Студија о карактеристикама сушења комуналног муља
Узимајући деводњавање муљаопштине Кингпу Пречишћавање отпадних вода Биљка као сировина, овај рад проучава разлике у карактеристикама муља пре и после сушења са аспеката индустријске анализе, микроморфологије, основног састава и калоријске вредности, и пружа основне податке за реализацију сушења и спаљивања муља.
Муљ је нуспроизвод процес пречишћавања отпадних вода, са високим садржајем воде (генерално око 98%), великом запремином, тешко се одлаже, а састав муља је сложен, садржи велики број органских супстанци, тешких метала, соли, тешко разградивих супстанци и патогених микроорганизама, паразитских јаја и тако даље. Са продубљивањем третмана отпадних вода, разуман третман и одлагање муља је све важнији, а необрађени муљ представља велику претњу по животну средину.
Према подацима Истраживачког института Е20, више од половине муља који настаје у постројењима за пречишћавање отпадних вода се третира и одлаже на санитарним депонијама, а више од 18% муља се губи. Више од 50% садржаја воде од 80% дехидрираног муља се одлаже једноставном методом депоније. Ова метода одлагања не само да изазива озбиљно секундарно загађење животне средине, већ и заузима велику површину, па дугорочно неће бити земљишта за закопавање. Предлог... Третман муља и захтеви за одлагање у „Водним десеткама“ и „13. петогодишњем плану“ подстакли су раст тржишта третмана и одлагања муља под условима повољних политика, а повезана технологија третмана и опрема су се такође брзо развиле.
„Најбоље изводљиве техничке смернице за третман и одлагање МУЉА у постројењима за пречишћавање отпадних вода“ сматра да је сушење и спаљивање муља правац који наша земља заговара у будућности. Да би се сушење и спаљивање муља остварило са високом ефикасношћу и ниском потрошњом енергије, неопходно је систематски проучавати карактеристике муља пре и после сушења из више углова.
У овом раду су проучаване карактеристике дехидрираног муља пре и после сушења са аспеката основне анализе, микроморфологије, основног састава и калоријске вредности, што је пружило основне податке за реализацију сушења и спаљивања муља.
Експериментална опрема
Општина деводњавање муља се суши помоћу сушача танких филмова, а структурни дијаграм сушача танких филмова је приказан на слици. Машина за сушење танких филмова састоји се од омотача, ротора и погонског уређаја. Ротор распоређује дедехидрирани муљ у танки слој на унутрашњем зиду омотача и суши муљ помоћу паре високе температуре или уља за проводљивост топлоте у омотачу.
Основна анализа и поређење пре и после сушења муља
Прегрејана пара од 160℃ и 0,6Mpa је пропуштена у сушач танког филма да би се осушио деводњени муљ са садржајем влаге од око 80% до садржаја влаге мањег од 30%. Муљ пре и после сушења је узоркован и анализиран више пута. Резултати су показали да је садржај испарљивих материја у муљу смањен након сушења, а садржај испарљивих материја у бази за сушење је смањен за 4,53%~8,66%. Истовремено, садржај пепела у муљу се повећао, а висока калоријска вредност базе за сушење је смањена за 0,335~1,15MJ/kg. То је углавном зато што се током процеса термичког сушења, испарљива органска једињења у муљу и неке фине честице муља заједно са воденом паром за сушење претварају у гас који остаје након сушења и улазе у накнадну секцију за третман гаса који остаје након сушења.
Поређење микроструктуре муља пре и после сушења
Следећа слика приказује микроструктуру муља пре и после сушења. Као што се може видети са слике, структура муља пре сушења је релативно растресита, а велики број екстрацелуларних полимера је омотан и сакупљен изван колоида, формирајући очигледну агрегатну структуру. На овај начин, везана вода, међућелијска вода и интрацелуларна вода у муљу су омотане у флокулу муља, тако да је тешко даље дехидрирати физичким и хемијским дејствима. У поређењу са муљем након сушења, муљ пре сушења има већу порозност, већу специфичну површину, јаку компресибилност, а флокула муља се може уништити применом мање механичке силе или доводом топлоте. Испаравањем воде у муљу, структура флокуле муља се постепено урушава, формирајући агрегатну структуру са чврстом површинском структуром и постепеним смањењем шупљина на слици десно. Међутим, ефикасност испаравања воде ће се такође смањивати са смањењем односа шупљина у муљу.
Поређење састава муља пре и после сушења
Слика приказује резултате анализе инфрацрвеног спектралног скенирања пре и после сушења муља. Репрезентативне функционалне групе суве групе муља су углавном слободна H2O, -OH, -CH2, -CH3, ароматични прстен, C=C, CO, халогеновани угљоводоници итд. То указује на то да је садржај органске материје у муљу висок, а типови органске материје могу бити протеини, липиди, скроб и целулоза. Студије су показале да је садржај протеина у органској материји муља већи од 60%, липида око 20%, скроба и целулозе око 15%, а разградња ових органских материја ће произвести NH3, H2S и испарљива органска једињења и друге гасове са непријатним мирисом.
ЕПС је високо полимерни материјал састављен од протеина, полисахарида и мале количине липида, нуклеинских киселина и хумуса. Детекција карактеристичних једињења ЕПС-а указује на постојање велике количине ЕПС-а у муљу. Као важна органска компонента муља, садржај ЕПС-а одређује интензитет инфрацрвене апсорпције карактеристичних функционалних група муља. Поређењем инфрацрвених спектара муља пре и после сушења и искључивањем суптилне интерференције нечистоћа у муљу током процеса анализе, може се видети да је интензитет инфрацрвене апсорпције муља пре сушења знатно већи него код муља након сушења. У поређењу са муљем пре сушења, спектри муља након сушења показали су да су врхови на 1654 и 1543 цм-1 (C=C), 2924 цм-1 (CH) и 1076 цм-1 (CO) били мањи, што указује на разградњу супстанци сличних протеинима током процеса сушења муља. Ово такође објашњава смањење садржаја органске материје и садржаја испарљивих материја након сушења муља.
Поређење садржаја влаге, органске материје и калоријске вредности муља пре и после сушења
Органска материја у муљу је главни извор калоријске вредности муља, док садржај влаге у муљу такође има велики утицај на калоријску вредност. Висок садржај влаге у муљу има ниску калоријску вредност, што ће неизбежно утицати на спаљивање муља. Штавише, потрошња енергије система у процесу сушења муља углавном се користи за испаравање воде у муљу.
Садржај органске материје у муљу након сушења се благо смањио, а одговарајућа висока калоријска вредност суве основе се такође благо смањила. Проучавана је корелација између садржаја влаге у муљу и калоријске вредности, и корелација између органске материје у муљу и калоријске вредности, респективно, а коефицијент корелације између варијабли је добијен линеарном регресијом и спроведена је корелациона анализа.
Постоји негативна корелација између садржаја влаге у сувом муљу и његове ниске калоријске вредности, која се смањује са повећањем садржаја влаге. Међутим, коефицијент корелације између садржаја влаге у сувом муљу и ниске калоријске вредности је 0,882, а P вредност F теста је 0,061 испод 95% поузданости. Пошто је P вредност F-теста већа од 0,05, садржај влаге у сувом муљу не показује значајну линеарну корелацију са ниском калоријском вредношћу.
Коефицијент корелације између садржаја органске материје у сировом муљу и високе калоријске вредности суве основе био је 0,997, а P вредност F теста била је 0,0033 под нивоом поузданости од 95%. P вредност F теста је мања од 0,05, тако да садржај органске материје у сировом муљу има значајну корелацију са његовом високом калоријском вредношћу суве основе.
Садржај органске материје у сувом муљу био је позитивно корелиран са високом калоријском вредношћу суве базе, а висока калоријска вредност суве базе повећавала се са повећањем садржаја органске материје. Штавише, коефицијент корелације између садржаја органске материје у сувом муљу и високе калоријске вредности суве подлоге био је 0,973, а P вредност F теста била је 0,014 испод нивоа поузданости од 95%. Пошто је p-вредност F-теста мања од 0,05, може се видети да постоји значајна корелација између садржаја органске материје у сувом муљу и високе калоријске вредности суве базе.
Из горе наведене анализе може се видети да је калоријска вредност муља уско повезана са садржајем влаге и садржајем органске материје, и да постоји значајна позитивна корелација између садржаја органске материје у муљу и калоријске вредности суве основе муља. Ово такође показује да ако се велики број неорганских адитива користи за кондиционирање и дехидрацију муља из постројења за пречишћавање отпадних вода, иако може имати значајан ефекат дехидрације, уношење великог броја неорганских супстанци не само да ће побољшати оптерећење система процеса сушења муља, већ ће и значајно смањити садржај органске материје у муљу, што ће изазвати негативне ефекте на накнадно сушење и спаљивање муља.
Закључак
У овом раду, карактеристике дехидрираног муља пре и после сушења су анализиране коришћењем дехидрираног муља из округа Ћингпу у Шангају као сировине.
(1) Са напретком сушења, површинска структура муља се постепено затвара, размак се постепено смањује, а ефикасност сушења се постепено смањује.
(2) Процесом сушења муља долази до разградње мале количине органске материје, тако да се садржај органске материје и испарљивих материја у муљу након сушења благо смањује.
(3) Ниска калоријска вредност муља је негативно корелирана са његовим садржајем влаге, али не постоји очигледна линеарна веза; Постојала је позитивна линеарна корелација између високе калоријске вредности муља и садржаја органске материје у њему. Стога је неопходно смањити садржај влаге у муљу и смањити губитак органске материје у муљу како би се осигурала калоријска вредност муља.