, але і займае вялікую плошчу, і ў доўгатэрміновай перспектыве не застанецца зямлі для пахавання. Прапанова Апрацоўка асадка і патрабаванні да ўтылізацыі ў «Воднай дзесятцы» і «13-м пяцігадовым плане» спрыялі росту рынку апрацоўкі і ўтылізацыі асадка пры ўмове спрыяльнай палітыкі, а таксама хутка развіваліся адпаведныя тэхналогіі і абсталяванне для апрацоўкі.
«Найлепшыя магчымыя тэхнічныя рэкамендацыі па ачыстцы і ўтылізацыі шламу на ачышчальных збудаваннях» лічаць, што сушка і спальванне шламу — гэта кірунак, які прапагандуе наша краіна ў будучыні. Для таго, каб рэалізаваць сушку і спальванне шламу з высокай эфектыўнасцю і нізкім спажываннем энергіі, неабходна сістэматычна вывучаць характарыстыкі шламу да і пасля сушкі з розных бакоў.
У гэтай працы былі вывучаны характарыстыкі абязводжанага асадку да і пасля сушкі з пункту гледжання базавага аналізу, мікрамарфалогіі, асноўнага складу і цеплатворнай здольнасці, што забяспечыла асноўныя дадзеныя для рэалізацыі сушкі і спальвання асадку.
Эксперыментальнае абсталяванне
Муніцыпальны абязводжванне шламу Сушыцца з дапамогай тонкапластовай сушылкі, а структурная схема тонкаслаёвай сушылкі паказана на малюнку. Тонкапластовая сушыльная машына складаецца з корпуса, ротара і прываднай прылады. Ротар размеркавае дэгідратаваны шлам тонкім пластом на ўнутранай сценцы корпуса і сушыць шлам высокатэмпературнай парай або цеплаправодным алеем у корпусе.
Асноўны аналіз і параўнанне да і пасля сушкі асадка
Перагрэтая пара з тэмпературай 160℃ і ціскам 0,6 МПа падавалася ў тонкаплёнкавую сушылку для высушвання абязводжанага асадка з утрыманнем вільгаці каля 80% да ўтрымання вільгаці менш за 30%. Асад да і пасля сушкі быў шматразова адабраны і прааналізаваны. Вынікі паказалі, што ўтрыманне лятучых рэчываў у асадку пасля сушкі знізілася, а ўтрыманне лятучых рэчываў у сушыльнай аснове знізілася на 4,53%~8,66%. У той жа час утрыманне попелу ў асадку павялічылася, а высокая цеплатворная каштоўнасць сушыльнай асновы знізілася на 0,335~1,15 МДж/кг. Гэта ў асноўным звязана з тым, што ў працэсе тэрмічнай сушкі лятучыя арганічныя злучэнні ў асадку і некаторыя дробныя часціцы асадка разам з вадзяной парай сушкі ператвараюцца ў рэшткавы газ сушкі і трапляюць у наступную секцыю апрацоўкі рэшткавага газу.
Параўнанне мікраструктуры шламу да і пасля сушкі
На наступным малюнку паказана мікраструктура шламу да і пасля сушкі. Як відаць з малюнка, структура шламу да сушкі адносна друзлая, і вялікая колькасць пазаклеткавых палімераў абгорнута і сабрана па-за калоідам, утвараючы відавочную агрэгатную структуру. Такім чынам, звязаная вада, міжпрамежкавая вада і ўнутрыклеткавая вада ў шламе абгорнуты ў шмакі шламу, таму яго далейшае абязводжванне з дапамогай фізічных і хімічных уздзеянняў абцяжарваецца. У параўнанні з шламам пасля сушкі, шлам да сушкі мае больш высокую сітаватасць, большую ўдзельную плошчу паверхні, моцную сціскальнасць, і шмакі шламу могуць быць разбураны пры ўжыванні меншых механічных намаганняў або падачы цяпла. Па меры выпарэння вады з шламу структура шмакаў шламу паступова руйнуецца, утвараючы агрэгатную структуру з шчыльнай паверхневай структурай і паступова памяншаючыміся пустэчамі на малюнку справа. Аднак эфектыўнасць выпарэння вады таксама будзе зніжацца са зніжэннем каэфіцыента пустэч шламу.
Параўнанне складу шламу да і пасля сушкі
На малюнку паказаны вынікі інфрачырвонага спектральнага сканавання да і пасля сушкі асадка. Тыповымі функцыянальнымі групамі сухога асадка з'яўляюцца ў асноўным свабодная H2O, -OH, -CH2, -CH3, араматычнае кольца, C=C, CO, галагенізаваныя вуглевадароды і г.д. Гэта сведчыць аб высокім утрыманні арганічных рэчываў у асадку, і тыпы арганічных рэчываў могуць быць бялком, ліпідамі, крухмалам і цэлюлозай. Даследаванні паказалі, што ўтрыманне бялку ў арганічных рэчывах асадка складае больш за 60%, ліпідаў - каля 20%, крухмалу і цэлюлозы - каля 15%, пры раскладанні гэтых арганічных рэчываў утвараюцца NH3, H2S і ЛОС, а таксама іншыя газы з пахам.
EPS — гэта высокапалімер, які складаецца з бялку, поліцукрыду і невялікай колькасці ліпідаў, нуклеінавых кіслот і гумусу. Выяўленне характэрных для EPS злучэнняў сведчыць аб наяўнасці вялікай колькасці EPS у асадку. Як важны арганічны кампанент асадку, утрыманне EPS вызначае інтэнсіўнасць інфрачырвонага паглынання характэрных функцыянальных груп асадку. Параўноўваючы інфрачырвоныя спектры асадку да і пасля сушкі і выключаючы нязначнае ўмяшанне прымешак у асадку падчас працэсу аналізу, можна ўбачыць, што інтэнсіўнасць інфрачырвонага паглынання асадку да сушкі значна вышэйшая, чым у асадку пасля сушкі. У параўнанні з асадкам да сушкі, спектры асадку пасля сушкі паказалі, што пікі плячэй пры 1654 і 1543 см-1 (C=C), 2924 см-1 (CH) і 1076 см-1 (CO) былі меншымі, што сведчыць аб раскладанні бялковых рэчываў падчас працэсу сушкі асадку. Гэта таксама тлумачыць зніжэнне ўтрымання арганічных рэчываў і лятучых рэчываў пасля сушкі асадку.
Параўнанне ўтрымання вільгаці, арганічных рэчываў і цеплатворнай здольнасці шламу да і пасля сушкі
Арганічнае рэчыва ў асадку з'яўляецца асноўным фактарам каларыйнасці асадку, у той час як вільготнасць асадку таксама аказвае вялікі ўплыў на каларыйнасць. Высокае ўтрыманне вільгаці ў асадку мае нізкую каларыйнасць, што непазбежна ўплывае на спальванне асадку. Акрамя таго, энергія, якая спажываецца сістэмай у працэсе сушкі асадку, у асноўным выкарыстоўваецца для выпарвання вады ў асадку.
Пасля сушкі ўтрыманне арганічных рэчываў у асадку некалькі зменшылася, і адпаведная высокая цеплатворная здольнасць сухой асновы таксама некалькі зменшылася. Была вывучана карэляцыя паміж утрыманнем вільгаці ў асадку і каларыйнасцю, а таксама карэляцыя паміж арганічнымі рэчывамі асадку і каларыйнасцю адпаведна, каэфіцыент карэляцыі паміж зменнымі быў атрыманы з дапамогай лінейнай рэгрэсіі, і быў праведзены карэляцыйны аналіз.
Існуе адмоўная карэляцыя паміж утрыманнем вільгаці ў сухім асадку і яго нізкай каларыйнасцю, якая памяншаецца з павелічэннем утрымання вільгаці. Аднак каэфіцыент карэляцыі паміж утрыманнем вільгаці ў сухім асадку і нізкай каларыйнасцю складае 0,882, а значэнне P F-крытэрыя складае 0,061 пры 95% давернасці. Паколькі значэнне P F-крытэрыя большае за 0,05, утрыманне вільгаці ў сухім асадку не паказвае значнай лінейнай карэляцыі з нізкай каларыйнасцю.
Каэфіцыент карэляцыі паміж утрыманнем арганічных рэчываў у сырым асадку і высокай каларыйнасцю сухой асновы склаў 0,997, а значэнне P для F-крытэрыя складала 0,0033 пры ўзроўні даверу 95%. Значэнне P для F-крытэрыя менш за 0,05, таму ўтрыманне арганічных рэчываў у сырым асадку мае значную карэляцыю з яго высокай каларыйнасцю сухой асновы.
Змест арганічных рэчываў у сухім асадку станоўча карэляваў з высокай каларыйнасцю сухой асновы, прычым высокая каларыйнасць сухой асновы павялічвалася з павелічэннем утрымання арганічных рэчываў. Больш за тое, каэфіцыент карэляцыі паміж утрыманнем арганічных рэчываў у сухім асадку і высокай каларыйнасцю сухога субстрата склаў 0,973, а значэнне P F-крытэрыя складала 0,014 пры ўзроўні даверу 95%. Паколькі значэнне p F-крытэрыя менш за 0,05, можна заўважыць, што існуе значная карэляцыя паміж утрыманнем арганічных рэчываў у сухім асадку і высокай каларыйнасцю сухой асновы.
З вышэйзгаданага аналізу відаць, што каларыйнасць асадка цесна звязана з утрыманнем вільгаці і ўтрыманнем арганічных рэчываў, і існуе значная станоўчая карэляцыя паміж утрыманнем арганічных рэчываў у асадку і каларыйнасцю сухога асадка. Гэта таксама паказвае, што калі для кандыцыянавання і абязводжвання асадка з ачышчальных збудаванняў выкарыстоўваецца вялікая колькасць неарганічных дабавак, хоць гэта можа мець значны эфект абязводжвання, увядзенне вялікай колькасці неарганічных рэчываў не толькі палепшыць нагрузку сістэмы сушкі асадка, але і значна знізіць утрыманне арганічных рэчываў у асадку, што прывядзе да негатыўных наступстваў для наступнай сушкі і спальвання асадка.
Выснова
У гэтай працы былі прааналізаваны характарыстыкі абязводжанага шламу да і пасля сушкі з выкарыстаннем абязводжанага шламу з раёна Цінпу ў Шанхаі ў якасці сыравіны.
(1) Па меры сушкі паверхневая структура шламу паступова закрываецца, зазор паступова памяншаецца, а эфектыўнасць сушкі паступова зніжаецца.
(2) У працэсе сушкі шламу адбываецца невялікае раскладанне арганічных рэчываў, таму ўтрыманне арганічных рэчываў і лятучых рэчываў у шламе пасля сушкі крыху зніжаецца.
(3) Нізкая каларыйнасць шламу адмоўна карэлюе з яго ўтрыманнем вільгаці, але відавочнай лінейнай залежнасці няма; назіралася станоўчая лінейная карэляцыя паміж высокай каларыйнасцю шламу і ўтрыманнем арганічных рэчываў у ім. Такім чынам, неабходна знізіць утрыманне вільгаці ў шламе і паменшыць страты арганічных рэчываў у ім, каб забяспечыць каларыйнасць шламу.