Studija o karakteristikama sušenja komunalnog mulja

Uzimajući odvodnjavanje muljaopćine Qingpu okruga Pročišćavanje otpadnih voda Biljka kao sirovina, ovaj rad proučava razlike u karakteristikama mulja prije i nakon sušenja s aspekata industrijske analize, mikromorfologije, osnovnog sastava i kalorijske vrijednosti, te pruža osnovne podatke za realizaciju sušenja i spaljivanja mulja.

Mulj je nusprodukt proces pročišćavanja otpadnih voda, s visokim udjelom vode (obično oko 98%), velikim volumenom, teško ga je odložiti, a sastav mulja je složen, sadrži veliki broj organskih tvari, teških metala, soli, teško razgradivih tvari i patogenih mikroorganizama, parazitskih jaja i tako dalje. S produbljivanjem pročišćavanja otpadnih voda, razumna obrada i odlaganje mulja sve je važnije, a netretirani mulj predstavlja veliku prijetnju okolišu.

Prema podacima istraživačkog instituta E20, više od polovice mulja koji nastaje u postrojenjima za pročišćavanje otpadnih voda obrađuje se i zbrinjava na sanitarnim odlagalištima, a više od 18% mulja se gubi. Više od 50% sadržaja vode od 80% dehidriranog mulja zbrinjava se jednostavnom metodom odlaganja na odlagališta. Ova metoda zbrinjavanja ne samo da uzrokuje ozbiljno sekundarno onečišćenje okoliša, već zauzima i veliko područje te dugoročno neće biti zemljišta za zakopavanje. Prijedlog Obrada mulja i zahtjevi za odlaganje u "Vodnom desetku" i "13. petogodišnjem planu" potaknuli su rast tržišta obrade i odlaganja mulja pod uvjetima povoljnih politika, a povezana tehnologija i oprema za obradu također su se brzo razvili.

"Najbolje izvedive tehničke smjernice za obradu i odlaganje MUTJA u uređajima za pročišćavanje otpadnih voda" smatraju da je sušenje i spaljivanje mulja smjer koji naša zemlja zagovara u budućnosti. Kako bi se ostvarilo sušenje i spaljivanje mulja s visokom učinkovitošću i niskom potrošnjom energije, potrebno je sustavno proučavati karakteristike mulja prije i nakon sušenja iz više kutova.

U ovom radu proučavane su karakteristike dehidriranog mulja prije i nakon sušenja s 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. Stroj za sušenje tankim slojem sastoji se od plašta, rotora i pogonskog uređaja. Rotor nanosi dehidrirani talog u tanki sloj na unutarnju stijenku plašta plašta i suši talog pomoću visokotemperaturne pare ili ulja za provođenje topline u plaštu.

Osnovna analiza i usporedba prije i poslije sušenja mulja

Pregrijana para od 160 ℃ i 0,6 MPa propuštena je u tankoslojnu sušilicu kako bi se osušio dehidrirani mulj s udjelom vlage od oko 80% do udjela vlage manjeg od 30%. Mulj prije i nakon sušenja uzorkovan je i analiziran više puta. Rezultati su pokazali da je sadržaj hlapljivih tvari u mulju smanjen nakon sušenja, a sadržaj hlapljivih tvari u bazi za sušenje smanjen je za 4,53% do 8,66%. Istovremeno, sadržaj pepela u mulju se povećao, a visoka kalorijska vrijednost baze za sušenje smanjila se za 0,335 do 1,15 MJ/kg. To je uglavnom zato što se tijekom termičkog sušenja hlapljivi organski spojevi u mulju i neke fine čestice mulja zajedno s vodenom parom za sušenje pretvaraju u ostatak plina koji se suši i ulaze u sljedeći odjeljak za obradu ostataka plina.

Usporedba mikrostrukture mulja prije i nakon sušenja

Sljedeća slika prikazuje mikrostrukturu mulja prije i nakon sušenja. Kao što se može vidjeti na slici, struktura mulja prije sušenja je relativno rahla, a veliki broj izvanstaničnih polimera je omotan i skupljen izvan koloida, tvoreći očitu agregatnu strukturu. Na taj način, vezana voda, intersticijska voda i unutarstanična voda u mulju su omotane u flokule mulja, tako da je teško dalje dehidrirati fizičkim i kemijskim djelovanjem. U usporedbi s muljem nakon sušenja, mulj prije sušenja ima veću poroznost, veću specifičnu površinu, jaku kompresiju, a flokule mulja mogu se uništiti primjenom manje mehaničke sile ili dovođenjem topline. Isparavanjem vode u mulju, struktura flokula mulja postupno se urušava, formirajući agregatnu strukturu s čvrstom površinskom strukturom i postupnim smanjenjem šupljina na slici desno. Međutim, učinkovitost isparavanja vode također će se smanjivati ​​sa smanjenjem omjera šupljina u mulju.

Usporedba sastava mulja prije i poslije sušenja

Slika prikazuje rezultate analize infracrvenog spektralnog skeniranja prije i nakon sušenja mulja. Reprezentativne funkcionalne skupine suhe skupine mulja uglavnom su slobodna H2O, -OH, -CH2, -CH3, aromatski prsten, C=C, CO, halogenirani ugljikovodik 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 proizvodit će NH3, H2S i VOC-ove te druge plinove neugodnih mirisa.

EPS je visokopolimer sastavljen od proteina, polisaharida i male količine lipida, nukleinske kiseline i humusa. Detekcija spojeva karakterističnih za EPS ukazuje na postojanje velike količine EPS-a u mulju. Kao važna organska komponenta mulja, sadržaj EPS-a određuje intenzitet infracrvene apsorpcije karakterističnih funkcionalnih skupina mulja. Usporedbom infracrvenih spektara mulja prije i nakon sušenja i isključivanjem suptilne interferencije nečistoća u mulju tijekom procesa analize, može se vidjeti da je intenzitet infracrvene apsorpcije mulja prije sušenja znatno veći od intenziteta infracrvene apsorpcije mulja nakon sušenja. U usporedbi s 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 tvari sličnih proteinima tijekom procesa sušenja mulja. To također objašnjava smanjenje sadržaja organske tvari i sadržaja hlapljivih tvari nakon sušenja mulja.

Usporedba sadržaja vlage, organske tvari i kalorijske vrijednosti mulja prije i nakon sušenja

Organska tvar u mulju glavni je 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 neizbježno utjecati na spaljivanje mulja. Štoviše, potrošnja energije sustava u procesu sušenja mulja uglavnom se koristi za isparavanje vode u mulju.

Sadržaj organske tvari u mulju nakon sušenja neznatno se smanjio, a odgovarajuća visoka kalorična vrijednost suhe baze također se neznatno smanjila. Proučavana je korelacija između sadržaja vlage u mulju i kalorijske vrijednosti, odnosno korelacija između organske tvari u mulju i kalorijske vrijednosti, a koeficijent korelacije između varijabli dobiven 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 iznosi 0,061 ispod 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 tvari u sirovom mulju i visoke kalorijske vrijednosti suhe tvari bio je 0,997, a P-vrijednost F testa bila je 0,0033 pod razinom pouzdanosti od 95%. P-vrijednost F testa je manja od 0,05, tako da sadržaj organske tvari u sirovom mulju ima značajnu korelaciju s njegovom visokom kalorijskom vrijednošću suhe tvari.

Sadržaj organske tvari 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 tvari. Štoviše, koeficijent korelacije između sadržaja organske tvari u suhom mulju i visoke kalorijske vrijednosti suhe podloge bio je 0,973, a P-vrijednost F-testa bila je 0,014 pod razinom pouzdanosti od 95%. Budući da je p-vrijednost F-testa manja od 0,05, može se vidjeti da postoji značajna korelacija između sadržaja organske tvari u suhom mulju i visoke kalorijske vrijednosti suhe baze.

Iz gornje analize može se vidjeti da je kalorijska vrijednost mulja usko povezana s udjelom vlage i udjelom organske tvari, te da postoji značajna pozitivna korelacija između udjela organske tvari u mulju i kalorijske vrijednosti suhe baze mulja. To također pokazuje da ako se za kondicioniranje i dehidraciju mulja iz uređaja za pročišćavanje otpadnih voda koristi veliki broj anorganskih aditiva, iako može imati značajan učinak dehidracije, uvođenje velikog broja anorganskih tvari ne samo da će poboljšati opterećenje sustava procesa sušenja mulja, već će i značajno smanjiti udio organske tvari u mulju, što će uzrokovati negativne učinke na naknadno sušenje i spaljivanje mulja.

Zaključak

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

(1) S napretkom sušenja, površinska struktura mulja se postupno zatvara, razmak se postupno smanjuje, a učinkovitost sušenja se postupno smanjuje.

(2) Procesom sušenja mulja dolazi do razgradnje male količine organske tvari, tako da se sadržaj organske tvari i hlapljivih tvari u mulju nakon sušenja neznatno smanjuje.

(3) Niska kalorijska vrijednost mulja negativno je korelirana s njegovim sadržajem vlage, ali ne postoji očita 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.