Rannsókn á þurrkunareiginleikum sveitarfélaga

Að taka afvötnunarslamí Qingpu-héraði Skólphreinsun Þessi grein, þar sem planta er hráefni, kannar muninn á eiginleikum seyru fyrir og eftir þurrkun út frá þætti iðnaðargreiningar, örverufræði, grunnsamsetningar og hitagildi og veitir grunngögn til að framkvæma þurrkun og brennslu seyru.

Slam er aukaafurð af skólphreinsunarferli, með hátt vatnsinnihald (almennt um 98%), mikið rúmmál, erfitt að farga eiginleikum og flókin samsetning seyru, sem inniheldur mikið magn af lífrænum efnum, þungmálmum, söltum, erfiðum niðurbrotsefnum og sjúkdómsvaldandi örverum, sníkjudýraeggjum og svo framvegis. Með dýpkun skólphreinsunar er skynsamleg meðhöndlun og förgun seyru sífellt mikilvægari og ómeðhöndlað seyru er mikil ógn við umhverfið.

Samkvæmt gögnum frá E20 rannsóknarstofnuninni er meira en helmingur af seyru sem myndast í skólphreinsistöðvum hreinsaður og fargað á urðunarstað, og meira en 18% af seyrunni tapast. Meira en 50% af vatnsinnihaldi, eða 80% af afvötnuðu seyrunni, er fargað með einföldum urðunarstað. Þessi förgunaraðferð hefur ekki aðeins alvarlega mengun í umhverfinu heldur tekur hún einnig stórt svæði og til lengri tíma litið verður ekkert land til að grafa. Tillaga um Meðhöndlun á seyju og förgunarkröfur í „Vatnsáætluninni um tíu“ og „Þrettánda fimm ára áætluninni“ hafa stuðlað að vexti markaðarins fyrir meðhöndlun og förgun seyru með hagstæðum stefnumótunum, og tengd meðhöndlunartækni og búnaður hafa einnig þróast hratt.

„Bestu mögulegu tæknilegu leiðbeiningarnar um meðhöndlun og förgun SLÚÐU í skólphreinsistöðvum“ telur að þurrkun og brennsla slúðu sé sú stefna sem landið okkar mælir með í framtíðinni. Til að ná fram þurrkun og brennslu slúðu með mikilli skilvirkni og lágri orkunotkun er nauðsynlegt að rannsaka kerfisbundið eiginleika slúðunnar fyrir og eftir þurrkun frá mörgum sjónarhornum.

Í þessari grein voru einkenni þurrkuðs seyru fyrir og eftir þurrkun rannsökuð út frá grunngreiningu, örmorffræði, grunnsamsetningu og hitagildi, sem veitti grunngögn fyrir þurrkun og brennslu seyru.

Tilraunabúnaður

Sveitarfélagið afvötnunarslam er þurrkað með þunnfilmuþurrkara og uppbygging þunnlagsþurrkarans er sýnd á myndinni. Þunnfilmuþurrkari samanstendur af skel, snúningshluta og drifbúnaði. Snúningshlutinn dreifir afþurrkuðu leðjunni í þunnt lag á innvegg skelhlífarinnar og þurrkar leðjuna með háhita gufu eða varmaleiðniolíu í hlífinni.

Grunngreining og samanburður fyrir og eftir þurrkun seyru

Ofhitaður gufa, 160°C og 0,6 MPa, var leiddur í þunnfilmuþurrkara til að þurrka afvötnaða seyruna með rakastigi upp á um 80% niður í rakastig undir 30%. Sýni voru tekin af seyrunni fyrir og eftir þurrkun og greind ítrekað. Niðurstöðurnar sýndu að rokgjörn efni í seyrunni minnkaði eftir þurrkun og rokgjörn efni í þurrkgrunninum um 4,53% ~ 8,66%. Á sama tíma jókst öskuinnihald seyrunnar og hátt hitagildi þurrkgrunnsins minnkaði um 0,335 ~ 1,15 MJ/kg. Þetta er aðallega vegna þess að í hitaþurrkunarferlinu verða rokgjörn lífræn efnasambönd í seyrunni og sumar fínar seyruagnir að þurrkunargasi ásamt þurrkunarvatnsgufunni og fara inn í síðari meðhöndlunarhluta fyrir útgangsgasið.

Samanburður á örbyggingu seyru fyrir og eftir þurrkun

Eftirfarandi mynd sýnir örbyggingu seyrunnar fyrir og eftir þurrkun. Eins og sjá má á myndinni er seyrubyggingin fyrir þurrkun tiltölulega laus og fjöldi utanfrumufjölliða er vafinn og safnaður utan kolloidsins og myndar greinilega samanlagða uppbyggingu. Á þennan hátt er bundið vatn, millivatn og innanfrumuvatn í seyrunni vafið inn í seyruhnoðrann, þannig að erfitt er að þurrka hann frekar með eðlisfræðilegum og efnafræðilegum áhrifum. Í samanburði við seyruna eftir þurrkun hefur seyran fyrir þurrkun meiri gegndræpi, stærra yfirborðsflatarmál, sterka þjöppunarhæfni og seyruhnoðrarnir geta eyðilagst með því að beita minni vélrænum krafti eða hita. Með uppgufun vatns í seyrunni fellur seyruhnoðrunarbyggingin smám saman saman og myndar samanlagða uppbyggingu með þéttri yfirborðsbyggingu og smám saman minnkandi holrúm á myndinni til hægri. Hins vegar mun skilvirkni vatnsuppgufunar einnig minnka með minnkandi holrúmshlutfalli seyrunnar.

Samanburður á samsetningu seyru fyrir og eftir þurrkun

Myndin sýnir niðurstöður innrauðrar litrófsgreiningar fyrir og eftir þurrkun seyru. Dæmigerðir virkir hópar þurrhóps seyrunnar eru aðallega frítt H2O, -OH, -CH2, -CH3, arómatískir hringir, C=C, CO, halógenuð kolvetni, o.s.frv. Þetta bendir til þess að lífrænt efnisinnihald í seyrunni sé hátt og lífrænu efnin geta verið prótein, lípíð, sterkja og sellulósi. Rannsóknir hafa sýnt að próteininnihald lífræns efnis í seyru er meira en 60%, lípíð er um 20%, sterkja og sellulósi er um 15%, og niðurbrot þessa lífræna efnis mun framleiða NH3, H2S og VOC og aðrar lyktarlofttegundir.

EPS er fjölliða með háu innihaldi sem samanstendur af próteini, fjölsykrum og litlu magni af lípíðum, kjarnsýru og humus. Greining á einkennandi EPS-efnasamböndum bendir til þess að mikið magn af EPS sé til staðar í sey. Sem mikilvægur lífrænn þáttur í sey ákvarðar EPS-innihald innrauða frásogsstyrk einkennandi virkra hópa seysins. Með því að bera saman innrauða litróf seyjunnar fyrir og eftir þurrkun og útiloka lúmskar truflanir óhreininda í seyjunni við greiningarferlið, má sjá að innrauða frásogsstyrkur seyjunnar fyrir þurrkun er marktækt hærri en seyjunnar eftir þurrkun. Í samanburði við seyið fyrir þurrkun sýndu litróf seyjunnar eftir þurrkun að öxltopparnir við 1654 og 1543 cm-1 (C=C), 2924 cm-1 (CH4) og 1076 cm-1 (CO) voru minni, sem benti til niðurbrots próteinlíkra efna við þurrkun seyjunnar. Þetta skýrir einnig lækkun á lífrænu efnisinnihaldi og rokgjörnu efnisinnihaldi eftir þurrkun seyjunnar.

Samanburður á rakainnihaldi, lífrænu efni og hitagildi seyru fyrir og eftir þurrkun

Lífræna efnið í seyrunni er aðaluppspretta orkugildis seyrunnar, en rakainnihald seyrunnar hefur einnig mikil áhrif á hana. Hátt rakainnihald seyrunnar hefur lágt og lágt orkugildi, sem óhjákvæmilega hefur áhrif á brennslu seyrunnar. Þar að auki er orkunotkun kerfisins í þurrkunarferli seyrunnar aðallega notuð til að gufa upp vatnið í seyrunni.

Lífrænt efnisinnihald seyrunnar eftir þurrkun lækkaði lítillega og samsvarandi hátt hitagildi þurrefnisins lækkaði einnig lítillega. Fylgni milli rakainnihalds seyrunnar og hitaeiningagildis, og fylgni milli lífræns efnis seyrunnar og hitaeiningagildis voru rannsökuð, talið í sömu röð, og fylgnistuðullinn milli breytanna var fenginn með línulegri aðhvarfsgreiningu og fylgnigreining framkvæmd.

Neikvæð fylgni er milli rakainnihalds þurrs seyru og lágs hitagildis þess, sem lækkar með aukinni rakainnihaldi. Hins vegar er fylgnistuðullinn milli rakainnihalds þurrs seyru og lágs hitagildis 0,882, og P-gildi F-prófsins er 0,061 undir 95% öryggisstigi. Þar sem P-gildi F-prófsins er hærra en 0,05, sýnir rakainnihald þurrs seyru ekki marktæka línulega fylgni við lágt hitagildi.

Fylgnistuðullinn milli lífræns efnisinnihalds í hráu seyru og hás kaloríuinnihalds í þurrefni var 0,997 og p-gildi F-prófsins var 0,0033 undir 95% öryggisstigi. P-gildi F-prófsins er lægra en 0,05, þannig að lífrænt efnisinnihald í hráu seyru hefur marktæka fylgni við hátt kaloríuinnihald þess í þurrefni.

Lífrænt efnisinnihald þurrs leðju tengdist jákvætt háu hitagildi þurrs botns og hátt hitagildi þurrs botns jókst með aukningu á lífrænu efnisinnihaldi. Ennfremur var fylgnistuðullinn milli lífræns efnisinnihalds þurrs leðju og hás hitagildis þurrs undirlags 0,973 og p-gildi F-prófsins var 0,014 undir öryggisstigi 95%. Þar sem p-gildi F-prófsins er lægra en 0,05 má sjá að marktæk fylgni er milli lífræns efnisinnihalds þurrs leðju og hás hitaeiningagildis þurrs botns.

Af ofangreindri greiningu má sjá að hitaeiningargildi seyru er nátengt rakainnihaldi og lífrænu efnisinnihaldi og marktæk jákvæð fylgni er milli lífræns efnisinnihalds seyru og hitaeiningargildis þurrefnis seyru. Þetta sýnir einnig að ef mikið magn ólífrænna aukefna er notað til að meðhöndla og þurrka seyru frá skólphreinsistöðinni, þó það geti haft veruleg áhrif á þurrkanleika, mun innleiðing mikils fjölda ólífrænna efna ekki aðeins bæta kerfisálagið við þurrkun seyru, heldur einnig draga verulega úr lífrænu efnisinnihaldi seyrunnar, sem mun hafa skaðleg áhrif á síðari þurrkun og brennslu seyrunnar.

Niðurstaða

Í þessari grein voru eiginleikar þurrkuðu seyrunnar fyrir og eftir þurrkun greindir með því að nota þurrkuðu seyruna frá Qingpu hverfi í Shanghai sem hráefni.

(1) Með framvindu þurrkunar minnkar yfirborðsbygging seyjunnar smám saman, bilið minnkar smám saman og þurrkunarhagkvæmni minnkar smám saman.

(2) Við þurrkun á seyru verður lítilsháttar niðurbrot lífræns efnis, þannig að innihald lífræns efnis og rokgjörns efnis í seyrunni eftir þurrkun minnkar lítillega.

(3) Lágt hitaeiningargildi seyru er neikvætt í fylgni við rakastig þess, en ekkert augljóst línulegt samband er til staðar; Það var jákvætt línulegt samband milli hás hitaeiningargildis seyru og lífræns efnisinnihalds þess. Þess vegna er nauðsynlegt að lækka rakastig seyrunnar og draga úr tapi lífræns efnis í seyrunni til að tryggja hitaeiningargildi seyrunnar.