Studie av torkningsegenskaper för kommunalt slam
Tar avvattningsslamav Qingpu distriktskommun Avloppsrening Med växt som råmaterial studerar denna artikel skillnaderna i slammets egenskaper före och efter torkning utifrån aspekter som industriell analys, mikromorfologi, grundläggande sammansättning och värmevärde, och ger grundläggande data för genomförande av torkning och förbränning av slam.
Slam är en biprodukt av avloppsreningsprocess, med hög vattenhalt (vanligtvis cirka 98 %), stor volym, svår att omhänderta egenskaperna, och slammets sammansättning är komplex och innehåller ett stort antal organiska ämnen, tungmetaller, salter, svårnedbrytbara ämnen och patogena mikroorganismer, parasitägg och så vidare. Med fördjupad avloppsrening blir rimlig behandling och omhändertagande av slam allt viktigare, och obehandlat slam är ett stort hot mot miljön.
Enligt data från E20 Research Institute behandlas och deponeras mer än hälften av slammet som genereras av avloppsreningsverk, och mer än 18 % av slammet går förlorat. Mer än 50 % av vattenhalten i 80 % av det avvattnade slammet deponeras med den enkla deponimetoden. Denna deponeringsmetod medför inte bara allvarliga sekundära miljöföroreningar, utan upptar också ett stort område, och det kommer inte att finnas någon mark att begrava i längden. Förslaget om Slambehandling och avfallshanteringskraven i "Water Ten" och "13:e femårsplanen" har främjat tillväxten av marknaden för slambehandling och avfallshantering under förutsättning av gynnsam politik, och relaterad behandlingsteknik och utrustning har också utvecklats snabbt.
"De bästa möjliga tekniska riktlinjerna för SLAMbehandling och -hantering i avloppsreningsverk" anser att slamtorkning och -förbränning är den riktning som vårt land förespråkar i framtiden. För att kunna genomföra slamtorkning och -förbränning med hög effektivitet och låg energiförbrukning är det nödvändigt att systematiskt studera slammets egenskaper före och efter torkning från flera vinklar.
I denna artikel studerades egenskaperna hos dehydrerat slam före och efter torkning utifrån aspekter som grundläggande analys, mikromorfologi, grundläggande sammansättning och värmevärde, vilket gav grundläggande data för genomförandet av torkning och förbränning av slam.
Experimentell utrustning
Den kommunala avvattningsslam torkas med hjälp av en tunnfilmstork, och strukturdiagrammet för tunnskiktstorken visas i figur. Tunnfilmstorkmaskinen består av skal, rotor och drivanordning. Rotorn sprider det dehydrerade slammet i ett tunt lager på innerväggen av skalmanteln och torkar slammet med högtemperaturånga eller värmeledningsolja i manteln.
Grundläggande analys och jämförelse före och efter slamtorkning
Överhettad ånga på 160 ℃ och 0,6 MPa leddes in i tunnfilmstorken för att torka det avvattnade slammet med en fukthalt på cirka 80 % till en fukthalt på mindre än 30 %. Slammet före och efter torkning provtogs och analyserades flera gånger. Resultaten visade att slammets halt av flyktiga ämnen minskade efter torkning, och att det flyktiga innehållet i torkbasen minskade med 4,53 % ~ 8,66 %. Samtidigt ökade slammets askhalt, och det höga värmevärdet i torkbasen minskade med 0,335 ~ 1,15 MJ/kg. Detta beror främst på att flyktiga organiska föreningar i slammet och vissa fina slampartiklar i processen för termisk torkning blir till torkande restgas tillsammans med torkande vattenånga och kommer in i den efterföljande restgasbehandlingssektionen.
Mikrostrukturjämförelse av slam före och efter torkning
Följande figur visar slammets mikrostruktur före och efter torkning. Som framgår av figuren är slammets struktur före torkning relativt lös, och ett stort antal extracellulära polymerer är inlindade och samlade utanför kolloiden, vilket bildar en tydlig aggregatstruktur. På detta sätt är det bundna vattnet, det interstitiella vattnet och det intracellulära vattnet i slammet inlindade i slamflocken, så att det är svårt att dehydrera ytterligare genom fysikaliska och kemiska åtgärder. Jämfört med slammet efter torkning har slammet före torkning högre porositet, större specifik yta, stark kompressibilitet, och slamflocken kan förstöras genom att applicera lägre mekanisk kraft eller tillföra värme. Med avdunstningen av vatten i slammet kollapsar slamflockstrukturen gradvis, vilket bildar en aggregatstruktur med en tät ytstruktur och gradvis krympande hålrum i figuren till höger. Emellertid kommer vattenavdunstningseffektiviteten också att minska med minskande slammets hålrumsförhållande.
Sammansättningsjämförelse av slam före och efter torkning
Figuren visar resultaten av infraröd spektralskanningsanalys före och efter slamtorkning. De representativa funktionella grupperna i slamtorrgruppen är huvudsakligen fritt H2O, -OH, -CH2, -CH3, aromatiska ringar, C=C, CO, halogenerade kolväten, etc. Det indikerar att halten organiskt material i slammet är hög, och de organiska materialtyperna kan vara protein, lipid, stärkelse och cellulosa. Studier har visat att proteinhalten i slamorganiskt material är mer än 60 %, lipid är cirka 20 %, stärkelse och cellulosa är cirka 15 %. Nedbrytningen av detta organiska material kommer att producera NH3, H2S och VOC och andra luktgaser.
EPS är en högpolymer bestående av protein, polysackarid och en liten mängd lipider, nukleinsyra och humus. Detektionen av karakteristiska EPS-föreningar indikerar förekomsten av en stor mängd EPS i slam. Som en viktig organisk komponent i slam bestämmer EPS-innehållet den infraröda absorptionsintensiteten hos slammets karakteristiska funktionella grupper. Genom att jämföra slammets infraröda spektra före och efter torkning och exkludera den subtila interferensen från föroreningar i slammet under analysprocessen, kan man se att slammets infraröda absorptionsintensitet före torkning är signifikant högre än slammets efter torkning. Jämfört med slammet före torkning visade slammets spektra efter torkning att axeltopparna vid 1654 och 1543 cm-1 (C=C), 2924 cm-1 (CH4) och 1076 cm-1 (CO) var mindre, vilket indikerade nedbrytning av proteinliknande ämnen under slamtorkningsprocessen. Detta förklarar också minskningen av innehållet av organiskt material och innehållet av flyktiga ämnen efter slamtorkning.
Jämförelse av fukthalt, organiskt material och värmevärde i slam före och efter torkning
Det organiska materialet i slammet är den huvudsakliga källan till slammets värmevärde, medan slammets fukthalt också har stor inverkan på värmevärdet. Slammets höga fukthalt har ett lågt lågt värmevärde, vilket oundvikligen kommer att påverka slamförbränningen. Dessutom används systemets energiförbrukning i slamtorkningsprocessen huvudsakligen för att avdunsta vattnet i slammet.
Slammets innehåll av organiskt material minskade något efter torkning, och motsvarande höga kalorivärde för den torra basen minskade också något. Korrelationen mellan slammets fukthalt och kalorivärde, respektive korrelationen mellan slammets organiska material och kalorivärde studerades, och korrelationskoefficienten mellan variablerna erhölls genom linjär regression, och korrelationsanalys utfördes.
Det finns en negativ korrelation mellan fukthalten i torrt slam och dess låga värmevärde, vilket minskar med ökande fukthalt. Korrelationskoefficienten mellan fukthalten i torrt slam och det låga värmevärdet är dock 0,882, och P-värdet för F-testet är 0,061 under 95 % konfidens. Eftersom F-testets P-värde är större än 0,05, visar fukthalten i torrt slam inte en signifikant linjär korrelation med det låga värmevärdet.
Korrelationskoefficienten mellan halten organiskt material i råslam och det höga kalorivärdet på torrsubstansen var 0,997, och P-värdet för F-testet var 0,0033 under konfidensnivån på 95 %. F-testets P-värde är mindre än 0,05, så halten organiskt material i råslam har en signifikant korrelation med dess höga kalorivärde på torrsubstansen.
Halten av organiskt material i torrt slam korrelerade positivt med det höga värmevärdet hos torrbasen, och det höga värmevärdet hos torrbasen ökade med ökningen av halten organiskt material. Dessutom var korrelationskoefficienten mellan halten av organiskt material i torrt slam och det höga kalorivärdet hos torrt substrat 0,973, och P-värdet för F-testet var 0,014 under konfidensnivån på 95 %. Eftersom F-testets p-värde är mindre än 0,05, kan man se att det finns en signifikant korrelation mellan halten av organiskt material i torrt slam och det höga kalorivärdet hos torrbasen.
Av ovanstående analys framgår att slammets kalorivärde är nära relaterat till fukthalt och innehåll av organiskt material, och det finns en signifikant positiv korrelation mellan slammets innehåll av organiskt material och slammets kalorivärde i torrt slam. Detta visar också att om ett stort antal oorganiska tillsatser används för konditionering och uttorkning av slammet från avloppsreningsverket, även om det kan ha en betydande uttorkningseffekt, kommer införandet av ett stort antal oorganiska ämnen inte bara att förbättra systembelastningen för slamtorkningsprocessen, utan också avsevärt minska slammets innehåll av organiskt material, vilket kommer att orsaka negativa effekter på den efterföljande slamtorkningen och förbränningen.
Slutsats
I denna artikel analyserades egenskaperna hos det dehydrerade slammet före och efter torkning med hjälp av det dehydrerade slammet från Qingpu-distriktet i Shanghai som råmaterial.
(1) Med torkningen minskar slammets ytstruktur gradvis, mellanrummet minskar gradvis och torkningseffektiviteten minskar gradvis.
(2) Under torkningsprocessen av slam sker en liten nedbrytning av organiskt material, vilket innebär att innehållet av organiskt material och flyktiga ämnen i slammet minskar något efter torkning.
(3) Slammets låga kalorivärde är negativt korrelerat med dess fukthalt, men det finns inget uppenbart linjärt samband; Det fanns en positiv linjär korrelation mellan slammets höga kalorivärde och dess innehåll av organiskt material. Därför är det nödvändigt att minska slammets fukthalt och minska förlusten av organiskt material i slammet för att säkerställa slammets kalorivärde.