Pētījums par komunālo dūņu žāvēšanas īpašībām

Ņemot atūdeņošanas dūņasCjinpu rajona pašvaldības Notekūdeņu attīrīšana Šajā rakstā, kurā kā izejviela tiek izmantoti augi, tiek pētītas dūņu īpašību atšķirības pirms un pēc žāvēšanas no rūpnieciskās analīzes, mikromorfoloģijas, pamatsastāva un siltumspējas aspektiem, kā arī sniegti pamatdati dūņu žāvēšanas un sadedzināšanas realizācijai.

Dūņas ir blakusprodukts notekūdeņu attīrīšanas process, ar augstu ūdens saturu (parasti aptuveni 98%), lielu apjomu, grūti utilizējamām īpašībām, un dūņu sastāvs ir sarežģīts, satur lielu daudzumu organisko vielu, smagos metālus, sāļus, grūti noārdāmas vielas un patogēnos mikroorganismus, parazītu olas utt. Padziļinoties notekūdeņu attīrīšanai, arvien svarīgāka kļūst saprātīga dūņu apstrāde un utilizācija, un neattīrītas dūņas rada lielus draudus videi.

Saskaņā ar E20 pētniecības institūta datiem vairāk nekā puse notekūdeņu attīrīšanas iekārtu radītajām dūņām tiek attīrītas un apglabātas sanitārajos poligonos, un vairāk nekā 18% dūņu tiek zaudētas. Vairāk nekā 50% no ūdens satura, kas atbilst 80% atūdeņoto dūņu, tiek apglabāti ar vienkāršu poligona metodi. Šī apglabāšanas metode ne tikai rada nopietnu sekundāro vides piesārņojumu, bet arī aizņem lielu platību, un ilgtermiņā nebūs zemes, ko apglabāt. Priekšlikums... Dūņu apstrāde Un "Ūdens desmitniekā" un "13. piecu gadu plānā" iekļautās utilizācijas prasības ir veicinājušas dūņu apstrādes un utilizācijas tirgus izaugsmi labvēlīgas politikas apstākļos, un arī saistītās apstrādes tehnoloģijas un iekārtas ir strauji attīstījušās.

"Labākās iespējamās tehniskās vadlīnijas DŪŅU apstrādei un utilizācijai notekūdeņu attīrīšanas iekārtās" uzskata, ka dūņu žāvēšana un sadedzināšana ir virziens, ko mūsu valsts nākotnē atbalstīs. Lai īstenotu dūņu žāvēšanu un sadedzināšanu ar augstu efektivitāti un zemu enerģijas patēriņu, ir nepieciešams sistemātiski pētīt dūņu īpašības pirms un pēc žāvēšanas no vairākiem skatupunktiem.

Šajā darbā dehidrētu dūņu īpašības pirms un pēc žāvēšanas tika pētītas no pamatanalīzes, mikromorfoloģijas, pamatsastāva un siltumspējas aspektiem, kas sniedza pamatdatus dūņu žāvēšanas un sadedzināšanas realizācijai.

Eksperimentālais aprīkojums

Pašvaldības atūdeņošanas dūņas tiek žāvēts, izmantojot plānslāņa žāvētāju, un plānslāņa žāvētāja struktūras shēma ir parādīta attēlā. Plānslāņa žāvēšanas iekārta sastāv no korpusa, rotora un piedziņas ierīces. Rotors izkliedē dehidrētās dūņas plānā slānī uz korpusa apvalka iekšējās sienas un žāvē dūņas ar augstas temperatūras tvaiku vai siltumvadītspēju veicinošu eļļu apvalkā.

Pamatanalīze un salīdzinājums pirms un pēc dūņu žāvēšanas

Pārkarsēts tvaiks 160 ℃ temperatūrā un 0,6 MPa spiedienā tika ievadīts plānās plēves žāvētājā, lai žāvētu atūdeņotās dūņas ar mitruma saturu aptuveni 80% līdz mitruma saturam, kas mazāks par 30%. Dūņas pirms un pēc žāvēšanas tika vairākkārt ņemtas un analizētas. Rezultāti parādīja, ka pēc žāvēšanas dūņu gaistošo vielu saturs samazinājās, un žāvēšanas bāzes gaistošo vielu saturs samazinājās par 4,53% ~ 8,66%. Vienlaikus palielinājās dūņu pelnu saturs, un žāvēšanas bāzes augstā siltumspēja samazinājās par 0,335~1,15 MJ/kg. Tas galvenokārt ir tāpēc, ka termiskās žāvēšanas procesā dūņās esošie gaistošie organiskie savienojumi un dažas smalkas dūņu daļiņas kopā ar žāvēšanas ūdens tvaikiem kļūst par žāvēšanas atlikumu gāzi un nonāk nākamajā atlikumu gāzes attīrīšanas sekcijā.

Dūņu mikrostruktūras salīdzinājums pirms un pēc žāvēšanas

Šajā attēlā parādīta dūņu mikrostruktūra pirms un pēc žāvēšanas. Kā redzams attēlā, dūņu struktūra pirms žāvēšanas ir relatīvi irdena, un liels skaits ekstracelulāro polimēru ir aptīti un savākti ārpus koloīda, veidojot izteiktu agregātu struktūru. Tādā veidā saistītais ūdens, intersticiālais ūdens un intracelulārais ūdens dūņās ir ietīti dūņu pārslās, tāpēc tās ir grūti tālāk dehidrēt fizikālu un ķīmisku darbību rezultātā. Salīdzinot ar dūņām pēc žāvēšanas, dūņām pirms žāvēšanas ir lielāka porainība, lielāka īpatnējā virsma, spēcīga saspiežamība, un dūņu pārslas var iznīcināt, pieliekot mazāku mehānisko spēku vai nodrošinot siltumu. Iztvaikojot ūdenim dūņās, dūņu pārslu struktūra pakāpeniski sabrūk, veidojot agregātu struktūru ar blīvu virsmas struktūru un pakāpeniski sarūkot tukšumiem, kā parādīts attēlā labajā pusē. Tomēr ūdens iztvaikošanas efektivitāte samazināsies arī līdz ar dūņu tukšumu attiecības samazināšanos.

Dūņu sastāva salīdzinājums pirms un pēc žāvēšanas

Attēlā parādīti infrasarkanās spektrālās skenēšanas analīzes rezultāti pirms un pēc dūņu žāvēšanas. Dūņu sausās grupas reprezentatīvās funkcionālās grupas galvenokārt ir brīvais H2O, -OH, -CH2, -CH3, aromātiskais gredzens, C=C, CO, halogenētie ogļūdeņraži utt. Tas norāda, ka organisko vielu saturs dūņās ir augsts, un organisko vielu veidi var būt olbaltumvielas, lipīdi, ciete un celuloze. Pētījumi liecina, ka dūņu organisko vielu olbaltumvielu saturs ir vairāk nekā 60%, lipīdu ir aptuveni 20%, cietes un celulozes ir aptuveni 15%, šo organisko vielu sadalīšanās rezultātā rodas NH3, H2S, GOS un citas smakas gāzes.

EPS ir augsts polimēru saturs, kas sastāv no olbaltumvielām, polisaharīdiem un neliela daudzuma lipīdu, nukleīnskābju un humusa. EPS raksturīgo savienojumu noteikšana norāda uz lielu EPS daudzumu dūņās. Kā svarīga dūņu organiskā sastāvdaļa, EPS saturs nosaka dūņu raksturīgo funkcionālo grupu infrasarkanās absorbcijas intensitāti. Salīdzinot dūņu infrasarkano staru spektru pirms un pēc žāvēšanas un izslēdzot dūņu piemaisījumu smalko interferenci analīzes procesā, var redzēt, ka dūņu infrasarkanās absorbcijas intensitāte pirms žāvēšanas ir ievērojami augstāka nekā dūņām pēc žāvēšanas. Salīdzinot ar dūņām pirms žāvēšanas, dūņu spektrā pēc žāvēšanas plecu pīķi pie 1654 un 1543 cm⁻¹ (C=C), 2924 cm⁻¹ (CH₄) un 1076 cm⁻¹ (CO₂) bija mazāki, kas norāda uz olbaltumvielām līdzīgu vielu sadalīšanos dūņu žāvēšanas procesā. Tas izskaidro arī organisko vielu un gaistošo vielu satura samazināšanos pēc dūņu žāvēšanas.

Dūņu mitruma satura, organisko vielu un siltumspējas salīdzinājums pirms un pēc žāvēšanas

Dūņās esošās organiskās vielas ir galvenais dūņu siltumspējas nodrošinātājs, savukārt dūņu mitruma saturam ir arī liela ietekme uz siltumspēju. Augsts dūņu mitruma saturs rada zemu siltumspēju, kas neizbēgami ietekmēs dūņu sadedzināšanu. Turklāt sistēmas enerģijas patēriņš dūņu žāvēšanas procesā galvenokārt tiek izmantots dūņu ūdens iztvaicēšanai.

Pēc žāvēšanas dūņu organisko vielu saturs nedaudz samazinājās, un arī atbilstošā sausnas augstā siltumspēja nedaudz samazinājās. Attiecīgi tika pētīta korelācija starp dūņu mitruma saturu un kaloriju vērtību, kā arī korelācija starp dūņu organiskajām vielām un kaloriju vērtību, un korelācijas koeficients starp mainīgajiem tika iegūts, izmantojot lineāro regresiju, un tika veikta korelācijas analīze.

Pastāv negatīva korelācija starp sauso dūņu mitruma saturu un to zemo siltumspēju, kas samazinās, palielinoties mitruma saturam. Tomēr korelācijas koeficients starp sauso dūņu mitruma saturu un zemo siltumspēju ir 0,882, un F testa P vērtība ir 0,061 ar 95% ticamību. Tā kā F testa P vērtība ir lielāka par 0,05, sauso dūņu mitruma saturam nav būtiskas lineāras korelācijas ar zemo siltumspēju.

Korelācijas koeficients starp neapstrādātu dūņu organisko vielu saturu un sausnas augsto kaloritāti bija 0,997, un F testa P vērtība bija 0,0033 zem 95% ticamības līmeņa. F testa P vērtība ir mazāka par 0,05, tāpēc neapstrādātu dūņu organisko vielu saturam ir būtiska korelācija ar to sausnas augsto kaloritāti.

Sauso dūņu organisko vielu saturs bija pozitīvi korelēts ar sausās bāzes augsto siltumspēju, un sausās bāzes augstā siltumspēja palielinājās, palielinoties organisko vielu saturam. Turklāt korelācijas koeficients starp sauso dūņu organisko vielu saturu un sausā substrāta augsto siltumspēju bija 0,973, un F testa P vērtība bija 0,014 zem 95% ticamības līmeņa. Tā kā F testa p vērtība ir mazāka par 0,05, var redzēt, ka pastāv būtiska korelācija starp sauso dūņu organisko vielu saturu un sausās bāzes augsto siltumspēju.

No iepriekš minētās analīzes var redzēt, ka dūņu siltumspēja ir cieši saistīta ar mitruma saturu un organisko vielu saturu, un pastāv būtiska pozitīva korelācija starp dūņu organisko vielu saturu un dūņu sausnas siltumspēju. Tas arī parāda, ka, ja notekūdeņu attīrīšanas iekārtu dūņu kondicionēšanai un dehidratācijai tiek izmantots liels skaits neorganisko piedevu, lai gan tām var būt ievērojama dehidratācijas ietekme, liela skaita neorganisko vielu ieviešana ne tikai uzlabos dūņu žāvēšanas procesa sistēmas slodzi, bet arī ievērojami samazinās dūņu organisko vielu saturu, kas negatīvi ietekmēs turpmāko dūņu žāvēšanu un sadedzināšanu.

Secinājums

Šajā darbā tika analizētas dehidrēto dūņu īpašības pirms un pēc žāvēšanas, izmantojot kā izejvielu dehidrētās dūņas no Šanhajas Cjinpu rajona.

(1) Žāvēšanas gaitā dūņu virsmas struktūra pakāpeniski sašaurinās, atstarpe pakāpeniski samazinās un žāvēšanas efektivitāte pakāpeniski samazinās.

(2) Dūņu žāvēšanas procesā notiks neliels organisko vielu sadalīšanās daudzums, tāpēc pēc žāvēšanas dūņu organisko vielu un gaistošo vielu saturs nedaudz samazināsies.

(3) Dūņu zemā siltumspēja ir negatīvi korelēta ar to mitruma saturu, taču nav acīmredzamas lineāras sakarības; Pastāv pozitīva lineāra korelācija starp dūņu augsto siltumspēju un to organisko vielu saturu. Tāpēc ir nepieciešams samazināt dūņu mitruma saturu un samazināt organisko vielu satura zudumus dūņās, lai nodrošinātu dūņu siltumspēju.