Studija o karakteristikama sušenja komunalnog mulja

Uzimajući odvodnjavanje muljaOpćine Qingpu okruga Tretman otpadnih voda Biljka kao sirovina, ovaj rad proučava razlike u karakteristikama mulja prije i poslije sušenja sa aspekta industrijske analize, mikromorfologije, osnovnog sastava i kalorijske vrijednosti, te pruža osnovne podatke za realizaciju sušenja i spaljivanja mulja.

Mulj je nusproizvod proces prečišćavanja otpadnih voda, sa visokim sadržajem vode (obično oko 98%), velikom zapreminom, teško se odlaže, a sastav mulja je složen, sadrži veliki broj organskih supstanci, teških metala, soli, teško razgradivih supstanci i patogenih mikroorganizama, parazitskih jaja i tako dalje. Sa produbljivanjem tretmana otpadnih voda, razuman tretman i odlaganje mulja postaje sve važniji, a netretirani mulj predstavlja veliku prijetnju okolišu.

Prema podacima istraživačkog instituta E20, više od polovine mulja koji generiraju postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda tretira se i odlaže na sanitarnim deponijama, a više od 18% mulja se gubi. Više od 50% sadržaja vode od 80% dehidriranog mulja odlaže se jednostavnom metodom odlaganja na deponiju. Ova metoda odlaganja ne samo da uzrokuje ozbiljno sekundarno zagađenje okoliša, već zauzima i veliku površinu, te dugoročno neće biti zemljišta za zakopavanje. Prijedlog Tretman mulja i zahtjevi za odlaganje u "Vodnom desetku" i "13. petogodišnjem planu" promovirali su rast tržišta tretmana i odlaganja mulja pod uvjetima povoljnih politika, a povezana tehnologija i oprema za tretman također su se brzo razvili.

"Najbolje izvodljive tehničke smjernice za tretman i odlaganje MUTJA u postrojenjima za prečišćavanje otpadnih voda" smatraju da je sušenje i spaljivanje mulja smjer koji naša zemlja zagovara u budućnosti. Da bi se ostvarilo sušenje i spaljivanje mulja s visokom efikasnošću i niskom potrošnjom energije, potrebno je sistematski proučavati karakteristike mulja prije i poslije sušenja iz više uglova.

U ovom radu proučavane su karakteristike dehidriranog mulja prije i poslije sušenja sa aspekata osnovne analize, mikromorfologije, osnovnog sastava i kalorijske vrijednosti, što je pružilo osnovne podatke za realizaciju sušenja i spaljivanja mulja.

Eksperimentalna oprema

Općina odvodnjavanje mulja Suši se pomoću tankoslojne sušilice, a strukturni dijagram tankoslojne sušilice prikazan je na slici. Mašina za sušenje tankim slojem sastoji se od kućišta, rotora i pogonskog uređaja. Rotor nanosi dehidrirani mulj u tanki sloj na unutrašnji zid kućišta i suši mulj pomoću visokotemperaturne pare ili ulja za provođenje topline u kućištu.

Osnovna analiza i poređenje prije i poslije sušenja mulja

Pregrijana para od 160℃ i 0,6 MPa propuštena je u sušač tankog filma kako bi se osušio dehidrirani mulj sa sadržajem vlage od oko 80% do sadržaja vlage manjeg od 30%. Mulj prije i poslije sušenja uzorkovan je i analiziran više puta. Rezultati su pokazali da je sadržaj isparljivih materija u mulju smanjen nakon sušenja, a sadržaj isparljivih materija u bazi za sušenje smanjen je za 4,53%~8,66%. Istovremeno, sadržaj pepela u mulju se povećao, a visoka kalorijska vrijednost baze za sušenje smanjila se za 0,335~1,15 MJ/kg. To je uglavnom zato što se u procesu termičkog sušenja isparljivi organski spojevi u mulju i neke fine čestice mulja zajedno s vodenom parom za sušenje pretvaraju u ostatak plina i ulaze u sljedeći odjeljak za obradu ostataka plina.

Poređenje mikrostrukture mulja prije i poslije sušenja

Sljedeća slika prikazuje mikrostrukturu mulja prije i poslije sušenja. Kao što se može vidjeti na slici, struktura mulja prije sušenja je relativno rastresita, a veliki broj ekstracelularnih polimera je omotan i skupljen izvan koloida, formirajući očiglednu agregatnu strukturu. Na taj način, vezana voda, intersticijska voda i intracelularna voda u mulju su obavijene u flokule mulja, tako da je teško dalje dehidrirati fizičkim i hemijskim djelovanjem. U poređenju sa muljem nakon sušenja, mulj prije sušenja ima veću poroznost, veću specifičnu površinu, jaku kompresibilnost, a flokule mulja se mogu uništiti primjenom manje mehaničke sile ili dovođenjem toplote. Isparavanjem vode iz mulja, struktura flokula mulja se postepeno urušava, formirajući agregatnu strukturu sa čvrstom površinskom strukturom i postepenim smanjenjem šupljina na slici desno. Međutim, efikasnost isparavanja vode će se također smanjivati ​​sa smanjenjem omjera šupljina u mulju.

Poređenje sastava mulja prije i poslije sušenja

Slika prikazuje rezultate analize infracrvenog spektralnog skeniranja prije i nakon sušenja mulja. Reprezentativne funkcionalne grupe suhog mulja su uglavnom slobodna H2O, -OH, -CH2, -CH3, aromatski prsten, C=C, CO, halogenirani ugljikovodici itd. To ukazuje na to da je sadržaj organske tvari u mulju visok, a vrste organske tvari mogu biti proteini, lipidi, škrob i celuloza. Studije su pokazale da je sadržaj proteina u organskoj tvari mulja veći od 60%, lipida oko 20%, škroba i celuloze oko 15%, a razgradnja ovih organskih tvari proizvodi NH3, H2S i VOC-ove te druge mirisne plinove.

EPS je visokopolimer sastavljen od proteina, polisaharida i male količine lipida, nukleinske kiseline i humusa. Detekcija karakterističnih spojeva EPS-a ukazuje na postojanje velike količine EPS-a u mulju. Kao važna organska komponenta mulja, sadržaj EPS-a određuje intenzitet infracrvene apsorpcije karakterističnih funkcionalnih grupa mulja. Poređenjem infracrvenih spektara mulja prije i poslije sušenja i isključivanjem suptilne interferencije nečistoća u mulju tokom procesa analize, može se vidjeti da je intenzitet infracrvene apsorpcije mulja prije sušenja znatno veći od intenziteta infracrvene apsorpcije mulja nakon sušenja. U poređenju sa muljem prije sušenja, spektri mulja nakon sušenja pokazali su da su vrhovi ramena na 1654 i 1543 cm-1 (C=C), 2924 cm-1 (CH) i 1076 cm-1 (CO) bili manji, što ukazuje na razgradnju supstanci sličnih proteinima tokom procesa sušenja mulja. To također objašnjava smanjenje sadržaja organske materije i sadržaja isparljivih materija nakon sušenja mulja.

Poređenje sadržaja vlage, organske materije i kalorijske vrijednosti mulja prije i poslije sušenja

Organska materija u mulju je glavni izvor kalorijske vrijednosti mulja, dok sadržaj vlage u mulju također ima veliki utjecaj na kalorijsku vrijednost. Visok sadržaj vlage u mulju ima nisku kalorijsku vrijednost, što će neminovno utjecati na spaljivanje mulja. Štaviše, potrošnja energije sistema u procesu sušenja mulja uglavnom se koristi za isparavanje vode u mulju.

Sadržaj organske materije u mulju nakon sušenja se neznatno smanjio, a odgovarajuća visoka kalorična vrijednost suhe baze se također neznatno smanjila. Proučavana je korelacija između sadržaja vlage u mulju i kalorijske vrijednosti, odnosno korelacija između organske materije u mulju i kalorijske vrijednosti, a koeficijent korelacije između varijabli dobijen je linearnom regresijom i provedena je korelacijska analiza.

Postoji negativna korelacija između sadržaja vlage u suhom mulju i njegove niske kalorijske vrijednosti, koja se smanjuje s povećanjem sadržaja vlage. Međutim, koeficijent korelacije između sadržaja vlage u suhom mulju i niske kalorijske vrijednosti iznosi 0,882, a P vrijednost F testa je 0,061 pod 95% pouzdanosti. Budući da je P vrijednost F-testa veća od 0,05, sadržaj vlage u suhom mulju ne pokazuje značajnu linearnu korelaciju s niskom kalorijskom vrijednošću.

Koeficijent korelacije između sadržaja organske materije u sirovom mulju i visoke kalorijske vrijednosti suhe baze bio je 0,997, a P vrijednost F testa bila je 0,0033 pod nivoom pouzdanosti od 95%. P vrijednost F testa je manja od 0,05, tako da sadržaj organske materije u sirovom mulju ima značajnu korelaciju s njegovom visokom kalorijskom vrijednošću suhe baze.

Sadržaj organske materije u suhom mulju bio je pozitivno koreliran s visokom kalorijskom vrijednošću suhe baze, a visoka kalorijska vrijednost suhe baze povećavala se s povećanjem sadržaja organske materije. Štaviše, koeficijent korelacije između sadržaja organske materije u suhom mulju i visoke kalorijske vrijednosti suhe podloge bio je 0,973, a P-vrijednost F testa bila je 0,014 pod nivoom pouzdanosti od 95%. Budući da je p-vrijednost F-testa manja od 0,05, može se vidjeti da postoji značajna korelacija između sadržaja organske materije u suhom mulju i visoke kalorijske vrijednosti suhe baze.

Iz gornje analize može se vidjeti da je kalorijska vrijednost mulja usko povezana sa sadržajem vlage i sadržajem organske materije, te da postoji značajna pozitivna korelacija između sadržaja organske materije u mulju i kalorijske vrijednosti suhe baze mulja. Ovo također pokazuje da ako se veliki broj neorganskih aditiva koristi za kondicioniranje i dehidraciju mulja iz postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda, iako može imati značajan efekat dehidracije, uvođenje velikog broja neorganskih supstanci ne samo da će poboljšati opterećenje sistema procesa sušenja mulja, već će i značajno smanjiti sadržaj organske materije u mulju, što će uzrokovati negativne efekte na naknadno sušenje i spaljivanje mulja.

Zaključak

U ovom radu, karakteristike dehidriranog mulja prije i poslije sušenja su analizirane korištenjem dehidriranog mulja iz okruga Qingpu u Šangaju kao sirovine.

(1) S napredovanjem sušenja, površinska struktura mulja se postepeno zatvara, razmak se postepeno smanjuje, a efikasnost sušenja se postepeno smanjuje.

(2) Proces sušenja mulja će dovesti do razgradnje male količine organske materije, tako da se sadržaj organske materije i isparljivih materija u mulju nakon sušenja neznatno smanjuje.

(3) Niska kalorijska vrijednost mulja negativno je korelirana s njegovim sadržajem vlage, ali ne postoji očigledna linearna veza; Postojala je pozitivna linearna korelacija između visoke kalorijske vrijednosti mulja i sadržaja organske tvari u njemu. Stoga je potrebno smanjiti sadržaj vlage u mulju i smanjiti gubitak sadržaja organske tvari u mulju kako bi se osigurala kalorijska vrijednost mulja.