Tanulmány a települési iszap szárítási jellemzőiről
A víztelenítő iszapa Qingpu kerületi önkormányzat Szennyvízkezelés A növényt, mint nyersanyagot vizsgáló tanulmány az iszap szárítás előtti és utáni jellemzőinek különbségeit vizsgálja ipari elemzés, mikromorfológia, alapösszetétel és fűtőérték szempontjából, és alapvető adatokat szolgáltat az iszap szárításának és elégetésének megvalósításához.
Az iszap mellékterméke szennyvízkezelési folyamat, magas víztartalommal (általában körülbelül 98%), nagy térfogatú, nehezen ártalmatlanítható, jellemzői vannak, és az iszap összetétele összetett, nagyszámú szerves anyagot, nehézfémeket, sókat, nehezen lebontható anyagokat és kórokozó mikroorganizmusokat, parazita petéket stb. tartalmaz. A szennyvíztisztítás elmélyülésével az iszap ésszerű kezelése és ártalmatlanítása egyre fontosabbá válik, és a kezeletlen iszap nagy veszélyt jelent a környezetre.
Az E20 Kutatóintézet adatai szerint a szennyvíztisztító telepeken keletkező iszap több mint felét kezelik és ártalmatlanítják hulladéklerakókban, és az iszap több mint 18%-a elvész. A víztelenített iszap 80%-ának víztartalmából több mint 50%-ot hulladéklerakás egyszerű módszerével ártalmatlanítanak. Ez az ártalmatlanítási módszer nemcsak súlyos másodlagos környezeti szennyezéssel jár, hanem nagy területet is elfoglal, és hosszú távon nem lesz földterület, amelyet eltemethetnénk. A javaslat... Iszapkezelés A "Víz Tíz" és a "13. ötéves terv" ártalmatlanítási követelményei kedvező politikák mellett elősegítették az iszapkezelési és -ártalmatlanítási piac növekedését, és a kapcsolódó kezelési technológia és berendezések is gyorsan fejlődtek.
„A szennyvíztisztító telepen történő ISZAPKEZELÉSRE és -ártalmatlanításra vonatkozó legjobb megvalósítható műszaki irányelvek” című dokumentum úgy véli, hogy az iszapszárítás és -égetés az országunk által a jövőben szorgalmazott irány. Az iszapszárítás és -égetés nagy hatékonyságú és alacsony energiafogyasztású megvalósításához szükséges az iszap szárítás előtti és utáni jellemzőinek szisztematikus vizsgálata több szempontból.
Ebben a cikkben a szárított iszap szárítás előtti és utáni jellemzőit vizsgáltuk alapvető analízis, mikromorfológia, alapvető összetétel és fűtőérték szempontjából, amelyek alapvető adatokat szolgáltattak az iszap szárításának és elégetésének megvalósításához.
Kísérleti berendezések
Az önkormányzat víztelenítő iszap vékonyréteg-szárítóval szárítják, és a vékonyréteg-szárító szerkezeti ábrája az ábrán látható. A vékonyréteg-szárító gép héjból, rotorból és meghajtóberendezésből áll. A rotor a dehidratált iszapot vékony rétegben teríti szét a héjköpeny belső falán, és a köpenyben lévő magas hőmérsékletű gőz vagy hővezető olaj segítségével szárítja az iszapot.
Alapvető elemzés és összehasonlítás iszapszárítás előtt és után
160 ℃-os, 0,6 MPa nyomású, túlhevített gőzt vezettek a vékonyréteg-szárítóba, hogy a víztelenített, körülbelül 80%-os nedvességtartalmú iszapot 30% alatti nedvességtartalomra szárítsák. A szárítás előtti és utáni iszapot többször mintának vették és elemezték. Az eredmények azt mutatták, hogy az iszap illékonyanyag-tartalma szárítás után csökkent, a szárító alap illékonyanyag-tartalma pedig 4,53%-kal ~ 8,66%-kal csökkent. Ugyanakkor az iszap hamutartalma nőtt, a szárító alap magas fűtőértéke pedig 0,335~1,15 MJ/kg-mal csökkent. Ez főként annak köszönhető, hogy a termikus szárítás során az iszapban található illékony szerves vegyületek és néhány finom iszaprészecske a szárító vízgőzzel együtt a szárítási véggázzá válik, és bekerül a következő véggázkezelő szakaszba.
Az iszap mikroszerkezetének összehasonlítása szárítás előtt és után
A következő ábra az iszap mikroszerkezetét mutatja szárítás előtt és után. Amint az ábrán látható, a szárítás előtti iszapszerkezet viszonylag laza, és nagyszámú extracelluláris polimer tekeredik be és gyűlik össze a kolloidon kívül, egyértelmű aggregátumszerkezetet alkotva. Ily módon a kötött víz, az intersticiális víz és az intracelluláris víz az iszapelyhekbe tekeredik, így nehezebben dehidratálódik fizikai és kémiai hatásokkal. A szárítás utáni iszappal összehasonlítva a szárítás előtti iszap nagyobb porozitással, nagyobb fajlagos felülettel, erős összenyomhatósággal rendelkezik, és az iszapelyhek kisebb mechanikai erő alkalmazásával vagy hőközléssel megsemmisíthetők. Az iszapban lévő víz elpárolgásával az iszapelyhek szerkezete fokozatosan összeomlik, egy szoros felületű aggregátumszerkezetet képezve, amelynek üregei fokozatosan csökkennek a jobb oldali ábrán. A víz elpárolgási hatékonysága azonban az iszapüreg-arány csökkenésével is csökken.
Az iszap összetételének összehasonlítása szárítás előtt és után
Az ábra az iszapszárítás előtti és utáni infravörös spektrális pásztázó elemzés eredményeit mutatja. Az iszapszárítás reprezentatív funkciós csoportjai főként a szabad H2O, -OH, -CH2, -CH3, aromás gyűrű, C=C, CO, halogénezett szénhidrogén stb. Ez azt jelzi, hogy az iszap szervesanyag-tartalma magas, és a szerves anyag típusai lehetnek fehérje, lipid, keményítő és cellulóz. Tanulmányok kimutatták, hogy az iszap szerves anyagának fehérjetartalma meghaladja a 60%-ot, lipidtartalma körülbelül 20%, keményítő- és cellulóztartalma körülbelül 15%, ezen szerves anyagok bomlása NH3-at, H2S-t, VOC-kat és egyéb szaggázokat termel.
Az EPS egy nagy polimer összetételű anyag, amely fehérjéből, poliszacharidból, valamint kis mennyiségű lipidből, nukleinsavból és humuszból áll. Az EPS jellemző vegyületeinek kimutatása nagy mennyiségű EPS jelenlétére utal az iszapban. Az iszap fontos szerves összetevőjeként az EPS-tartalom meghatározza az iszap jellemző funkciós csoportjainak infravörös abszorpciós intenzitását. Az iszap szárítás előtti és utáni infravörös spektrumának összehasonlításával, és az iszapban lévő szennyeződések finom interferenciájának kizárásával az elemzési folyamat során látható, hogy az iszap szárítás előtti infravörös abszorpciós intenzitása szignifikánsan magasabb, mint a szárítás utáni iszapé. A szárítás előtti iszaphoz képest a szárítás utáni iszap spektruma azt mutatta, hogy az 1654 és 1543 cm⁻¹ (C=C), 2924 cm⁻¹ (CH₄) és 1076 cm⁻¹ (CO₂) vállcsúcsok kisebbek voltak, ami a fehérjeszerű anyagok bomlását jelezte az iszapszárítási folyamat során. Ez magyarázza a szervesanyag-tartalom és az illékonyanyag-tartalom csökkenését iszapszárítás után.
Az iszap nedvességtartalmának, szervesanyag-tartalmának és fűtőértékének összehasonlítása szárítás előtt és után
Az iszapban található szerves anyag a fő forrása az iszap fűtőértékének, míg az iszap nedvességtartalma is nagy hatással van a fűtőértékre. Az iszap magas nedvességtartalma alacsony fűtőértékkel jár, ami elkerülhetetlenül befolyásolja az iszap elégetését. Ezenkívül az iszapszárítási folyamat során a rendszer energiafogyasztása főként az iszapban lévő víz elpárologtatására megy el.
A szárítás utáni iszap szervesanyag-tartalma kismértékben csökkent, és a szárazanyag-alapanyag ennek megfelelő magas fűtőértéke is kismértékben csökkent. Vizsgálták az iszap nedvességtartalma és a kalóriaérték, valamint az iszap szervesanyag-tartalma és a kalóriaérték közötti korrelációt, és a változók közötti korrelációs együtthatót lineáris regresszióval meghatározták, majd korrelációanalízist végeztek.
A száraz iszap nedvességtartalma és alacsony fűtőértéke között negatív korreláció van, amely a nedvességtartalom növekedésével csökken. A száraz iszap nedvességtartalma és az alacsony fűtőérték közötti korrelációs együttható azonban 0,882, az F-próba P-értéke pedig 0,061 95%-os megbízhatósági szint mellett. Mivel az F-próba P-értéke nagyobb, mint 0,05, a száraz iszap nedvességtartalma nem mutat szignifikáns lineáris korrelációt az alacsony fűtőértékkel.
A nyersiszap szervesanyag-tartalma és a szárazanyag magas kalóriaértéke közötti korrelációs együttható 0,997 volt, az F-próba P-értéke pedig 0,0033, 95%-os konfidenciaszint alatt. Az F-próba P-értéke kisebb, mint 0,05, tehát a nyersiszap szervesanyag-tartalma szignifikáns korrelációt mutat a szárazanyag magas kalóriaértékével.
A száraz iszap szervesanyag-tartalma pozitív korrelációt mutatott a száraz alapanyag magas fűtőértékével, és a száraz alapanyag magas fűtőértéke a szervesanyag-tartalom növekedésével nőtt. Továbbá a száraz iszap szervesanyag-tartalma és a száraz szubsztrátum magas fűtőértéke közötti korrelációs együttható 0,973 volt, az F-próba p-értéke pedig 0,014 volt 95%-os konfidenciaszint alatt. Mivel az F-próba p-értéke kisebb, mint 0,05, látható, hogy szignifikáns korreláció van a száraz iszap szervesanyag-tartalma és a száraz alapanyag magas kalóriaértéke között.
A fenti elemzésből látható, hogy az iszap fűtőértéke szorosan összefügg a nedvességtartalommal és a szervesanyag-tartalommal, és jelentős pozitív korreláció van az iszap szervesanyag-tartalma és az iszap szárazanyag-alapjának fűtőértéke között. Ez azt is mutatja, hogy ha nagyszámú szervetlen adalékanyagot használnak a szennyvíztisztító telepről származó iszap kondicionálásához és víztelenítéséhez, bár jelentős víztelenítő hatást gyakorolhatnak, a nagyszámú szervetlen anyag bevezetése nemcsak az iszapszárítási folyamat rendszerterhelését javítja, hanem jelentősen csökkenti az iszap szervesanyag-tartalmát is, ami káros hatással lesz a későbbi iszapszárításra és -égetésre.
Következtetés
Ebben a tanulmányban a szárított iszap szárítás előtti és utáni jellemzőit elemeztük, nyersanyagként a sanghaji Csingpu kerületből származó szárított iszapot használva.
(1) A szárítás előrehaladtával az iszap felületi szerkezete fokozatosan bezárul, a rés fokozatosan csökken, és a szárítási hatékonyság fokozatosan csökken.
(2) Az iszap szárítási folyamata során kis mennyiségű szerves anyag bomlik le, így az iszap szervesanyag- és illékonyanyag-tartalma szárítás után kissé csökken.
(3) Az iszap alacsony fűtőértéke negatív korrelációt mutat a nedvességtartalmával, de nincs egyértelmű lineáris összefüggés; Pozitív lineáris korreláció volt az iszap magas fűtőértéke és szervesanyag-tartalma között. Ezért az iszap fűtőértékének biztosítása érdekében csökkenteni kell az iszap nedvességtartalmát és a szervesanyag-tartalom csökkenését.