Komunalinių dumblo džiovinimo charakteristikų tyrimas
Atsižvelgiant į nusausinimo dumblasČingpu rajono savivaldybės Nuotekų valymas Šiame straipsnyje, kuriame nagrinėjamas augalas kaip žaliava, dumblo savybių skirtumai prieš ir po džiovinimo pramoninės analizės, mikromorfologijos, pagrindinės sudėties ir šiluminės vertės aspektais, taip pat pateikiami pagrindiniai duomenys apie dumblo džiovinimą ir deginimą.
Dumblas yra šalutinis produktas nuotekų valymo procesas, pasižymi dideliu vandens kiekiu (paprastai apie 98 %), dideliu tūriu, sunkiai šalinamu, o dumblo sudėtis sudėtinga, jame yra daug organinių medžiagų, sunkiųjų metalų, druskų, sunkiai skaidomų medžiagų ir patogeninių mikroorganizmų, parazitų kiaušinėlių ir kt. Tobulėjant nuotekų valymui, tinkamas dumblo valymas ir šalinimas tampa vis svarbesnis, o neapdorotas dumblas kelia didelę grėsmę aplinkai.
Remiantis E20 tyrimų instituto duomenimis, daugiau nei pusė nuotekų valymo įrenginių susidarančio dumblo yra apdorojama ir šalinama sanitariniuose sąvartynuose, o daugiau nei 18 % dumblo prarandama. Daugiau nei 50 % vandens kiekio, kuris sudaro 80 % nusausinto dumblo, yra šalinama paprastu sąvartyno metodu. Šis šalinimo būdas ne tik kelia didelę antrinę aplinkos taršą, bet ir užima didelį plotą, todėl ilgainiui nebus kur laidoti. Pasiūlymas... Dumblo valymas „Vandens dešimtuko“ ir „13-ojo penkerių metų plano“ reikalavimai nuotekų šalinimui paskatino dumblo valymo ir šalinimo rinkos augimą palankios politikos sąlygomis, o susijusios valymo technologijos ir įranga taip pat sparčiai vystėsi.
„Geriausios įmanomos techninės DUMBLO valymo ir šalinimo nuotekų valymo įrenginiuose gairės“ teigia, kad dumblo džiovinimas ir deginimas yra mūsų šalies propaguojama kryptis ateityje. Norint įgyvendinti dumblo džiovinimą ir deginimą dideliu efektyvumu ir mažomis energijos sąnaudomis, būtina sistemingai tirti dumblo savybes prieš ir po džiovinimo iš įvairių pusių.
Šiame straipsnyje dehidratuoto dumblo savybės prieš ir po džiovinimo buvo tiriamos atsižvelgiant į pagrindinės analizės, mikromorfologijos, pagrindinės sudėties ir šiluminės vertės aspektus, kurie suteikė pagrindinius duomenis dumblo džiovinimui ir deginimui realizuoti.
Eksperimentinė įranga
Savivaldybės nusausinimo dumblas Džiovinamas plonasluoksniu džiovintuvu, kurio struktūrinė schema parodyta paveiksle. Plonasluoksnę džiovinimo mašiną sudaro korpusas, rotorius ir pavaros įtaisas. Rotorius paskleidžia dehidratuotą dumblą plonu sluoksniu ant korpuso apvalkalo vidinės sienelės ir džiovina dumblą apvalkale esančiais aukštos temperatūros garais arba šilumos laidumo alyva.
Pagrindinė analizė ir palyginimas prieš ir po dumblo džiovinimo
Perkaitinti 160 ℃ temperatūros ir 0,6 MPa slėgio garai buvo leidžiami į plonasluoksnį džiovintuvą, kad išdžiovintų nusausintą dumblą, kurio drėgnumas yra apie 80 %, iki mažesnio nei 30 % drėgnumo. Dumblo mėginiai buvo imami ir analizuojami daug kartų prieš džiovinimą ir po jo. Rezultatai parodė, kad po džiovinimo lakiųjų dumblo dalelių kiekis sumažėjo, o džiovinamosios bazės lakiųjų dalelių kiekis sumažėjo 4,53 % ~ 8,66 %. Tuo pačiu metu padidėjo dumblo pelenų kiekis, o džiovinamosios bazės didelė šiluminė vertė sumažėjo 0,335 ~ 1,15 MJ/kg. Taip yra daugiausia dėl to, kad terminio džiovinimo metu dumble esantys lakieji organiniai junginiai ir kai kurios smulkios dumblo dalelės kartu su džiovinimo vandens garais tampa džiovinimo liekanomis dujomis ir patenka į vėlesnę liekamųjų dujų apdorojimo sekciją.
Dumblo mikrostruktūros palyginimas prieš ir po džiovinimo
Šiame paveikslėlyje parodyta dumblo mikrostruktūra prieš ir po džiovinimo. Kaip matyti iš paveikslo, dumblo struktūra prieš džiovinimą yra gana laisva, o daug tarpląstelinių polimerų yra apsivynioję ir susikaupę už koloido ribų, sudarydami akivaizdžią agregatinę struktūrą. Tokiu būdu dumble esantis surištas vanduo, intersticinis vanduo ir tarpląstelinis vanduo apsivynioja dumblo dribsniais, todėl juos sunku toliau dehidratuoti fiziniais ir cheminiais veiksniais. Palyginti su dumblu po džiovinimo, dumblas prieš džiovinimą pasižymi didesniu poringumu, didesniu savituoju paviršiaus plotu, dideliu suspaudžiamumu, o dumblo dribsnius galima sunaikinti taikant mažesnę mechaninę jėgą arba tiekiant šilumą. Garuojant vandeniui dumble, dumblo dribsnių struktūra palaipsniui suyra, sudarydama agregatinę struktūrą su tankia paviršiaus struktūra ir palaipsniui mažėjančiomis tuštumomis, kaip parodyta paveikslėlyje dešinėje. Tačiau vandens garavimo efektyvumas taip pat mažėjant dumblo tuštumų santykiui.
Dumblo sudėties palyginimas prieš ir po džiovinimo
Paveiksle pateikti infraraudonųjų spindulių spektrinės skenavimo analizės rezultatai prieš ir po dumblo džiovinimo. Tipinės dumblo sausos grupės funkcinės grupės daugiausia yra laisvasis H2O, -OH, -CH2, -CH3, aromatinis žiedas, C=C, CO, halogeninti angliavandeniliai ir kt. Tai rodo, kad dumble yra didelis organinių medžiagų kiekis, o organinių medžiagų rūšys gali būti baltymai, lipidai, krakmolas ir celiuliozė. Tyrimai parodė, kad dumblo organinėse medžiagose baltymų yra daugiau nei 60 %, lipidų – apie 20 %, krakmolo ir celiuliozės – apie 15 %. Šių organinių medžiagų skaidymosi metu susidarys NH3, H2S, LOJ ir kitos kvapiosios dujos.
EPS yra didelio polimero kiekio, sudaryto iš baltymų, polisacharidų ir nedidelio kiekio lipidų, nukleorūgščių bei humuso. Aptikus būdingus EPS junginius, matyti, kad dumble yra didelis EPS kiekis. EPS, kaip svarbus organinis dumblo komponentas, kiekis lemia dumblo būdingų funkcinių grupių infraraudonųjų spindulių absorbcijos intensyvumą. Palyginus dumblo infraraudonųjų spindulių spektrą prieš ir po džiovinimo bei neįtraukiant nedidelių dumble esančių priemaišų trukdžių analizės proceso metu, matyti, kad dumblo infraraudonųjų spindulių absorbcijos intensyvumas prieš džiovinimą yra žymiai didesnis nei dumblo po džiovinimo. Palyginti su dumblu prieš džiovinimą, dumblo spektre po džiovinimo matyti, kad pečių pikai ties 1654 ir 1543 cm⁻¹ (C=C), 2924 cm⁻¹ (CH₄) ir 1076 cm⁻¹ (CO₂) buvo mažesni, o tai rodo baltymų tipo medžiagų skaidymąsi dumblo džiovinimo proceso metu. Tai taip pat paaiškina organinių medžiagų ir lakiųjų medžiagų kiekio sumažėjimą po dumblo džiovinimo.
Dumblo drėgmės kiekio, organinių medžiagų ir šiluminės vertės palyginimas prieš džiovinimą ir po jo
Dumblo organinės medžiagos yra pagrindinis dumblo šiluminės vertės teikėjas, o dumblo drėgmės kiekis taip pat turi didelę įtaką šiluminei vertei. Didelis dumblo drėgmės kiekis turi mažą šiluminę vertę, o tai neišvengiamai paveiks dumblo deginimą. Be to, sistemos energijos suvartojimas dumblo džiovinimo procese daugiausia sunaudojamas vandeniui dumble išgarinti.
Po džiovinimo dumblo organinių medžiagų kiekis šiek tiek sumažėjo, o atitinkama sausosios bazės didelė šilumingumo vertė taip pat šiek tiek sumažėjo. Atitinkamai buvo tiriama dumblo drėgmės kiekio ir kaloringumo bei dumblo organinių medžiagų ir kaloringumo koreliacija, o koreliacijos koeficientas tarp kintamųjų buvo nustatytas tiesinės regresijos metodu ir atlikta koreliacijos analizė.
Yra neigiama koreliacija tarp sauso dumblo drėgmės kiekio ir jo mažo kaloringumo, kuri mažėja didėjant drėgmės kiekiui. Tačiau koreliacijos koeficientas tarp sauso dumblo drėgmės kiekio ir mažo kaloringumo vertės yra 0,882, o F testo P vertė, esant 95 % patikimumo lygiui, yra 0,061. Kadangi F testo P vertė yra didesnė nei 0,05, sauso dumblo drėgmės kiekis nerodo reikšmingos tiesinės koreliacijos su mažo kaloringumo verte.
Neapdoroto dumblo organinių medžiagų kiekio ir sausųjų medžiagų didelio kaloringumo koreliacijos koeficientas buvo 0,997, o F testo P vertė buvo 0,0033, kai patikimumo lygis yra 95 %. F testo P vertė yra mažesnė nei 0,05, todėl neapdoroto dumblo organinių medžiagų kiekis reikšmingai koreliuoja su jo sausųjų medžiagų didele kaloringumo verte.
Sauso dumblo organinių medžiagų kiekis teigiamai koreliavo su didele sausos bazės kaloringumo verte, o didelė sausos bazės kaloringumo vertė didėjo didėjant organinių medžiagų kiekiui. Be to, koreliacijos koeficientas tarp sauso dumblo organinių medžiagų kiekio ir didelės sauso substrato kaloringumo vertės buvo 0,973, o F testo P reikšmė buvo 0,014, kai patikimumo lygis buvo mažesnis nei 95 %. Kadangi F testo p reikšmė yra mažesnė nei 0,05, matyti, kad yra reikšminga koreliacija tarp sauso dumblo organinių medžiagų kiekio ir didelės sausos bazės kaloringumo.
Iš pateiktos analizės matyti, kad dumblo kaloringumas yra glaudžiai susijęs su drėgmės ir organinių medžiagų kiekiu, ir yra reikšminga teigiama koreliacija tarp dumblo organinių medžiagų kiekio ir dumblo sausųjų medžiagų kaloringumo. Tai taip pat rodo, kad jei nuotekų valymo įrenginių dumblo kondicionavimui ir dehidratacijai naudojama daug neorganinių priedų, nors jie gali turėti didelį dehidratacijos poveikį, didelio kiekio neorganinių medžiagų įvedimas ne tik pagerins dumblo džiovinimo proceso sistemos apkrovą, bet ir žymiai sumažins dumblo organinių medžiagų kiekį, o tai neigiamai paveiks vėlesnį dumblo džiovinimą ir deginimą.
Išvada
Šiame straipsnyje, naudojant Šanchajaus Čingpu rajono dehidratuotą dumblą kaip žaliavą, buvo analizuojamos dehidratuoto dumblo savybės prieš ir po džiovinimo.
(1) Džiūvimo eigoje dumblo paviršiaus struktūra palaipsniui artėja, tarpas palaipsniui mažėja, o džiovinimo efektyvumas palaipsniui mažėja.
(2) Dumblo džiovinimo procese suyra nedidelis kiekis organinių medžiagų, todėl po džiovinimo organinių ir lakiųjų medžiagų kiekis dumblo sudėtyje šiek tiek sumažėja.
(3) Mažas dumblo šilumingumas neigiamai koreliuoja su jo drėgmės kiekiu, tačiau nėra akivaizdaus tiesinio ryšio; Nustatyta teigiama tiesinė koreliacija tarp didelio dumblo šilumingumo ir jo organinių medžiagų kiekio. Todėl norint užtikrinti dumblo šilumingumą, būtina sumažinti dumblo drėgmės kiekį ir organinių medžiagų kiekio nuostolius.