Μελέτη για τα χαρακτηριστικά ξήρανσης της αστικής ιλύος
Λαμβάνοντας το αφυδάτωση λάσπηςτης Δημοτικής Περιοχής Qingpu Επεξεργασία λυμάτων Λαμβάνοντας υπόψη το φυτό ως πρώτη ύλη, η παρούσα εργασία μελετά τις διαφορές στα χαρακτηριστικά της ιλύος πριν και μετά την ξήρανση από την άποψη της βιομηχανικής ανάλυσης, της μικρομορφολογίας, της βασικής σύνθεσης και της θερμαντικής αξίας, και παρέχει βασικά δεδομένα για την πραγματοποίηση της ξήρανσης και της αποτέφρωσης της ιλύος.
Η λάσπη είναι ένα υποπροϊόν της διαδικασία επεξεργασίας λυμάτων, με υψηλή περιεκτικότητα σε νερό (γενικά περίπου 98%), μεγάλο όγκο, δύσκολο στην απόρριψη των χαρακτηριστικών, και η σύνθεση της λάσπης είναι πολύπλοκη, που περιέχει μεγάλο αριθμό οργανικών ουσιών, βαρέων μετάλλων, αλάτων, δύσκολων στην αποικοδόμηση ουσιών και παθογόνων μικροοργανισμών, παρασιτικών αυγών κ.ο.κ. Με την εμβάθυνση της επεξεργασίας λυμάτων, η λογική επεξεργασία και απόρριψη της λάσπης είναι ολοένα και πιο σημαντική, και η ακατέργαστη λάσπη αποτελεί μεγάλη απειλή για το περιβάλλον.
Σύμφωνα με τα στοιχεία του Ερευνητικού Ινστιτούτου E20, περισσότερο από το ήμισυ της λάσπης που παράγεται από τις μονάδες επεξεργασίας λυμάτων υποβάλλεται σε επεξεργασία και απορρίπτεται σε χώρους υγειονομικής ταφής, και περισσότερο από το 18% της λάσπης χάνεται. Περισσότερο από το 50% της περιεκτικότητας σε νερό του 80% της αφυδατωμένης λάσπης απορρίπτεται με την απλή μέθοδο της υγειονομικής ταφής. Αυτή η μέθοδος διάθεσης όχι μόνο έχει σοβαρή δευτερογενή περιβαλλοντική ρύπανση, αλλά καταλαμβάνει επίσης μεγάλη έκταση και μακροπρόθεσμα δεν θα υπάρχει γη για ταφή. Η πρόταση... Επεξεργασία λάσπης και οι απαιτήσεις διάθεσης στο "Water Ten" και στο "13ο Πενταετές Σχέδιο" έχουν προωθήσει την ανάπτυξη της αγοράς επεξεργασίας και διάθεσης ιλύος υπό την προϋπόθεση ευνοϊκών πολιτικών, και η σχετική τεχνολογία και ο εξοπλισμός επεξεργασίας έχουν επίσης αναπτυχθεί ραγδαία.
Το "The best fixable technical guidelines for SLUDGE processing and deposit in laboring facilities" πιστεύει ότι η ξήρανση και η αποτέφρωση της λάσπης είναι η κατεύθυνση που υποστηρίζει η χώρα μας στο μέλλον. Προκειμένου να επιτευχθεί η ξήρανση και η αποτέφρωση της λάσπης με υψηλή απόδοση και χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, είναι απαραίτητο να μελετηθούν συστηματικά τα χαρακτηριστικά της λάσπης πριν και μετά την ξήρανση από πολλαπλές οπτικές γωνίες.
Στην παρούσα εργασία, μελετήθηκαν τα χαρακτηριστικά της αφυδατωμένης ιλύος πριν και μετά την ξήρανση από την άποψη της βασικής ανάλυσης, της μικρομορφολογίας, της βασικής σύνθεσης και της θερμαντικής αξίας, τα οποία παρείχαν βασικά δεδομένα για την πραγματοποίηση της ξήρανσης και της αποτέφρωσης της ιλύος.
Πειραματικός εξοπλισμός
Ο δημοτικός αφυδάτωση λάσπης Ξηραίνεται χρησιμοποιώντας έναν ξηραντήρα λεπτής μεμβράνης και το δομικό διάγραμμα του ξηραντήρα λεπτής στρώσης φαίνεται στο Σχήμα. Η μηχανή ξήρανσης λεπτής μεμβράνης αποτελείται από κέλυφος, ρότορα και κινητήρια διάταξη. Ο ρότορας απλώνει την αφυδατωμένη λάσπη σε ένα λεπτό στρώμα στο εσωτερικό τοίχωμα του περιβλήματος και ξηραίνει τη λάσπη με τον ατμό υψηλής θερμοκρασίας ή το λάδι αγωγιμότητας θερμότητας στο περίβλημα.
Βασική ανάλυση και σύγκριση πριν και μετά την ξήρανση της ιλύος
Ο υπερθερμασμένος ατμός των 160℃ και 0,6Mpa διοχετεύθηκε στον ξηραντήρα λεπτής μεμβράνης για να ξηρανθεί η αφυδατωμένη λάσπη με περιεκτικότητα σε υγρασία περίπου 80% σε περιεκτικότητα υγρασίας μικρότερη από 30%. Η λάσπη πριν και μετά την ξήρανση δειγματίστηκε και αναλύθηκε πολλές φορές. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η περιεκτικότητα σε πτητικά της λάσπης μειώθηκε μετά την ξήρανση και η περιεκτικότητα σε πτητικά της βάσης ξήρανσης μειώθηκε κατά 4,53%~8,66%. Ταυτόχρονα, η περιεκτικότητα σε τέφρα της λάσπης αυξήθηκε και η υψηλή θερμιδική αξία της βάσης ξήρανσης μειώθηκε κατά 0,335~1,15MJ/kg. Αυτό οφείλεται κυρίως στο γεγονός ότι κατά τη διαδικασία θερμικής ξήρανσης, οι πτητικές οργανικές ενώσεις στη λάσπη και ορισμένα λεπτά σωματίδια λάσπης γίνονται το αέριο ουράς ξήρανσης μαζί με τους υδρατμούς ξήρανσης και εισέρχονται στο επόμενο τμήμα επεξεργασίας αερίου ουράς.
Σύγκριση μικροδομής λάσπης πριν και μετά την ξήρανση
Το ακόλουθο σχήμα δείχνει τη μικροδομή της λάσπης πριν και μετά την ξήρανση. Όπως φαίνεται από το σχήμα, η δομή της λάσπης πριν από την ξήρανση είναι σχετικά χαλαρή και ένας μεγάλος αριθμός εξωκυτταρικών πολυμερών τυλίγεται και συγκεντρώνεται έξω από το κολλοειδές, σχηματίζοντας μια εμφανή δομή συσσωματωμάτων. Με αυτόν τον τρόπο, το δεσμευμένο νερό, το ενδιάμεσο νερό και το ενδοκυτταρικό νερό στη λάσπη τυλίγονται στην κροκίδα λάσπης, έτσι ώστε να είναι δύσκολο να αφυδατωθεί περαιτέρω μέσω φυσικών και χημικών δράσεων. Σε σύγκριση με τη λάσπη μετά την ξήρανση, η λάσπη πριν από την ξήρανση έχει υψηλότερο πορώδες, μεγαλύτερη ειδική επιφάνεια, ισχυρή συμπιεστότητα και η κροκίδα λάσπης μπορεί να καταστραφεί με την εφαρμογή χαμηλότερης μηχανικής δύναμης ή την παροχή θερμότητας. Με την εξάτμιση του νερού στη λάσπη, η δομή της κροκίδας λάσπης σταδιακά καταρρέει, σχηματίζοντας μια δομή συσσωματωμάτων με σφιχτή επιφανειακή δομή και συρρικνώνοντας σταδιακά τα κενά στο σχήμα στα δεξιά. Ωστόσο, η απόδοση εξάτμισης νερού θα μειωθεί επίσης με τη μείωση του λόγου κενών λάσπης.
Σύγκριση σύνθεσης λάσπης πριν και μετά την ξήρανση
Το σχήμα δείχνει τα αποτελέσματα της ανάλυσης φασματικής σάρωσης υπέρυθρης ακτινοβολίας πριν και μετά την ξήρανση της λάσπης. Οι αντιπροσωπευτικές λειτουργικές ομάδες της ξηρής ομάδας της λάσπης είναι κυρίως ελεύθερο H2O, -OH, -CH2, -CH3, αρωματικός δακτύλιος, C=C, CO, αλογονωμένος υδρογονάνθρακας, κ.λπ. Αυτό δείχνει ότι η περιεκτικότητα σε οργανική ύλη στη λάσπη είναι υψηλή και οι τύποι οργανικής ύλης μπορεί να είναι πρωτεΐνες, λιπίδια, άμυλο και κυτταρίνη. Μελέτες έχουν δείξει ότι η περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη της οργανικής ύλης της λάσπης είναι μεγαλύτερη από 60%, τα λιπίδια είναι περίπου 20%, το άμυλο και η κυτταρίνη είναι περίπου 15%. Η αποσύνθεση αυτών των οργανικών υλών θα παράγει NH3, H2S και ΠΟΕ και άλλα οσμητικά αέρια.
Το EPS είναι ένα πολυμερές υψηλής περιεκτικότητας που αποτελείται από πρωτεΐνη, πολυσακχαρίτη και μια μικρή ποσότητα λιπιδίων, νουκλεϊκού οξέος και χούμου. Η ανίχνευση χαρακτηριστικών ενώσεων του EPS υποδεικνύει την ύπαρξη μεγάλης ποσότητας EPS στη λάσπη. Ως σημαντικό οργανικό συστατικό της λάσπης, η περιεκτικότητα σε EPS καθορίζει την ένταση απορρόφησης υπέρυθρης ακτινοβολίας των χαρακτηριστικών λειτουργικών ομάδων της λάσπης. Συγκρίνοντας τα φάσματα υπέρυθρης ακτινοβολίας της λάσπης πριν και μετά την ξήρανση και εξαιρώντας την ανεπαίσθητη παρεμβολή των ακαθαρσιών στη λάσπη κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ανάλυσης, μπορεί να φανεί ότι η ένταση απορρόφησης υπέρυθρης ακτινοβολίας της λάσπης πριν και μετά την ξήρανση είναι σημαντικά υψηλότερη από αυτή της λάσπης μετά την ξήρανση. Σε σύγκριση με τη λάσπη πριν από την ξήρανση, τα φάσματα της λάσπης μετά την ξήρανση έδειξαν ότι οι κορυφές των ώμων στα 1654 και 1543 cm-1 (C=C), 2924 cm-1 (CH3) και 1076 cm-1 (CO3) ήταν μικρότερες, γεγονός που υποδηλώνει την αποσύνθεση πρωτεϊνικών ουσιών κατά τη διαδικασία ξήρανσης της λάσπης. Αυτό εξηγεί επίσης τη μείωση της περιεκτικότητας σε οργανική ύλη και της περιεκτικότητας σε πτητική ύλη μετά την ξήρανση της λάσπης.
Σύγκριση της περιεκτικότητας σε υγρασία, της οργανικής ύλης και της θερμαντικής αξίας της ιλύος πριν και μετά την ξήρανση
Η οργανική ύλη στην ιλύ είναι ο κύριος παράγοντας θερμαντικής αξίας της ιλύος, ενώ η περιεκτικότητα σε υγρασία της ιλύος έχει επίσης μεγάλη επίδραση στην θερμαντική αξία. Η υψηλή περιεκτικότητα σε υγρασία της ιλύος έχει χαμηλή θερμαντική αξία, η οποία αναπόφευκτα θα επηρεάσει την αποτέφρωση της ιλύος. Επιπλέον, η κατανάλωση ενέργειας του συστήματος στη διαδικασία ξήρανσης της ιλύος χρησιμοποιείται κυρίως για την εξάτμιση του νερού στην ιλύ.
Η περιεκτικότητα σε οργανική ύλη της ιλύος μετά την ξήρανση μειώθηκε ελαφρώς, και η αντίστοιχη υψηλή θερμαντική αξία της ξηρής βάσης μειώθηκε επίσης ελαφρώς. Μελετήθηκε η συσχέτιση μεταξύ της περιεκτικότητας σε υγρασία της ιλύος και της θερμιδικής αξίας, καθώς και η συσχέτιση μεταξύ της οργανικής ύλης της ιλύος και της θερμιδικής αξίας αντίστοιχα, και ο συντελεστής συσχέτισης μεταξύ των μεταβλητών υπολογίστηκε με γραμμική παλινδρόμηση και πραγματοποιήθηκε ανάλυση συσχέτισης.
Υπάρχει αρνητική συσχέτιση μεταξύ της περιεκτικότητας σε υγρασία της ξηρής ιλύος και της χαμηλής θερμαντικής της αξίας, η οποία μειώνεται με την αύξηση της περιεκτικότητας σε υγρασία. Ωστόσο, ο συντελεστής συσχέτισης μεταξύ της περιεκτικότητας σε υγρασία της ξηρής ιλύος και της χαμηλής θερμαντικής αξίας είναι 0,882 και η τιμή P του τεστ F είναι 0,061 με εμπιστοσύνη 95%. Δεδομένου ότι η τιμή P του τεστ F είναι μεγαλύτερη από 0,05, η περιεκτικότητα σε υγρασία της ξηρής ιλύος δεν παρουσιάζει σημαντική γραμμική συσχέτιση με τη χαμηλή θερμαντική αξία.
Ο συντελεστής συσχέτισης μεταξύ της περιεκτικότητας σε οργανική ύλη της ακατέργαστης ιλύος και της υψηλής θερμιδικής αξίας της ξηρής βάσης ήταν 0,997 και η τιμή P του τεστ F ήταν 0,0033 κάτω από το επίπεδο εμπιστοσύνης του 95%. Η τιμή P του τεστ F είναι μικρότερη από 0,05, επομένως η περιεκτικότητα σε οργανική ύλη της ακατέργαστης ιλύος έχει σημαντική συσχέτιση με την υψηλή θερμιδική αξία της ξηρής βάσης.
Η περιεκτικότητα σε οργανική ύλη της ξηρής ιλύος συσχετίστηκε θετικά με την υψηλή θερμαντική αξία της ξηρής βάσης, και η υψηλή θερμαντική αξία της ξηρής βάσης αυξήθηκε με την αύξηση της περιεκτικότητας σε οργανική ύλη. Επιπλέον, ο συντελεστής συσχέτισης μεταξύ της περιεκτικότητας σε οργανική ύλη της ξηρής ιλύος και της υψηλής θερμαντικής αξίας του ξηρού υποστρώματος ήταν 0,973, και η τιμή P του τεστ F ήταν 0,014 κάτω από το επίπεδο εμπιστοσύνης του 95%. Δεδομένου ότι η τιμή p του τεστ F είναι μικρότερη από 0,05, μπορεί να φανεί ότι υπάρχει σημαντική συσχέτιση μεταξύ της περιεκτικότητας σε οργανική ύλη της ξηρής ιλύος και της υψηλής θερμιδικής αξίας της ξηρής βάσης.
Από την παραπάνω ανάλυση, φαίνεται ότι η θερμιδική αξία της ιλύος σχετίζεται στενά με την περιεκτικότητα σε υγρασία και την περιεκτικότητα σε οργανική ύλη, και υπάρχει σημαντική θετική συσχέτιση μεταξύ της περιεκτικότητας σε οργανική ύλη της ιλύος και της θερμιδικής αξίας της ξηρής βάσης της ιλύος. Αυτό δείχνει επίσης ότι εάν χρησιμοποιηθεί μεγάλος αριθμός ανόργανων προσθέτων για την προετοιμασία και την αφυδάτωση της ιλύος από τη μονάδα επεξεργασίας λυμάτων, αν και μπορεί να έχει σημαντικό αποτέλεσμα αφυδάτωσης, η εισαγωγή μεγάλου αριθμού ανόργανων ουσιών όχι μόνο θα βελτιώσει το φορτίο του συστήματος της διαδικασίας ξήρανσης της ιλύος, αλλά και θα μειώσει σημαντικά την περιεκτικότητα της ιλύος σε οργανική ύλη, γεγονός που θα προκαλέσει αρνητικές επιπτώσεις στην επακόλουθη ξήρανση και αποτέφρωση της ιλύος.
Σύναψη
Σε αυτή την εργασία, αναλύθηκαν τα χαρακτηριστικά της αφυδατωμένης λάσπης πριν και μετά την ξήρανση χρησιμοποιώντας την αφυδατωμένη λάσπη από την περιοχή Qingpu της Σαγκάης ως πρώτη ύλη.
(1) Με την πρόοδο της ξήρανσης, η επιφανειακή δομή της λάσπης σταδιακά κλείνει, το κενό μειώνεται σταδιακά και η απόδοση ξήρανσης μειώνεται σταδιακά.
(2) Η διαδικασία ξήρανσης της λάσπης θα προκαλέσει μικρή ποσότητα αποσύνθεσης οργανικής ύλης, έτσι ώστε η περιεκτικότητα της λάσπης σε οργανική ύλη και πτητική ύλη μετά την ξήρανση να μειωθεί ελαφρώς.
(3) Η χαμηλή θερμιδική αξία της ιλύος συσχετίζεται αρνητικά με την περιεκτικότητά της σε υγρασία, αλλά δεν υπάρχει εμφανής γραμμική σχέση. Υπήρξε θετική γραμμική συσχέτιση μεταξύ της υψηλής θερμιδικής αξίας της ιλύος και της περιεκτικότητάς της σε οργανική ύλη. Επομένως, είναι απαραίτητο να μειωθεί η περιεκτικότητα σε υγρασία της ιλύος και να μειωθεί η απώλεια οργανικής ύλης στη ιλύ, ώστε να διασφαλιστεί η θερμιδική αξία της ιλύος.