Studiu privind caracteristicile de uscare a nămolului municipal

Luând nămol de deshidratareal districtului municipal Qingpu Tratarea apelor uzate Folosind planta ca materie primă, această lucrare studiază diferențele în caracteristicile nămolului înainte și după uscare din aspectele analizei industriale, micromorfologiei, compoziției de bază și puterii calorice și oferă date de bază pentru realizarea uscării și incinerării nămolului.

Nămolul este un produs secundar al procesul de epurare a apelor uzate, cu conținut ridicat de apă (în general aproximativ 98%), volum mare, caracteristici dificil de eliminat, iar compoziția nămolului este complexă, conținând un număr mare de substanțe organice, metale grele, săruri, substanțe greu degradabile și microorganisme patogene, ouă parazitare și așa mai departe. Odată cu aprofundarea epurării apelor uzate, tratarea și eliminarea rezonabilă a nămolului sunt din ce în ce mai importante, iar nămolul netratat reprezintă o mare amenințare pentru mediu.

Conform datelor Institutului de Cercetare E20, mai mult de jumătate din nămolul generat de stațiile de epurare este tratat și eliminat prin gropi de gunoi sanitare, iar peste 18% din nămol se pierde. Peste 50% din conținutul de apă a 80% din nămolul deshidratat este eliminat prin metoda simplă a gropii de gunoi. Această metodă de eliminare nu numai că are o poluare secundară gravă a mediului, dar ocupă și o suprafață mare și, pe termen lung, nu va exista teren de îngropat. Propunerea... Tratarea nămolului și cerințele de eliminare din „Planul cincinal al apei” și „al 13-lea Plan cincinal” au promovat creșterea pieței de tratare și eliminare a nămolului în condițiile unor politici favorabile, iar tehnologia și echipamentele de tratare aferente s-au dezvoltat, de asemenea, rapid.

„Cele mai bune ghiduri tehnice fezabile pentru tratarea și eliminarea NĂMÂLULUI în stațiile de epurare” consideră că uscarea și incinerarea nămolului este direcția susținută de țara noastră în viitor. Pentru a realiza uscarea și incinerarea nămolului cu eficiență ridicată și consum redus de energie, este necesar să se studieze sistematic caracteristicile nămolului înainte și după uscare din mai multe perspective.

În această lucrare, caracteristicile nămolului deshidratat înainte și după uscare au fost studiate din aspectele analizei de bază, micromorfologiei, compoziției de bază și puterii calorice, ceea ce a furnizat date de bază pentru realizarea uscării și incinerării nămolului.

Echipament experimental

Municipalitatea nămol de deshidratare se usucă folosind un uscător cu peliculă subțire, iar diagrama structurii uscătorului cu strat subțire este prezentată în Figură. Mașina de uscare cu peliculă subțire este compusă dintr-o carcasă, un rotor și un dispozitiv de acționare. Rotorul distribuie nămolul dedeshidratat într-un strat subțire pe peretele interior al mantalei și usucă nămolul cu ajutorul aburului la temperatură înaltă sau al uleiului de conducție termică din manta.

Analiză de bază și comparație înainte și după uscarea nămolului

Aburul supraîncălzit la 160℃ și 0.6Mpa a fost trecut în uscătorul cu peliculă subțire pentru a usca nămolul deshidratat cu un conținut de umiditate de aproximativ 80% până la un conținut de umiditate mai mic de 30%. Nămolul a fost prelevat și analizat de mai multe ori, înainte și după uscare. Rezultatele au arătat că nămolul a fost redus după uscare, iar conținutul de volatile al bazei de uscare a fost redus cu 4.53%~8.66%. În același timp, conținutul de cenușă al nămolului a crescut, iar valoarea calorică ridicată a bazei de uscare a scăzut cu 0.335~1.15MJ/kg. Acest lucru se datorează în principal faptului că, în procesul de uscare termică, compușii organici volatili din nămol și unele particule fine de nămol devin gazul de uscare împreună cu vaporii de apă de uscare și intră în secțiunea ulterioară de tratare a gazului de uscare.

Compararea microstructurii nămolului înainte și după uscare

Următoarea figură prezintă microstructura nămolului înainte și după uscare. După cum se poate observa din figură, structura nămolului înainte de uscare este relativ laxă, iar un număr mare de polimeri extracelulari sunt înfășurați și adunați în afara coloidului, formând o structură agregată evidentă. În acest fel, apa legată, apa interstițială și apa intracelulară din nămol sunt înfășurate în flocul de nămol, astfel încât deshidratarea ulterioară a acestuia este dificilă prin acțiuni fizice și chimice. Comparativ cu nămolul după uscare, nămolul de dinainte de uscare are o porozitate mai mare, o suprafață specifică mai mare, o compresibilitate puternică, iar flocul de nămol poate fi distrus prin aplicarea unei forțe mecanice mai mici sau prin furnizarea de căldură. Odată cu evaporarea apei din nămol, structura floculului de nămol se prăbușește treptat, formând o structură agregată cu o structură de suprafață compactă și micșorând treptat golurile, așa cum se vede în figura din dreapta. Cu toate acestea, eficiența evaporării apei va scădea și odată cu scăderea raportului de goluri al nămolului.

Compararea compoziției nămolului înainte și după uscare

Figura prezintă rezultatele analizei spectrale de scanare în infraroșu înainte și după uscarea nămolului. Grupele funcționale reprezentative ale grupării uscate a nămolului sunt în principal H2O liberă, -OH, -CH2, -CH3, inel aromatic, C=C, CO, hidrocarburi halogenate etc. Aceasta indică faptul că nămolul are un conținut ridicat de materie organică, iar tipurile de materie organică pot fi proteine, lipide, amidon și celuloză. Studiile au arătat că nămolul are un conținut de proteine ​​mai mare de 60%, lipide de aproximativ 20%, amidon și celuloză de aproximativ 15%, iar descompunerea acestor materii organice produce NH3, H2S, COV și alte gaze cu miros.

EPS este un polimer de înaltă calitate, compus din proteine, polizaharide și o cantitate mică de lipide, acid nucleic și humus. Detectarea compușilor caracteristici EPS indică existența unei cantități mari de EPS în nămol. Fiind o componentă organică importantă a nămolului, conținutul de EPS determină intensitatea absorbției în infraroșu a grupelor funcționale caracteristice nămolului. Prin compararea spectrelor în infraroșu ale nămolului înainte și după uscare și excluzând interferențele subtile ale impurităților din nămol în timpul procesului de analiză, se poate observa că intensitatea absorbției în infraroșu a nămolului înainte de uscare este semnificativ mai mare decât cea a nămolului după uscare. Comparativ cu nămolul înainte de uscare, spectrele nămolului după uscare au arătat că vârfurile laterale la 1654 și 1543 cm-1 (C=C), 2924 cm-1 (CH4) și 1076 cm-1 (CO) au fost mai mici, ceea ce a indicat descompunerea substanțelor asemănătoare proteinelor în timpul procesului de uscare a nămolului. Acest lucru explică și scăderea conținutului de materie organică și a conținutului de materie volatilă după uscarea nămolului.

Compararea conținutului de umiditate, a materiei organice și a puterii calorice a nămolului înainte și după uscare

Materia organică din nămol este principalul furnizor de putere calorică a nămolului, în timp ce conținutul de umiditate al nămolului are, de asemenea, o influență mare asupra acesteia. Conținutul ridicat de umiditate al nămolului are o putere calorică scăzută, ceea ce va afecta inevitabil incinerarea nămolului. Mai mult, consumul de energie al sistemului în procesul de uscare a nămolului este utilizat în principal pentru evaporarea apei din nămol.

Conținutul de materie organică al nămolului după uscare a scăzut ușor, iar valoarea calorică ridicată corespunzătoare a bazei uscate a scăzut, de asemenea, ușor. Au fost studiate corelația dintre conținutul de umiditate al nămolului și valoarea calorică, respectiv corelația dintre materia organică a nămolului și valoarea calorică, iar coeficientul de corelație dintre variabile a fost obținut prin regresie liniară, iar analiza corelației a fost efectuată.

Există o corelație negativă între conținutul de umiditate al nămolului uscat și puterea sa calorică scăzută, care scade odată cu creșterea conținutului de umiditate. Cu toate acestea, coeficientul de corelație dintre conținutul de umiditate al nămolului uscat și puterea calorică scăzută este de 0,882, iar valoarea P a testului F este de 0,061 la o încredere de 95%. Deoarece valoarea P a testului F este mai mare de 0,05, conținutul de umiditate al nămolului uscat nu prezintă o corelație liniară semnificativă cu puterea calorică scăzută.

Coeficientul de corelație dintre conținutul de materie organică al nămolului brut și valoarea calorică ridicată a bazei uscate a fost de 0,997, iar valoarea P a testului F a fost de 0,0033 sub un nivel de încredere de 95%. Valoarea P a testului F este mai mică de 0,05, deci conținutul de materie organică al nămolului brut are o corelație semnificativă cu valoarea calorică ridicată a bazei uscate.

Conținutul de materie organică al nămolului uscat a fost corelat pozitiv cu valoarea calorică ridicată a substratului uscat, iar valoarea calorică ridicată a substratului uscat a crescut odată cu creșterea conținutului de materie organică. Mai mult, coeficientul de corelație dintre conținutul de materie organică al nămolului uscat și valoarea calorică ridicată a substratului uscat a fost de 0,973, iar valoarea P a testului F a fost de 0,014 sub nivelul de încredere de 95%. Deoarece valoarea p a testului F este mai mică de 0,05, se poate observa că există o corelație semnificativă între conținutul de materie organică al nămolului uscat și valoarea calorică ridicată a substratului uscat.

Din analiza de mai sus, se poate observa că valoarea calorică a nămolului este strâns legată de conținutul de umiditate și de conținutul de materie organică, existând o corelație pozitivă semnificativă între conținutul de materie organică al nămolului și valoarea calorică a bazei uscate a nămolului. Acest lucru arată, de asemenea, că, dacă se utilizează un număr mare de aditivi anorganici pentru condiționarea și deshidratarea nămolului provenit de la stația de epurare, deși poate avea un efect semnificativ de deshidratare, introducerea unui număr mare de substanțe anorganice nu numai că va îmbunătăți sarcina sistemului din procesul de uscare a nămolului, dar va reduce semnificativ și conținutul de materie organică al nămolului, ceea ce va avea efecte adverse asupra uscării și incinerării ulterioare a nămolului.

Concluzie

În această lucrare, au fost analizate caracteristicile nămolului deshidratat înainte și după uscare, utilizând ca materie primă nămolul deshidratat din districtul Qingpu din Shanghai.

(1) Odată cu progresul uscării, structura superficială a nămolului se închide treptat, golul se reduce treptat, iar eficiența uscării se reduce treptat.

(2) Procesul de uscare a nămolului va produce o cantitate mică de descompunere a materiei organice, astfel încât conținutul de materie organică și materie volatilă al nămolului după uscare este ușor redus.

(3) Valoarea calorică scăzută a nămolului este corelată negativ cu conținutul său de umiditate, dar nu există o relație liniară evidentă; a existat o corelație liniară pozitivă între valoarea calorică ridicată a nămolului și conținutul său de materie organică. Prin urmare, este necesar să se reducă conținutul de umiditate al nămolului și să se reducă pierderea de materie organică din nămol pentru a asigura valoarea calorică a nămolului.