Kajian tentang ciri-ciri pengeringan enap cemar perbandaran
Mengambil enapcemar penyahairanPerbandaran Daerah Qingpu Rawatan Kumbahan Dengan menggunakan tumbuhan sebagai bahan mentah, kertas kerja ini mengkaji perbezaan ciri-ciri enap cemar sebelum dan selepas pengeringan dari aspek analisis perindustrian, mikromorfologi, komposisi asas dan nilai kalori, serta menyediakan data asas untuk merealisasikan pengeringan dan pembakaran enap cemar.
Enapcemar merupakan hasil sampingan daripada proses rawatan kumbahan, dengan kandungan air yang tinggi (umumnya kira-kira 98%), isipadu yang besar, ciri-ciri yang sukar untuk dilupuskan, dan komposisi enap cemar adalah kompleks, mengandungi sebilangan besar bahan organik, logam berat, garam, bahan yang sukar diurai dan mikroorganisma patogen, telur parasit dan sebagainya. Dengan pendalaman rawatan kumbahan, rawatan dan pelupusan enap cemar yang munasabah semakin penting, dan enap cemar yang tidak dirawat merupakan ancaman besar kepada alam sekitar.
Menurut data Institut Penyelidikan E20, lebih separuh daripada enap cemar yang dihasilkan oleh loji rawatan kumbahan dirawat dan dilupuskan melalui tapak pelupusan sanitari, dan lebih daripada 18% enap cemar hilang. Lebih daripada 50% kandungan air daripada 80% enap cemar yang dikeringkan dilupuskan melalui kaedah mudah tapak pelupusan. Kaedah pelupusan ini bukan sahaja mempunyai pencemaran sekunder alam sekitar yang serius, tetapi juga meliputi kawasan yang luas, dan tidak akan ada tanah untuk ditanam dalam jangka masa panjang. Cadangan Rawatan Enapcemar dan keperluan pelupusan dalam "Water Ten" dan "Rancangan Lima Tahun ke-13" telah menggalakkan pertumbuhan pasaran rawatan dan pelupusan enap cemar di bawah syarat dasar yang menggalakkan, dan teknologi serta peralatan rawatan berkaitan juga telah berkembang pesat.
"Garis panduan teknikal terbaik yang boleh dilaksanakan untuk rawatan dan pelupusan SLUDGE di loji rawatan kumbahan" percaya bahawa pengeringan dan pembakaran enapcemar adalah hala tuju yang disokong oleh negara kita pada masa hadapan. Untuk merealisasikan pengeringan dan pembakaran enapcemar dengan kecekapan tinggi dan penggunaan tenaga yang rendah, adalah perlu untuk mengkaji ciri-ciri enapcemar secara sistematik sebelum dan selepas pengeringan dari pelbagai sudut.
Dalam kertas kerja ini, ciri-ciri enap cemar kering sebelum dan selepas pengeringan dikaji dari aspek analisis asas, mikromorfologi, komposisi asas dan nilai kalori, yang menyediakan data asas untuk merealisasikan pengeringan dan pembakaran enap cemar.
Peralatan eksperimen
Pihak perbandaran enapcemar penyahairan dikeringkan menggunakan pengering filem nipis, dan gambarajah struktur pengering lapisan nipis ditunjukkan dalam Rajah. Mesin pengering filem nipis terdiri daripada cangkerang, rotor dan peranti pemacu. Rotor menyebarkan enap cemar yang telah dinyahhidratkan ke dalam lapisan nipis pada dinding dalam jaket cangkerang, dan mengeringkan enap cemar dengan stim suhu tinggi atau minyak pengaliran haba dalam jaket.
Analisis asas dan perbandingan sebelum dan selepas pengeringan enap cemar
Wap yang terlalu panas pada suhu 160℃ dan 0.6Mpa telah dialirkan ke dalam pengering filem nipis untuk mengeringkan enapcemar yang telah dikeringkan dengan kandungan lembapan kira-kira 80% kepada kandungan lembapan kurang daripada 30%. Enapcemar sebelum dan selepas pengeringan telah disampel dan dianalisis berkali-kali. Keputusan menunjukkan bahawa kandungan meruap enapcemar berkurangan selepas pengeringan, dan kandungan meruap asas pengeringan berkurangan sebanyak 4.53%~8.66%. Pada masa yang sama, kandungan abu enapcemar meningkat, dan nilai kalori asas pengeringan yang tinggi berkurangan sebanyak 0.335~1.15MJ/kg. Ini terutamanya kerana dalam proses pengeringan terma, sebatian organik meruap dalam enapcemar dan beberapa zarah enapcemar halus menjadi gas ekor pengeringan bersama-sama dengan wap air pengeringan dan memasuki bahagian rawatan gas ekor berikutnya.
Perbandingan mikrostruktur enap cemar sebelum dan selepas pengeringan
Rajah berikut menunjukkan mikrostruktur enap cemar sebelum dan selepas pengeringan. Seperti yang dapat dilihat daripada rajah tersebut, struktur enap cemar sebelum pengeringan agak longgar, dan sebilangan besar polimer ekstraselular dibalut dan dikumpulkan di luar koloid, membentuk struktur agregat yang jelas. Dengan cara ini, air terikat, air celahan dan air intraselular dalam enap cemar dibalut dalam flok enap cemar, jadi sukar untuk dikeringkan lebih lanjut melalui tindakan fizikal dan kimia. Berbanding dengan enap cemar selepas pengeringan, enap cemar sebelum pengeringan mempunyai keliangan yang lebih tinggi, luas permukaan spesifik yang lebih besar, kebolehmampatan yang kuat, dan flok enap cemar boleh dimusnahkan dengan menggunakan daya mekanikal yang lebih rendah atau membekalkan haba. Dengan penyejatan air dalam enap cemar, struktur flok enap cemar secara beransur-ansur runtuh, membentuk struktur agregat dengan struktur permukaan yang ketat dan secara beransur-ansur mengecilkan lompang dalam rajah di sebelah kanan. Walau bagaimanapun, kecekapan penyejatan air juga akan berkurangan dengan penurunan nisbah lompang enap cemar.
Perbandingan komposisi enap cemar sebelum dan selepas pengeringan
Rajah menunjukkan keputusan analisis pengimbasan spektrum inframerah sebelum dan selepas pengeringan enapcemar. Kumpulan berfungsi perwakilan bagi kumpulan kering enapcemar terutamanya H2O bebas, -OH, -CH2, -CH3, cincin aromatik, C=C, CO, hidrokarbon terhalogen, dan sebagainya. Ia menunjukkan bahawa kandungan bahan organik dalam enapcemar adalah tinggi, dan jenis bahan organik mungkin protein, lipid, kanji dan selulosa. Kajian telah menunjukkan bahawa kandungan protein bahan organik enapcemar adalah lebih daripada 60%, lipid adalah kira-kira 20%, kanji dan selulosa adalah kira-kira 15%, penguraian bahan organik ini akan menghasilkan NH3, H2S dan VOC serta gas bau yang lain.
EPS ialah polimer tinggi yang terdiri daripada protein, polisakarida dan sedikit lipid, asid nukleik dan humus. Pengesanan sebatian ciri EPS menunjukkan kewujudan sejumlah besar EPS dalam enap cemar. Sebagai komponen organik penting dalam enap cemar, kandungan EPS menentukan keamatan penyerapan inframerah kumpulan berfungsi ciri enap cemar. Dengan membandingkan spektrum inframerah enap cemar sebelum dan selepas pengeringan dan mengecualikan gangguan halus bendasing dalam enap cemar semasa proses analisis, dapat dilihat bahawa keamatan penyerapan inframerah enap cemar sebelum pengeringan adalah jauh lebih tinggi daripada enap cemar selepas pengeringan. Berbanding dengan enap cemar sebelum pengeringan, spektrum enap cemar selepas pengeringan menunjukkan bahawa puncak bahu pada 1654 dan 1543cm-1 (C=C), 2924cm-1 (CH) dan 1076cm-1 (CO) adalah lebih kecil, yang menunjukkan penguraian bahan seperti protein semasa proses pengeringan enap cemar. Ini juga menjelaskan penurunan kandungan bahan organik dan kandungan bahan meruap selepas pengeringan enap cemar.
Perbandingan kandungan lembapan, bahan organik dan nilai kalori enap cemar sebelum dan selepas pengeringan
Bahan organik dalam enap cemar merupakan pembekal utama nilai kalori enap cemar, manakala kandungan lembapan enap cemar juga mempunyai pengaruh yang besar terhadap nilai kalori. Kandungan lembapan enap cemar yang tinggi mempunyai nilai kalori yang rendah, yang pasti akan menjejaskan pembakaran enap cemar. Selain itu, penggunaan tenaga sistem dalam proses pengeringan enap cemar digunakan terutamanya untuk menyejatkan air dalam enap cemar.
Kandungan bahan organik enap cemar selepas pengeringan menurun sedikit, dan nilai pengkalorifan tinggi yang sepadan bagi asas kering juga menurun sedikit. Korelasi antara kandungan lembapan enap cemar dan nilai kalori, dan korelasi antara bahan organik enap cemar dan nilai kalori telah dikaji masing-masing, dan pekali korelasi antara pembolehubah diperoleh melalui regresi linear, dan analisis korelasi telah dijalankan.
Terdapat korelasi negatif antara kandungan lembapan enap cemar kering dan nilai kalorinya yang rendah, yang berkurangan dengan peningkatan kandungan lembapan. Walau bagaimanapun, pekali korelasi antara kandungan lembapan enap cemar kering dan nilai kalori rendah ialah 0.882, dan nilai P ujian F ialah 0.061 di bawah keyakinan 95%. Oleh kerana nilai P ujian-F lebih besar daripada 0.05, kandungan lembapan enap cemar kering tidak menunjukkan korelasi linear yang ketara dengan nilai kalori rendah.
Pekali korelasi antara kandungan bahan organik enap cemar mentah dan nilai kalori tinggi asas kering ialah 0.997, dan nilai P ujian F ialah 0.0033 di bawah aras keyakinan 95%. Nilai P ujian F adalah kurang daripada 0.05, jadi kandungan bahan organik enap cemar mentah mempunyai korelasi yang ketara dengan nilai kalori asas keringnya yang tinggi.
Kandungan bahan organik enap cemar kering berkorelasi positif dengan nilai kalori asas kering yang tinggi, dan nilai kalori asas kering yang tinggi meningkat dengan peningkatan kandungan bahan organik. Tambahan pula, pekali korelasi antara kandungan bahan organik enap cemar kering dan nilai kalori substrat kering yang tinggi ialah 0.973, dan nilai P ujian F ialah 0.014 di bawah aras keyakinan 95%. Oleh kerana nilai p ujian-F adalah kurang daripada 0.05, dapat dilihat bahawa terdapat korelasi yang signifikan antara kandungan bahan organik enap cemar kering dan nilai kalori asas kering yang tinggi.
Daripada analisis di atas, dapat dilihat bahawa nilai kalori enap cemar berkait rapat dengan kandungan lembapan dan kandungan bahan organik, dan terdapat korelasi positif yang ketara antara kandungan bahan organik enap cemar dan nilai kalori asas kering enap cemar. Ini juga menunjukkan bahawa jika sebilangan besar bahan tambahan bukan organik digunakan untuk pengkondisian dan penyahhidratan enap cemar dari loji rawatan kumbahan, walaupun ia boleh memainkan kesan penyahhidratan yang ketara, pengenalan sebilangan besar bahan bukan organik bukan sahaja akan meningkatkan beban sistem proses pengeringan enap cemar, tetapi juga mengurangkan kandungan bahan organik enap cemar dengan ketara, yang akan menyebabkan kesan buruk pada pengeringan dan pembakaran enap cemar berikutnya.
Kesimpulan
Dalam kertas kerja ini, ciri-ciri enap cemar dehidrasi sebelum dan selepas pengeringan telah dianalisis dengan menggunakan enap cemar dehidrasi dari Daerah Qingpu, Shanghai sebagai bahan mentah.
(1) Dengan kemajuan pengeringan, struktur permukaan enapcemar secara beransur-ansur rapat, jurang secara beransur-ansur berkurangan, dan kecekapan pengeringan secara beransur-ansur berkurangan.
(2) Proses pengeringan enapcemar akan berlaku sedikit penguraian bahan organik, supaya kandungan bahan organik dan bahan meruap enapcemar selepas pengeringan sedikit berkurangan.
(3) Nilai kalori enapcemar yang rendah berkorelasi negatif dengan kandungan lembapannya, tetapi tiada hubungan linear yang jelas; Terdapat korelasi linear positif antara nilai kalori enapcemar yang tinggi dan kandungan bahan organiknya. Oleh itu, adalah perlu untuk mengurangkan kandungan lembapan enapcemar dan mengurangkan kehilangan kandungan bahan organik dalam enapcemar untuk memastikan nilai kalori enapcemar.