Študija o značilnostih sušenja komunalnega blata

Ob odvodnjavanje blataobčine okrožja Qingpu Čiščenje odplak Rastlina kot surovina, ta članek preučuje razlike v značilnostih blata pred in po sušenju z vidika industrijske analize, mikromorfologije, osnovne sestave in kalorične vrednosti ter zagotavlja osnovne podatke za izvedbo sušenja in sežiganja blata.

Blato je stranski produkt postopek čiščenja odplak, z visoko vsebnostjo vode (običajno okoli 98 %), veliko prostornino, težko odstranljivimi lastnostmi, sestava blata pa je kompleksna in vsebuje veliko število organskih snovi, težkih kovin, soli, težko razgradljivih snovi in ​​patogenih mikroorganizmov, parazitskih jajčec itd. Z poglabljanjem čiščenja odplak postaja razumna obdelava in odstranjevanje blata vse pomembnejša, neobdelano blato pa predstavlja veliko grožnjo okolju.

Po podatkih raziskovalnega inštituta E20 se več kot polovica blata, ki ga ustvarijo čistilne naprave, obdela in odstrani na sanitarnih odlagališčih, pri čemer se izgubi več kot 18 % blata. Več kot 50 % vsebnosti vode v 80 % dehidriranega blata se odstrani s preprosto metodo odlaganja na odlagališče. Ta metoda odstranjevanja ne le povzroča resno sekundarno onesnaženje okolja, ampak tudi zavzema veliko površino in dolgoročno ne bo prostora za zakopavanje. Predlog Obdelava blata Zahteve glede odstranjevanja v "Vodni desetki" in "13. petletnem načrtu" so pod ugodnimi pogoji spodbudile rast trga obdelave in odstranjevanja blata, hitro pa se je razvila tudi s tem povezana tehnologija in oprema za obdelavo.

"Najboljše izvedljive tehnične smernice za obdelavo in odstranjevanje BLATA v čistilnih napravah" meni, da je sušenje in sežiganje blata smer, ki jo naša država zagovarja v prihodnosti. Da bi dosegli sušenje in sežiganje blata z visoko učinkovitostjo in nizko porabo energije, je treba sistematično preučiti značilnosti blata pred in po sušenju z več zornih kotov.

V tem članku so bile značilnosti dehidriranega blata pred in po sušenju proučene z vidika osnovne analize, mikromorfologije, osnovne sestave in kalorične vrednosti, kar je zagotovilo osnovne podatke za izvedbo sušenja in sežiganja blata.

Eksperimentalna oprema

Občinski odvodnjavanje blata Suši se s tankoplastnim sušilnikom, strukturni diagram tankoplastnega sušilnika pa je prikazan na sliki. Stroj za sušenje tankih filmov je sestavljen iz lupine, rotorja in pogonske naprave. Rotor porazdeli dehidrirano blato v tanko plast na notranjo steno plašča lupine in ga suši z visokotemperaturno paro ali toplotno prevodnim oljem v plašču.

Osnovna analiza in primerjava pred in po sušenju blata

Pregreta para s temperaturo 160 ℃ in tlakom 0,6 MPa je bila poslana v tankoplastni sušilnik, da se je dehidrirano blato z vsebnostjo vlage približno 80 % posušilo na vsebnost vlage manj kot 30 %. Blato je bilo pred in po sušenju večkrat vzorčeno in analizirano. Rezultati so pokazali, da se je vsebnost hlapnih snovi v blatu po sušenju zmanjšala, vsebnost hlapnih snovi v sušilni osnovi pa se je zmanjšala za 4,53 % do 8,66 %. Hkrati se je povečala vsebnost pepela v blatu, visoka kalorična vrednost sušilne osnove pa se je zmanjšala za 0,335 do 1,15 MJ/kg. To je predvsem zato, ker se med termičnim sušenjem hlapne organske spojine v blatu in nekateri drobni delci blata skupaj s sušilno vodno paro pretvorijo v sušilni plin in vstopijo v nadaljnji oddelek za obdelavo odpadnega plina.

Primerjava mikrostrukture blata pred in po sušenju

Naslednja slika prikazuje mikrostrukturo blata pred in po sušenju. Kot je razvidno iz slike, je struktura blata pred sušenjem relativno rahla, veliko število zunajceličnih polimerov pa je ovitih in zbranih zunaj koloida, kar tvori očitno agregatno strukturo. Na ta način so vezana voda, intersticijska voda in znotrajcelična voda v blatu ovite v kosmiče blata, zato ga je težko dodatno dehidrirati s fizikalnimi in kemičnimi učinki. V primerjavi z blatom po sušenju ima blato pred sušenjem večjo poroznost, večjo specifično površino, močno stisljivost, kosmiče blata pa je mogoče uničiti z uporabo manjše mehanske sile ali dovajanjem toplote. Z izhlapevanjem vode v blatu se struktura kosmičev blata postopoma seseda in tvori agregatno strukturo s tesno površinsko strukturo, praznine pa se postopoma krčijo, kot je prikazano na sliki na desni. Vendar pa se z zmanjšanjem razmerja praznin v blatu zmanjšuje tudi učinkovitost izhlapevanja vode.

Primerjava sestave blata pred in po sušenju

Slika prikazuje rezultate infrardeče spektralne skenirne analize pred in po sušenju blata. Reprezentativne funkcionalne skupine suhe skupine blata so predvsem prosta H2O, -OH, -CH2, -CH3, aromatski obroč, C=C, CO, halogenirani ogljikovodiki itd. To kaže, da je vsebnost organskih snovi v blatu visoka, vrste organskih snovi pa so lahko beljakovine, lipidi, škrob in celuloza. Študije so pokazale, da je vsebnost beljakovin v organskih snoveh blata več kot 60 %, lipidov približno 20 %, škroba in celuloze pa približno 15 %, pri čemer razgradnja teh organskih snovi proizvaja NH3, H2S in HOS ter druge pline z neprijetnim vonjem.

EPS je visokokakovostni polimer, sestavljen iz beljakovin, polisaharidov in majhne količine lipidov, nukleinske kisline in humusa. Zaznavanje spojin, značilnih za EPS, kaže na prisotnost velike količine EPS v blatu. Kot pomembna organska komponenta blata vsebnost EPS določa intenzivnost infrardeče absorpcije značilnih funkcionalnih skupin blata. S primerjavo infrardečih spektrov blata pred in po sušenju ter z izključitvijo subtilnega vpliva nečistoč v blatu med postopkom analize je mogoče videti, da je intenzivnost infrardeče absorpcije blata pred sušenjem bistveno višja kot pri blatu po sušenju. V primerjavi z blatom pred sušenjem so spektri blata po sušenju pokazali, da so bili ramenski vrhovi pri 1654 in 1543 cm-1 (C=C), 2924 cm-1 (CH) in 1076 cm-1 (CO) manjši, kar kaže na razgradnjo beljakovinam podobnih snovi med postopkom sušenja blata. To pojasnjuje tudi zmanjšanje vsebnosti organskih snovi in ​​hlapnih snovi po sušenju blata.

Primerjava vsebnosti vlage, organske snovi in ​​kurilne vrednosti blata pred in po sušenju

Organska snov v blatu je glavni vir kalorične vrednosti blata, medtem ko ima vsebnost vlage v blatu prav tako velik vpliv na kalorično vrednost. Visoka vsebnost vlage v blatu ima nizko kalorično vrednost, kar neizogibno vpliva na sežiganje blata. Poleg tega se poraba energije sistema v procesu sušenja blata uporablja predvsem za izhlapevanje vode v blatu.

Vsebnost organske snovi v blatu se je po sušenju nekoliko zmanjšala, prav tako se je nekoliko zmanjšala ustrezna visoka kalorična vrednost suhe osnove. Proučevali smo korelacijo med vsebnostjo vlage v blatu in kalorično vrednostjo oziroma korelacijo med organsko snovjo v blatu in kalorično vrednostjo, korelacijski koeficient med spremenljivkami pa smo dobili z linearno regresijo in izvedli korelacijska analiza.

Med vsebnostjo vlage v suhem blatu in njegovo nizko kalorično vrednostjo obstaja negativna korelacija, ki se z naraščanjem vsebnosti vlage zmanjšuje. Vendar pa je korelacijski koeficient med vsebnostjo vlage v suhem blatu in nizko kalorično vrednostjo 0,882, vrednost P pri F-testu pa je 0,061 pod 95-odstotno zanesljivostjo. Ker je vrednost P pri F-testu večja od 0,05, vsebnost vlage v suhem blatu ne kaže pomembne linearne korelacije z nizko kalorično vrednostjo.

Korelacijski koeficient med vsebnostjo organske snovi v surovem blatu in visoko kalorično vrednostjo suhe snovi je bil 0,997, vrednost P F-testa pa je bila 0,0033 pod stopnjo zaupanja 95 %. Vrednost P F-testa je manjša od 0,05, zato ima vsebnost organske snovi v surovem blatu pomembno korelacijo z njegovo visoko kalorično vrednostjo suhe snovi.

Vsebnost organske snovi v suhem blatu je bila pozitivno povezana z visoko kalorično vrednostjo suhe osnove, visoka kalorična vrednost suhe osnove pa se je povečevala z naraščanjem vsebnosti organske snovi. Poleg tega je bil korelacijski koeficient med vsebnostjo organske snovi v suhem blatu in visoko kalorično vrednostjo suhega substrata 0,973, vrednost P F-testa pa 0,014 pod stopnjo zaupanja 95 %. Ker je vrednost P-testa manjša od 0,05, je razvidno, da obstaja pomembna korelacija med vsebnostjo organske snovi v suhem blatu in visoko kalorično vrednostjo suhe osnove.

Iz zgornje analize je razvidno, da je kalorična vrednost blata tesno povezana z vsebnostjo vlage in vsebnostjo organskih snovi, pri čemer obstaja pomembna pozitivna korelacija med vsebnostjo organskih snovi v blatu in kalorično vrednostjo suhe osnove blata. To tudi kaže, da če se za kondicioniranje in dehidracijo blata iz čistilne naprave uporabi veliko število anorganskih dodatkov, čeprav lahko to ima pomemben dehidracijski učinek, uvedba velikega števila anorganskih snovi ne bo le izboljšala obremenitve sistema sušenja blata, temveč bo tudi znatno zmanjšala vsebnost organskih snovi v blatu, kar bo imelo negativne učinke na nadaljnje sušenje in sežiganje blata.

Zaključek

V tem članku so bile analizirane značilnosti dehidriranega blata pred in po sušenju z uporabo dehidriranega blata iz okrožja Qingpu v Šanghaju kot surovine.

(1) Z napredovanjem sušenja se površinska struktura blata postopoma zapira, vrzel se postopoma zmanjšuje in učinkovitost sušenja se postopoma zmanjšuje.

(2) Med sušenjem blata pride do majhne razgradnje organskih snovi, tako da se vsebnost organskih in hlapnih snovi v blatu po sušenju nekoliko zmanjša.

(3) Nizka kalorična vrednost blata je negativno povezana z njegovo vsebnostjo vlage, vendar ni očitne linearne povezave; obstaja pozitivna linearna korelacija med visoko kalorično vrednostjo blata in vsebnostjo organskih snovi v njem. Zato je treba zmanjšati vsebnost vlage v blatu in zmanjšati izgubo organskih snovi v blatu, da se zagotovi kalorična vrednost blata.