მუნიციპალური ნალექის გაშრობის მახასიათებლების შესწავლა

აღება წყლის გაშრობის ნალექიცინგპუს რაიონის მუნიციპალური კანალიზაციის გამწმენდი მცენარეული მასალის, როგორც ნედლეულის გათვალისწინებით, ეს ნაშრომი შეისწავლის ნალექის მახასიათებლებს შორის განსხვავებებს გაშრობამდე და გაშრობის შემდეგ სამრეწველო ანალიზის, მიკრომორფოლოგიის, ძირითადი შემადგენლობისა და კალორიულობის ასპექტებიდან და გვაწვდის ძირითად მონაცემებს ნალექის გაშრობისა და დაწვის რეალიზაციისთვის.

ნალექი არის თანაპროდუქტი კანალიზაციის გამწმენდი პროცესი, მაღალი წყლის შემცველობით (ზოგადად დაახლოებით 98%), დიდი მოცულობით, ძნელად გასატანი მახასიათებლებით და ნალექის რთული შემადგენლობით, რომელიც შეიცავს დიდი რაოდენობით ორგანულ ნივთიერებებს, მძიმე მეტალებს, მარილებს, ძნელად დასაშლელ ნივთიერებებს და პათოგენურ მიკროორგანიზმებს, პარაზიტულ კვერცხებს და ა.შ. ჩამდინარე წყლების გამწმენდი ნაგებობების გაღრმავებასთან ერთად, ნალექის გონივრული დამუშავება და განადგურება სულ უფრო მნიშვნელოვანი ხდება, ხოლო დაუმუშავებელი ნალექი დიდ საფრთხეს უქმნის გარემოს.

E20 კვლევითი ინსტიტუტის მონაცემებით, კანალიზაციის გამწმენდი ნაგებობების მიერ წარმოქმნილი ნალექის ნახევარზე მეტი იწმინდება და იყრება სანიტარული ნაგავსაყრელების მეშვეობით, ხოლო ნალექის 18%-ზე მეტი იკარგება. გამომშრალი ნალექის 80%-ის წყლის შემცველობის 50%-ზე მეტი იყრება ნაგავსაყრელის მარტივი მეთოდით. ​​განთავსების ეს მეთოდი არა მხოლოდ სერიოზულ გარემოს მეორად დაბინძურებას იწვევს, არამედ დიდ ფართობს იკავებს და გრძელვადიან პერსპექტივაში დასამარხად მიწა აღარ დარჩება. წინადადება... ნალექის დამუშავება და „წყლის ათეულში“ და „მე-13 ხუთწლიან გეგმაში“ განკარგვის მოთხოვნებმა ხელი შეუწყო ნალექის დამუშავებისა და განკარგვის ბაზრის ზრდას ხელსაყრელი პოლიტიკის პირობებში, ასევე სწრაფად განვითარდა მასთან დაკავშირებული დამუშავების ტექნოლოგია და აღჭურვილობა.

„ნალექის გამწმენდ ნაგებობებში ნალექის დამუშავებისა და განადგურების საუკეთესო ტექნიკური სახელმძღვანელო პრინციპები“ მიიჩნევს, რომ ნალექის გაშრობა და დაწვა ჩვენი ქვეყნის მიერ მომავალში აღიარებული მიმართულებაა. ნალექის გაშრობისა და დაწვის მაღალი ეფექტურობითა და დაბალი ენერგომოხმარებით განხორციელების მიზნით, აუცილებელია სისტემატურად შევისწავლოთ ნალექის მახასიათებლები გაშრობამდე და გაშრობის შემდეგ მრავალი კუთხიდან.

ამ ნაშრომში შესწავლილი იქნა დეჰიდრატირებული ნალექის მახასიათებლები გაშრობამდე და გაშრობის შემდეგ ძირითადი ანალიზის, მიკრომორფოლოგიის, ძირითადი შემადგენლობისა და კალორიულობის ასპექტებიდან, რამაც მოგვცა ძირითადი მონაცემები ნალექის გაშრობისა და დაწვის რეალიზაციისთვის.

ექსპერიმენტული აღჭურვილობა

მუნიციპალური წყლის გაშრობის ნალექი თხელფენოვანი საშრობის გამოყენებით შრება, ხოლო თხელფენოვანი საშრობის სტრუქტურული დიაგრამა ნაჩვენებია ნახაზზე. თხელფენოვანი საშრობი მანქანა შედგება გარსის, როტორისა და მამოძრავებელი მოწყობილობისგან. როტორი დეჰიდრატირებულ შლამს გარსის შიდა კედელზე თხელ ფენად ანაწილებს და შლამს გარსში არსებული მაღალი ტემპერატურის ორთქლით ან თბოგამტარობის ზეთით აშრობს.

ძირითადი ანალიზი და შედარება ნალექის გაშრობამდე და გაშრობის შემდეგ

160℃ ტემპერატურისა და 0.6 მპა წნევის გადახურებული ორთქლი შეჰყავდათ თხელაფიშან საშრობში, რათა გამომშრალი ნალექი, რომლის ტენიანობა დაახლოებით 80%-ს შეადგენდა, გაშრობის შემდეგ 30%-ზე ნაკლები ყოფილიყო. გაშრობამდე და გაშრობის შემდეგ ნალექი მრავალჯერ იქნა აღებული და გაანალიზებული. შედეგებმა აჩვენა, რომ გაშრობის შემდეგ ნალექის აქროლადი შემცველობა შემცირდა, ხოლო საშრობი ფუძის აქროლადი შემცველობა - 4.53%-დან 8.66%-მდე. ამავდროულად, ნალექის ფერფლის შემცველობა გაიზარდა, ხოლო საშრობი ფუძის მაღალი კალორიულობა შემცირდა 0.335~1.15 მჯ/კგ-მდე. ეს ძირითადად იმით არის განპირობებული, რომ თერმული გაშრობის პროცესში, ნალექში არსებული აქროლადი ორგანული ნაერთები და ზოგიერთი წვრილი ნალექის ნაწილაკი საშრობი წყლის ორთქლთან ერთად საშრობი აირად იქცევა და შემდგომ კუდის აირის დამუშავების განყოფილებაში ხვდება.

ნალექის მიკროსტრუქტურის შედარება გაშრობამდე და გაშრობის შემდეგ

შემდეგ ნახაზზე ნაჩვენებია ნალექის მიკროსტრუქტურა გაშრობამდე და გაშრობის შემდეგ. როგორც ნახაზიდან ჩანს, გაშრობამდე ნალექის სტრუქტურა შედარებით ფხვიერია და კოლოიდის გარეთ დიდი რაოდენობით უჯრედგარე პოლიმერებია შეფუთული და გროვდება, რაც აშკარა აგრეგატულ სტრუქტურას ქმნის. ამ გზით, ნალექში შეკრული წყალი, ინტერსტიციული წყალი და უჯრედშიდა წყალი ნალექის ფლოკშია გახვეული, რის გამოც ფიზიკური და ქიმიური მოქმედებებით მისი შემდგომი გაუწყლოება რთულია. გაშრობის შემდეგ ნალექთან შედარებით, გაშრობამდე ნალექს აქვს უფრო მაღალი ფორიანობა, უფრო დიდი სპეციფიკური ზედაპირის ფართობი, ძლიერი შეკუმშვადობა და ნალექის ფლოკის განადგურება შესაძლებელია უფრო დაბალი მექანიკური ძალის გამოყენებით ან სითბოს მიწოდებით. შლამში წყლის აორთქლებისას, ნალექის ფლოკის სტრუქტურა თანდათან იშლება, ქმნის მკვრივი ზედაპირის სტრუქტურის მქონე აგრეგატულ სტრუქტურას და თანდათან ამცირებს სიცარიელეებს (მარჯვნივ მოცემულ ნახაზზე). თუმცა, წყლის აორთქლების ეფექტურობა ასევე შემცირდება ნალექის სიცარიელის კოეფიციენტის შემცირებასთან ერთად.

ნალექის შემადგენლობის შედარება გაშრობამდე და გაშრობის შემდეგ

ნახაზზე ნაჩვენებია ინფრაწითელი სპექტრული სკანირების ანალიზის შედეგები ნალექის გაშრობამდე და გაშრობის შემდეგ. ნალექის მშრალი ჯგუფის წარმომადგენლობითი ფუნქციური ჯგუფები ძირითადად თავისუფალი H2O, -OH, -CH2, -CH3, არომატული რგოლი, C=C, CO, ჰალოგენირებული ნახშირწყალბადები და ა.შ. ეს მიუთითებს, რომ ნალექში ორგანული ნივთიერების შემცველობა მაღალია და ორგანული ნივთიერების ტიპები შეიძლება იყოს ცილა, ლიპიდი, სახამებელი და ცელულოზა. კვლევებმა აჩვენა, რომ ნალექის ორგანულ ნივთიერებაში ცილის შემცველობა 60%-ზე მეტია, ლიპიდები დაახლოებით 20%, სახამებელი და ცელულოზა დაახლოებით 15%, ამ ორგანული ნივთიერებების დაშლა წარმოქმნის NH3, H2S და VOC-ებს და სხვა სუნის გამომწვევ აირებს.

EPS არის მაღალი შემცველობის პოლიმერი, რომელიც შედგება ცილის, პოლისაქარიდის და მცირე რაოდენობით ლიპიდების, ნუკლეინის მჟავისა და ჰუმუსისგან. EPS-ის დამახასიათებელი ნაერთების აღმოჩენა მიუთითებს შლამში EPS-ის დიდი რაოდენობით არსებობაზე. როგორც შლამის მნიშვნელოვანი ორგანული კომპონენტი, EPS-ის შემცველობა განსაზღვრავს შლამის დამახასიათებელი ფუნქციური ჯგუფების ინფრაწითელი შთანთქმის ინტენსივობას. გაშრობამდე და გაშრობის შემდეგ შლამის ინფრაწითელი სპექტრების შედარებით და ანალიზის პროცესში შლამში მინარევების უმნიშვნელო ჩარევის გამორიცხვით, ჩანს, რომ გაშრობამდე შლამის ინფრაწითელი შთანთქმის ინტენსივობა მნიშვნელოვნად მაღალია, ვიდრე გაშრობის შემდეგ შლამის. გაშრობამდე შლამთან შედარებით, გაშრობის შემდეგ შლამის სპექტრებმა აჩვენა, რომ მხრის პიკები 1654 და 1543 სმ-1 (C=C), 2924 სმ-1 (CH4) და 1076 სმ-1 (CO2) უფრო მცირე იყო, რაც მიუთითებს ცილის მსგავსი ნივთიერებების დაშლაზე შლამის გაშრობის პროცესში. ეს ასევე ხსნის ორგანული ნივთიერებების და აქროლადი ნივთიერებების შემცველობის შემცირებას შლამის გაშრობის შემდეგ.

ნალექის ტენიანობის, ორგანული ნივთიერებების და კალორიულობის შედარება გაშრობამდე და გაშრობის შემდეგ

ნალექში არსებული ორგანული ნივთიერება ნალექის კალორიულობის მთავარი წყაროა, ხოლო ნალექის ტენიანობას ასევე დიდი გავლენა აქვს კალორიულობაზე. ნალექის მაღალ ტენიანობას აქვს დაბალი კალორიულობა, რაც გარდაუვლად იმოქმედებს ნალექის დაწვაზე. გარდა ამისა, ნალექის გაშრობის პროცესში სისტემის ენერგიის მოხმარება ძირითადად გამოიყენება შლამში არსებული წყლის აორთქლებისთვის.

გაშრობის შემდეგ ნალექში ორგანული ნივთიერების შემცველობა ოდნავ შემცირდა და მშრალი ფუძესთან დაკავშირებული შესაბამისი მაღალი კალორიფიკაციის მნიშვნელობაც ოდნავ შემცირდა. შესაბამისად, შესწავლილი იქნა ნალექის ტენიანობასა და კალორიულობას შორის კორელაცია, ასევე ნალექის ორგანულ ნივთიერებასა და კალორიულობას შორის კორელაცია, ხოლო ცვლადებს შორის კორელაციის კოეფიციენტი მიღებული იქნა წრფივი რეგრესიის მეთოდით და ჩატარდა კორელაციის ანალიზი.

მშრალი ნალექის ტენიანობასა და მის დაბალ კალორიულობას შორის უარყოფითი კორელაციაა, რომელიც ტენიანობის შემცველობის ზრდასთან ერთად მცირდება. თუმცა, მშრალი ნალექის ტენიანობასა და დაბალ კალორიულობას შორის კორელაციის კოეფიციენტი 0.882-ია, ხოლო F ტესტის P მნიშვნელობა 0.061-ია 95%-იანი სანდოობის შემთხვევაში. რადგან F-ტესტის P მნიშვნელობა 0.05-ზე მეტია, მშრალი ნალექის ტენიანობა დაბალ კალორიულობასთან მნიშვნელოვან წრფივ კორელაციას არ ავლენს.

ნედლი ნალექის ორგანული ნივთიერების შემცველობასა და მშრალი ბაზის მაღალკალორიულობას შორის კორელაციის კოეფიციენტი იყო 0.997, ხოლო F ტესტის P მნიშვნელობა იყო 0.0033 95%-იანი სანდოობის დონის ქვემოთ. F ტესტის P მნიშვნელობა 0.05-ზე ნაკლებია, ამიტომ ნედლი ნალექის ორგანული ნივთიერების შემცველობას მნიშვნელოვანი კორელაცია აქვს მის მშრალი ბაზის მაღალკალორიულობასთან.

მშრალი ნალექის ორგანული ნივთიერებების შემცველობა დადებითად კორელირებული იყო მშრალი ფუძის მაღალ კალორიულობასთან და მშრალი ფუძის მაღალი კალორიულობა იზრდებოდა ორგანული ნივთიერებების შემცველობის ზრდასთან ერთად. გარდა ამისა, მშრალი ნალექის ორგანული ნივთიერებების შემცველობასა და მშრალი სუბსტრატის მაღალ კალორიულობას შორის კორელაციის კოეფიციენტი იყო 0.973, ხოლო F ტესტის P მნიშვნელობა იყო 0.014 95%-იანი სანდოობის დონის ქვეშ. ვინაიდან F-ტესტის p-მნიშვნელობა 0.05-ზე ნაკლებია, ჩანს, რომ არსებობს მნიშვნელოვანი კორელაცია მშრალი ნალექის ორგანული ნივთიერებების შემცველობასა და მშრალი ფუძის მაღალ კალორიულობას შორის.

ზემოაღნიშნული ანალიზიდან ჩანს, რომ ნალექის კალორიულობა მჭიდრო კავშირშია ტენიანობისა და ორგანული ნივთიერებების შემცველობასთან და არსებობს მნიშვნელოვანი დადებითი კორელაცია ნალექის ორგანული ნივთიერებების შემცველობასა და მშრალი ნალექის კალორიულობას შორის. ეს ასევე აჩვენებს, რომ თუ კანალიზაციის გამწმენდი ნაგებობიდან ნალექის კონდიცირებისა და დეჰიდრატაციისთვის გამოიყენება არაორგანული დანამატების დიდი რაოდენობა, მიუხედავად იმისა, რომ მას შეუძლია მნიშვნელოვანი დეჰიდრატაციის ეფექტის შესრულება, არაორგანული ნივთიერებების დიდი რაოდენობით შეყვანა არა მხოლოდ გააუმჯობესებს ნალექის გაშრობის პროცესის სისტემურ დატვირთვას, არამედ მნიშვნელოვნად შეამცირებს ნალექში ორგანული ნივთიერებების შემცველობას, რაც უარყოფითად აისახება ნალექის შემდგომ გაშრობასა და დაწვაზე.

დასკვნა

ამ ნაშრომში გაანალიზდა დეჰიდრატირებული ნალექის მახასიათებლები გაშრობამდე და გაშრობის შემდეგ, ნედლეულად შანხაის ცინპუს რაიონიდან ჩამოტანილი დეჰიდრატირებული ნალექის გამოყენებით.

(1) გაშრობის პროგრესთან ერთად, ნალექის ზედაპირული სტრუქტურა თანდათან იხურება, უფსკრული თანდათან მცირდება და გაშრობის ეფექტურობა თანდათან მცირდება.

(2) ნალექის გაშრობის პროცესში მცირე რაოდენობით ორგანული ნივთიერება დაიშლება, რის გამოც გაშრობის შემდეგ ნალექში ორგანული და აქროლადი ნივთიერებების შემცველობა ოდნავ შემცირდება.

(3) ნალექის დაბალი კალორიულობა უარყოფით კორელაციაშია მის ტენიანობასთან, თუმცა აშკარა წრფივი კავშირი არ არსებობს; ნალექის მაღალ კალორიულობასა და მასში ორგანული ნივთიერებების შემცველობას შორის დადებითი წრფივი კორელაცია იყო. ამიტომ, ნალექის კალორიულობის უზრუნველსაყოფად აუცილებელია ნალექის ტენიანობის შემცირება და შლამში ორგანული ნივთიერებების დანაკარგის შემცირება.