Undersøgelse af tørringsegenskaber for kommunalt slam

Tager afvanding af slamaf Qingpu-distriktets kommunale Spildevandsbehandling Med planter som råmateriale undersøger denne artikel forskellene i slammets egenskaber før og efter tørring ud fra aspekter af industriel analyse, mikromorfologi, grundlæggende sammensætning og brændværdi, og giver grundlæggende data til realisering af tørring og forbrænding af slam.

Slam er et biprodukt af spildevandsbehandlingsproces, med højt vandindhold (generelt omkring 98%), stort volumen, vanskeligt bortskaffelige egenskaber, og slamsammensætningen er kompleks og indeholder et stort antal organiske stoffer, tungmetaller, salte, vanskeligt nedbrydelige stoffer og patogene mikroorganismer, parasitæg og så videre. Med uddybningen af ​​spildevandsrensningsanlægget bliver en rimelig behandling og bortskaffelse af slam stadig vigtigere, og ubehandlet slam er en stor trussel mod miljøet.

Ifølge data fra E20 Research Institute bliver mere end halvdelen af ​​det slam, der genereres af spildevandsanlæg, behandlet og bortskaffet på lossepladser, og mere end 18% af slammet går tabt. Mere end 50% af vandindholdet i 80% af det afvandede slam bortskaffes ved den simple metode med lossepladser. Denne bortskaffelsesmetode har ikke kun alvorlig sekundær miljøforurening, men optager også et stort område, og der vil ikke være noget jord at begrave i det lange løb. Forslaget fra Slambehandling og bortskaffelseskrav i "Water Ten" og "13. femårsplan" har fremmet væksten på markedet for slambehandling og bortskaffelse under forudsætning af gunstige politikker, og den tilhørende behandlingsteknologi og -udstyr har også udviklet sig hurtigt.

"De bedst mulige tekniske retningslinjer for SLAMbehandling og -bortskaffelse i spildevandsrensningsanlæg" mener, at slamtørring og -forbrænding er den retning, som vores land anbefaler i fremtiden. For at realisere slamtørring og -forbrænding med høj effektivitet og lavt energiforbrug er det nødvendigt systematisk at undersøge slammets egenskaber før og efter tørring fra flere vinkler.

I denne artikel blev karakteristikaene for dehydreret slam før og efter tørring undersøgt ud fra aspekter som grundlæggende analyse, mikromorfologi, grundlæggende sammensætning og brændværdi, hvilket gav grundlæggende data til realisering af tørring og forbrænding af slam.

Eksperimentelt udstyr

Den kommunale afvanding af slam Tørres ved hjælp af en tyndfilmstørrer, og strukturdiagrammet for tyndlagstørreren er vist i figur. Tyndfilmstørremaskinen består af en skal, rotor og drivenhed. Rotoren fordeler det dehydrerede slam i et tyndt lag på den indre væg af skalkappen og tørrer slammet med højtemperaturdamp eller varmeledningsolie i kappen.

Grundlæggende analyse og sammenligning før og efter slamtørring

Overophedet damp på 160 ℃ og 0,6 MPa blev ledt ind i tyndfilmstørreren for at tørre det afvandede slam med et fugtighedsindhold på ca. 80 % til et fugtighedsindhold på under 30 %. Slammet før og efter tørring blev udtaget og analyseret flere gange. Resultaterne viste, at slammets indhold af flygtige stoffer blev reduceret efter tørring, og at tørrebasens indhold af flygtige stoffer blev reduceret med 4,53 % ~ 8,66 %. Samtidig steg slammets askeindhold, og tørrebasens høje brændværdi faldt med 0,335 ~ 1,15 MJ/kg. Dette skyldes hovedsageligt, at flygtige organiske forbindelser i slammet og nogle fine slampartikler under termisk tørring bliver til tørrende restgas sammen med den tørrende vanddamp og kommer ind i den efterfølgende restgasbehandlingssektion.

Mikrostruktursammenligning af slam før og efter tørring

Den følgende figur viser slammets mikrostruktur før og efter tørring. Som det kan ses på figuren, er slammets struktur før tørring relativt løs, og et stort antal ekstracellulære polymerer er pakket ind og samlet uden for kolloidet, hvilket danner en tydelig aggregatstruktur. På denne måde er det bundne vand, det interstitielle vand og det intracellulære vand i slammet pakket ind i slamflokken, så det er vanskeligt at dehydrere yderligere gennem fysiske og kemiske påvirkninger. Sammenlignet med slammet efter tørring har slammet før tørring højere porøsitet, et større specifikt overfladeareal, stærk kompressibilitet, og slamflokken kan ødelægges ved at anvende lavere mekanisk kraft eller tilføre varme. Med fordampningen af ​​vand i slammet kollapser slamflokkens struktur gradvist og danner en aggregatstruktur med en tæt overfladestruktur og gradvist krympende hulrum i figuren til højre. Vandfordampningseffektiviteten vil dog også falde med faldet i slammorteringsforholdet.

Sammenligning af slamsammensætning før og efter tørring

Figuren viser resultaterne af infrarød spektral scanningsanalyse før og efter slamtørring. De repræsentative funktionelle grupper i slammets tørre gruppe er hovedsageligt frit H2O, -OH, -CH2, -CH3, aromatisk ring, C=C, CO, halogeneret kulbrinte osv. Det indikerer, at indholdet af organisk stof i slammet er højt, og de organiske stoftyper kan være protein, lipid, stivelse og cellulose. Undersøgelser har vist, at proteinindholdet i slammets organiske stof er mere end 60%, lipid er omkring 20%, stivelse og cellulose er omkring 15%. Nedbrydningen af ​​dette organiske stof vil producere NH3, H2S og VOC'er og andre lugtgasser.

EPS er en højpolymer bestående af protein, polysaccharid og en lille mængde lipider, nukleinsyre og humus. Påvisning af EPS-karakteristiske forbindelser indikerer eksistensen af ​​en stor mængde EPS i slam. Som en vigtig organisk komponent i slam bestemmer EPS-indholdet den infrarøde absorptionsintensitet af slamkarakteristiske funktionelle grupper. Ved at sammenligne slammets infrarøde spektre før og efter tørring og udelukke den subtile interferens fra urenheder i slammet under analyseprocessen kan det ses, at slammets infrarøde absorptionsintensitet før tørring er betydeligt højere end slammets efter tørring. Sammenlignet med slammet før tørring viste slammets spektre efter tørring, at skuldertoppene ved 1654 og 1543 cm-1 (C=C), 2924 cm-1 (CH4) og 1076 cm-1 (CO) var mindre, hvilket indikerede nedbrydning af proteinlignende stoffer under slamtørringsprocessen. Dette forklarer også faldet i indholdet af organisk materiale og indholdet af flygtige stoffer efter slamtørring.

Sammenligning af fugtindhold, organisk materiale og brændværdi i slam før og efter tørring

Det organiske materiale i slammet er den primære kilde til slammets brændværdi, mens slammets fugtindhold også har stor indflydelse på brændværdien. Slammets høje fugtindhold har en lav lav brændværdi, hvilket uundgåeligt vil påvirke slamforbrændingen. Desuden bruges systemets energiforbrug i slamtørringsprocessen primært til at fordampe vandet i slammet.

Indholdet af organisk stof i slammet efter tørring faldt en smule, og den tilsvarende høje kalorieværdi for den tørre base faldt også en smule. Korrelationen mellem slammets fugtighedsindhold og kalorieværdi, og korrelationen mellem slammets organiske stof og kalorieværdi blev undersøgt henholdsvis, og korrelationskoefficienten mellem variablerne blev beregnet ved lineær regression, og korrelationsanalysen blev udført.

Der er en negativ korrelation mellem fugtindholdet i tørt slam og dets lave brændværdi, som falder med stigende fugtindhold. Korrelationskoefficienten mellem fugtindholdet i tørt slam og den lave brændværdi er dog 0,882, og P-værdien for F-testen er 0,061 under 95% konfidens. Da F-testens P-værdi er større end 0,05, viser fugtindholdet i tørt slam ikke en signifikant lineær korrelation med den lave brændværdi.

Korrelationskoefficienten mellem indholdet af organisk stof i råslam og den høje kalorieværdi på tørbasis var 0,997, og P-værdien for F-testen var 0,0033 under konfidensniveauet på 95%. F-testens P-værdi er mindre end 0,05, så indholdet af organisk stof i råslam har en signifikant korrelation med dets høje kalorieværdi på tørbasis.

Indholdet af organisk stof i tørt slam var positivt korreleret med den høje brændværdi af tør base, og den høje brændværdi af tør base steg med stigningen i indholdet af organisk stof. Desuden var korrelationskoefficienten mellem indholdet af organisk stof i tørt slam og den høje brændværdi af tørt substrat 0,973, og P-værdien for F-testen var 0,014 under konfidensniveauet på 95%. Da F-testens p-værdi er mindre end 0,05, kan det ses, at der er en signifikant korrelation mellem indholdet af organisk stof i tørt slam og den høje kalorieværdi af tør base.

Ud fra ovenstående analyse kan det ses, at slammets kalorieværdi er tæt forbundet med fugtindhold og indhold af organisk stof, og der er en signifikant positiv korrelation mellem slammets indhold af organisk stof og slammets kalorieværdi i tørbaseret slam. Dette viser også, at hvis et stort antal uorganiske tilsætningsstoffer anvendes til konditionering og dehydrering af slammet fra spildevandsrensningsanlægget, selvom det kan have en betydelig dehydreringseffekt, vil tilsætning af et stort antal uorganiske stoffer ikke kun forbedre systembelastningen af ​​slamtørringsprocessen, men også reducere slammets indhold af organisk stof betydeligt, hvilket vil have negative virkninger på den efterfølgende slamtørring og forbrænding.

Konklusion

I denne artikel blev karakteristikaene for det dehydrerede slam før og efter tørring analyseret ved at bruge det dehydrerede slam fra Qingpu-distriktet i Shanghai som råmateriale.

(1) Med fremskridtet i tørringen bliver slammets overfladestruktur gradvist tættere, mellemrummet reduceres gradvist, og tørreeffektiviteten reduceres gradvist.

(2) Under tørringsprocessen af ​​slam vil der forekomme en lille mængde organisk materiale, således at indholdet af organisk materiale og flygtige stoffer i slammet efter tørring reduceres en smule.

(3) Slammets lave kalorieværdi er negativt korreleret med dets fugtindhold, men der er ingen tydelig lineær sammenhæng; Der var en positiv lineær korrelation mellem slammets høje kalorieværdi og dets indhold af organisk stof. Derfor er det nødvendigt at reducere slammets fugtindhold og reducere tabet af organisk stof i slammet for at sikre slammets kalorieværdi.