Проучване на характеристиките на сушене на общински утайки
Вземайки обезводняване на утайкина община Цинпу Пречистване на отпадъчни води Растението като суровина, тази статия изследва разликите в характеристиките на утайките преди и след сушене от гледна точка на индустриален анализ, микроморфология, основен състав и калоричност и предоставя основни данни за осъществяване на сушене и изгаряне на утайки.
Утайката е страничен продукт от процес на пречистване на отпадъчни води, с високо водно съдържание (обикновено около 98%), голям обем, трудни за изхвърляне характеристики, а съставът на утайките е сложен, съдържащ голям брой органични вещества, тежки метали, соли, трудно разграждащи се вещества и патогенни микроорганизми, паразитни яйца и т.н. С задълбочаването на пречистването на отпадъчните води, разумното третиране и изхвърляне на утайките става все по-важно, а нетретираните утайки представляват голяма заплаха за околната среда.
Според данни на изследователския институт E20, повече от половината от утайките, генерирани от пречиствателните станции за отпадъчни води, се третират и обезвреждат на санитарни депа, като над 18% от утайките се губят. Повече от 50% от водното съдържание на 80% от обезводнените утайки се обезвреждат чрез простия метод на депониране. Този метод на обезвреждане не само води до сериозно вторично замърсяване на околната среда, но и заема голяма площ и в дългосрочен план няма да има земя за погребване. Предложението е... Третиране на утайки и изискванията за обезвреждане във „Водния десет“ и „13-ия петгодишен план“ насърчиха растежа на пазара за третиране и обезвреждане на утайки при условията на благоприятни политики, а свързаните с това технологии и оборудване за третиране също се развиха бързо.
„Най-добрите осъществими технически насоки за третиране и обезвреждане на утайки в пречиствателни станции за отпадъчни води“ смята, че сушенето и изгарянето на утайки е посоката, която нашата страна ще препоръча в бъдеще. За да се реализира сушене и изгаряне на утайки с висока ефективност и ниска консумация на енергия, е необходимо систематично да се изучават характеристиките на утайките преди и след сушене от множество ъгли.
В тази статия са изследвани характеристиките на дехидратираните утайки преди и след сушене от гледна точка на основен анализ, микроморфология, основен състав и калоричност, което е предоставило основни данни за осъществяване на сушене и изгаряне на утайки.
Експериментално оборудване
Общината обезводняване на утайки се суши с помощта на тънкослойна сушилня, а структурната диаграма на тънкослойната сушилня е показана на фигурата. Машината за тънкослойна сушене се състои от корпус, ротор и задвижващо устройство. Роторът разпределя дедехидратираната утайка на тънък слой върху вътрешната стена на кожуха и изсушава утайката чрез високотемпературна пара или топлопроводящо масло в кожуха.
Основен анализ и сравнение преди и след сушене на утайките
Прегрята пара с температура 160℃ и налягане 0.6Mpa беше пропусната през тънкослойната сушилня, за да изсуши обезводнената утайка със съдържание на влага от около 80% до съдържание на влага под 30%. Утайката преди и след сушене беше проба и анализирана многократно. Резултатите показаха, че съдържанието на летливи вещества в утайката е намаляло след сушене, а съдържанието на летливи вещества в сушилната основа е намаляло с 4.53%~8.66%. В същото време съдържанието на пепел в утайката се е увеличило, а високата калоричност на сушилната основа е намаляла с 0.335~1.15MJ/kg. Това се дължи главно на факта, че в процеса на термично сушене летливите органични съединения в утайката и някои фини частици от утайката се превръщат в остатъчен газ от сушенето заедно с водната пара от сушенето и навлизат в следващата секция за обработка на остатъчния газ.
Сравнение на микроструктурата на утайките преди и след сушене
Следващата фигура показва микроструктурата на утайката преди и след сушене. Както може да се види от фигурата, структурата на утайката преди сушене е сравнително рохкава и голям брой извънклетъчни полимери са обвити и събрани извън колоида, образувайки очевидна агрегатна структура. По този начин свързаната вода, интерстициалната вода и вътреклетъчната вода в утайката са обвити във флокулата на утайката, така че е трудно да се дехидратира допълнително чрез физични и химични действия. В сравнение с утайката след сушене, утайката преди сушене има по-висока порьозност, по-голяма специфична повърхност, силна свиваемост и флокулата на утайката може да бъде разрушена чрез прилагане на по-малка механична сила или осигуряване на топлина. С изпаряването на водата в утайката, структурата на флокулата на утайката постепенно се разпада, образувайки агрегатна структура с плътна повърхностна структура и постепенно свиващи се кухини на фигурата вдясно. Въпреки това, ефективността на изпаряване на водата също ще намалее с намаляването на коефициента на кухини в утайката.
Сравнение на състава на утайките преди и след сушене
Фигурата показва резултатите от инфрачервения спектрален сканиращ анализ преди и след изсушаване на утайките. Представителните функционални групи на сухата група на утайките са главно свободна H2O, -OH, -CH2, -CH3, ароматен пръстен, C=C, CO, халогениран въглеводород и др. Това показва, че съдържанието на органична материя в утайките е високо, като видовете органична материя могат да бъдат протеини, липиди, нишесте и целулоза. Проучванията показват, че съдържанието на протеини в органичната материя на утайките е повече от 60%, липидите са около 20%, нишестето и целулозата са около 15%. Разграждането на тези органични вещества ще произведе NH3, H2S и ЛОС, както и други миризливи газове.
EPS е висококачествен полимер, съставен от протеини, полизахариди и малко количество липиди, нуклеинова киселина и хумус. Откриването на характерни за EPS съединения показва наличието на голямо количество EPS в утайките. Като важен органичен компонент на утайките, съдържанието на EPS определя интензитета на инфрачервеното поглъщане на характерните за утайките функционални групи. Чрез сравняване на инфрачервените спектри на утайките преди и след сушене и изключване на фината намеса на примесите в утайките по време на процеса на анализ, може да се види, че интензитетът на инфрачервеното поглъщане на утайките преди сушене е значително по-висок от този на утайките след сушене. В сравнение с утайките преди сушене, спектрите на утайките след сушене показват, че пиковете на раменете при 1654 и 1543 cm-1 (C=C), 2924 cm-1 (CH) и 1076 cm-1 (CO) са по-малки, което показва разлагане на протеиноподобни вещества по време на процеса на сушене на утайките. Това обяснява и намаляването на съдържанието на органични вещества и съдържанието на летливи вещества след сушене на утайките.
Сравнение на съдържанието на влага, органичната материя и калорийността на утайките преди и след сушене
Органичната материя в утайките е основният източник на калорийност на утайките, докато съдържанието на влага в утайките също има голямо влияние върху калорийността. Високото съдържание на влага в утайките има ниска калорийност, което неизбежно ще повлияе на изгарянето на утайките. Освен това, консумацията на енергия от системата в процеса на сушене на утайките се използва главно за изпаряване на водата в утайките.
Съдържанието на органична материя в утайката след изсушаване леко намаля, а съответната висока калоричност на сухата основа също леко намаля. Изследвани са съответно корелацията между съдържанието на влага в утайката и калорийната стойност, както и корелацията между органичната материя в утайката и калорийната стойност, като коефициентът на корелация между променливите беше получен чрез линейна регресия и беше извършен корелационен анализ.
Съществува отрицателна корелация между съдържанието на влага в сухите утайки и тяхната ниска калоричност, която намалява с увеличаване на съдържанието на влага. Коефициентът на корелация между съдържанието на влага в сухите утайки и ниската калоричност обаче е 0,882, а P-стойността на F-теста е 0,061 под 95% доверие. Тъй като P-стойността на F-теста е по-голяма от 0,05, съдържанието на влага в сухите утайки не показва значителна линейна корелация с ниската калоричност.
Коефициентът на корелация между съдържанието на органична материя в суровите утайки и високата калорична стойност на сухата основа е 0,997, а P-стойността на F-теста е 0,0033 при ниво на доверие от 95%. P-стойността на F-теста е по-малка от 0,05, така че съдържанието на органична материя в суровите утайки има значителна корелация с високата им калорична стойност на сухата основа.
Съдържанието на органично вещество в сухата утайка е положително корелирано с високата калоричност на сухата основа, а високата калоричност на сухата основа се увеличава с увеличаване на съдържанието на органично вещество. Освен това, коефициентът на корелация между съдържанието на органично вещество в сухата утайка и високата калоричност на сухия субстрат е 0,973, а P-стойността на F-теста е 0,014 под ниво на доверие от 95%. Тъй като p-стойността на F-теста е по-малка от 0,05, може да се види, че има значителна корелация между съдържанието на органично вещество в сухата утайка и високата калоричност на сухата основа.
От горния анализ може да се види, че калорийната стойност на утайките е тясно свързана със съдържанието на влага и съдържанието на органични вещества и съществува значителна положителна корелация между съдържанието на органични вещества в утайките и калорийната стойност на сухата основа на утайките. Това също показва, че ако се използват голям брой неорганични добавки за кондициониране и дехидратация на утайките от пречиствателната станция за отпадъчни води, въпреки че може да окаже значителен дехидратационен ефект, въвеждането на голям брой неорганични вещества не само ще подобри натоварването на системата от процеса на сушене на утайките, но и значително ще намали съдържанието на органични вещества в утайките, което ще окаже неблагоприятно въздействие върху последващото сушене и изгаряне на утайките.
Заключение
В тази статия са анализирани характеристиките на дехидратираната утайка преди и след сушене, като като суровина са използвани дехидратирани утайки от район Цинпу в Шанхай.
(1) С напредването на сушенето повърхностната структура на утайката постепенно се затваря, разстоянието между тях постепенно намалява и ефективността на сушене постепенно намалява.
(2) Процесът на сушене на утайките ще доведе до разлагане на малко количество органична материя, така че съдържанието на органична материя и летливи вещества в утайките след изсушаване леко ще намалее.
(3) Ниската калорична стойност на утайките е отрицателно корелирана със съдържанието им на влага, но няма очевидна линейна връзка; Наблюдавана е положителна линейна корелация между високата калорична стойност на утайките и съдържанието им на органични вещества. Следователно е необходимо да се намали съдържанието на влага в утайките и да се намали загубата на органични вещества в тях, за да се гарантира калоричността на утайките.