Bài viết này nghiên cứu sự khác biệt về đặc tính của bùn trước và sau khi sấy khô từ các khía cạnh phân tích công nghiệp, hình thái vi mô, thành phần cơ bản và giá trị nhiệt lượng, đồng thời cung cấp dữ liệu cơ bản cho việc thực hiện sấy bùn đô thị.
Bùn thải là gì?
Contents
Bùn thải là sản phẩm phụ của quá trình xử lý nước thải, có hàm lượng nước cao (thường khoảng 98%), thể tích lớn, đặc tính khó xử lý, thành phần bùn phức tạp, chứa nhiều chất hữu cơ, kim loại nặng, muối, khó phân hủy các chất và vi sinh vật gây bệnh, trứng ký sinh, v.v. Với việc xử lý nước thải ngày càng sâu rộng, việc xử lý và xử lý bùn hợp lý ngày càng trở nên quan trọng và bùn chưa được xử lý là mối đe dọa lớn đối với môi trường.
Theo số liệu của Viện nghiên cứu E20, hơn một nửa lượng bùn thải từ các nhà máy xử lý nước thải được xử lý và tiêu hủy bằng bãi chôn lấp hợp vệ sinh, hơn 18% lượng bùn thải bị mất đi. Hơn 50% hàm lượng nước trong 80% bùn đã khử nước được xử lý bằng phương pháp chôn lấp đơn giản. Phương pháp xử lý này không chỉ gây ô nhiễm môi trường thứ cấp nghiêm trọng mà còn chiếm diện tích lớn, lâu dài sẽ không còn đất để chôn lấp. Đề xuất về các yêu cầu xử lý và xử lý bùn trong “Mười nước” và “Kế hoạch 5 năm lần thứ 13” đã thúc đẩy sự phát triển của thị trường xử lý và xử lý bùn với điều kiện có chính sách thuận lợi, đồng thời công nghệ và thiết bị xử lý liên quan cũng phát triển nhanh chóng. .
“Hướng dẫn kỹ thuật khả thi nhất về xử lý và tiêu hủy SLUDGE trong nhà máy xử lý nước thải” cho rằng sấy và đốt bùn là hướng đi được nước ta chủ trương trong thời gian tới. Để thực hiện quá trình sấy và đốt bùn đạt hiệu suất cao và tiêu thụ năng lượng thấp, cần nghiên cứu một cách có hệ thống các đặc tính của bùn trước và sau khi sấy từ nhiều góc độ.
Trong bài báo này, các đặc tính của bùn khử nước trước và sau khi sấy được nghiên cứu từ các khía cạnh phân tích cơ bản, hình thái vi mô, thành phần cơ bản và nhiệt trị, cung cấp dữ liệu cơ bản cho việc thực hiện sấy và đốt bùn.
Thiết bị thí nghiệm
Bùn khử nước của thành phố được làm khô bằng cách sử dụng máy sấy màng mỏng và sơ đồ cấu trúc của máy sấy lớp mỏng được thể hiện trong Hình. Máy sấy màng mỏng bao gồm vỏ, rôto và thiết bị dẫn động. Rôto trải bùn đã khử nước thành một lớp mỏng trên thành trong của vỏ bọc và làm khô bùn bằng hơi nước ở nhiệt độ cao hoặc dầu dẫn nhiệt trong vỏ bọc.
Phân tích và so sánh cơ bản trước và sau khi sấy bùn
Hơi nước quá nhiệt 160oC và 0,6Mpa được đưa vào máy sấy màng mỏng để làm khô bùn đã khử nước có độ ẩm khoảng 80% đến độ ẩm dưới 30%. Bùn trước và sau khi sấy được lấy mẫu và phân tích nhiều lần. Kết quả cho thấy hàm lượng chất dễ bay hơi của bùn đã giảm sau khi sấy và hàm lượng chất dễ bay hơi của nền sấy giảm 4,53% ~ 8,66%. Đồng thời, hàm lượng tro trong bùn tăng lên và nhiệt trị cao của nền sấy giảm 0,335 ~ 1,15MJ/kg. Điều này chủ yếu là do trong quá trình sấy nhiệt, các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi trong bùn và một số hạt bùn mịn trở thành khí đuôi khô cùng với hơi nước sấy và đi vào phần xử lý khí đuôi tiếp theo.
So sánh cấu trúc vi mô của bùn trước và sau khi sấy
Hình dưới đây cho thấy cấu trúc vi mô của bùn trước và sau khi sấy. Có thể thấy trong hình, cấu trúc bùn trước khi sấy tương đối lỏng lẻo và một số lượng lớn polyme ngoại bào được bao bọc và tập hợp bên ngoài chất keo, tạo thành một cấu trúc tổng hợp rõ ràng. Bằng cách này, nước liên kết, nước kẽ và nước nội bào trong bùn được bao bọc trong khối bùn, do đó khó có thể khử nước thêm thông qua các tác động vật lý và hóa học. So với bùn sau khi sấy, bùn trước khi sấy có độ xốp cao hơn, diện tích bề mặt riêng lớn hơn, khả năng nén mạnh và khối bùn có thể bị phá hủy bằng cách tác dụng lực cơ học thấp hơn hoặc cung cấp nhiệt. Với sự bay hơi của nước trong bùn, cấu trúc khối bùn dần dần sụp đổ, tạo thành cấu trúc tổng hợp có cấu trúc bề mặt chặt chẽ và các lỗ rỗng dần dần thu hẹp lại như hình bên phải. Tuy nhiên, hiệu suất bay hơi nước cũng sẽ giảm khi tỷ lệ độ rỗng của bùn giảm.
So sánh thành phần bùn trước và sau khi sấy
Hình vẽ thể hiện kết quả phân tích quét phổ hồng ngoại trước và sau khi sấy bùn. Các nhóm chức đại diện của nhóm bùn khô chủ yếu là H2O tự do, -OH, -CH2, -CH3, vòng thơm, C=C, CO, hydrocarbon halogen hóa, v.v. Điều đó cho thấy hàm lượng chất hữu cơ trong bùn cao và các loại chất hữu cơ có thể là protein, lipid, tinh bột và xenlulo. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hàm lượng protein trong chất hữu cơ bùn là hơn 60%, lipid khoảng 20%, tinh bột và cellulose khoảng 15%, khi phân hủy các chất hữu cơ này sẽ tạo ra NH3, H2S, VOC và các loại khí có mùi khác.
EPS là một loại polymer cao bao gồm protein, polysacarit và một lượng nhỏ lipid, axit nucleic và mùn. Việc phát hiện các hợp chất đặc trưng của EPS cho thấy sự tồn tại một lượng lớn EPS trong bùn. Là thành phần hữu cơ quan trọng của bùn, hàm lượng EPS quyết định cường độ hấp thụ tia hồng ngoại của các nhóm chức đặc trưng của bùn. Bằng cách so sánh phổ hồng ngoại của bùn trước và sau khi sấy và loại trừ sự can thiệp tinh vi của các tạp chất trong bùn trong quá trình phân tích, có thể thấy cường độ hấp thụ tia hồng ngoại của bùn trước khi sấy cao hơn đáng kể so với bùn. sau khi sấy khô. So với bùn trước khi sấy, phổ của bùn sau sấy cho thấy các đỉnh vai tại 1654 và 1543cm-1 (C=C), 2924cm-1 (CH) và 1076cm-1 (CO) nhỏ hơn, điều này cho thấy phân hủy các chất giống protein trong quá trình sấy bùn. Điều này cũng giải thích sự giảm hàm lượng chất hữu cơ và hàm lượng chất dễ bay hơi sau khi sấy bùn.
So sánh độ ẩm, chất hữu cơ và nhiệt trị của bùn trước và sau khi sấy
Chất hữu cơ trong bùn là nguồn cung cấp nhiệt trị chính cho bùn, trong khi độ ẩm của bùn cũng có ảnh hưởng lớn đến nhiệt trị. Độ ẩm cao của bùn có nhiệt trị thấp, chắc chắn sẽ ảnh hưởng đến quá trình đốt bùn. Hơn nữa, năng lượng tiêu thụ của hệ thống trong quá trình sấy bùn chủ yếu được sử dụng để làm bay hơi nước trong bùn.
Hàm lượng chất hữu cơ trong bùn sau khi sấy giảm nhẹ, nhiệt trị cao tương ứng của nền khô cũng giảm nhẹ. Mối tương quan giữa độ ẩm của bùn và giá trị calo cũng như mối tương quan giữa chất hữu cơ trong bùn và giá trị calo đã được nghiên cứu tương ứng và hệ số tương quan giữa các biến thu được bằng hồi quy tuyến tính và phân tích tương quan được thực hiện.
Có mối tương quan nghịch giữa độ ẩm của bùn khô và nhiệt trị thấp của nó, giá trị này giảm khi độ ẩm tăng. Tuy nhiên, hệ số tương quan giữa độ ẩm của bùn khô và giá trị nhiệt lượng thấp là 0,882 và giá trị P của thử nghiệm F là 0,061 với độ tin cậy dưới 95%. Do giá trị F-test P lớn hơn 0,05 nên độ ẩm của bùn khô không cho thấy mối tương quan tuyến tính đáng kể với giá trị nhiệt lượng thấp.
Hệ số tương quan giữa hàm lượng chất hữu cơ của bùn thô và giá trị calo cao của chất khô là 0,997 và giá trị P của phép thử F là 0,0033 với độ tin cậy 95%. Giá trị P thử nghiệm F nhỏ hơn 0,05, do đó hàm lượng chất hữu cơ của bùn thô có mối tương quan đáng kể với giá trị calo cao ở dạng khô.
Hàm lượng chất hữu cơ của bùn khô có mối tương quan thuận với giá trị tỏa nhiệt cao của bazơ khô và giá trị tỏa nhiệt cao của bazơ khô tăng lên khi hàm lượng chất hữu cơ tăng lên. Hơn nữa, hệ số tương quan giữa hàm lượng chất hữu cơ của bùn khô và giá trị nhiệt lượng cao của chất nền khô là 0,973 và giá trị P của phép thử F là 0,014 với độ tin cậy 95%. Do giá trị p của F-test nhỏ hơn 0,05 nên có thể thấy rằng có mối tương quan đáng kể giữa hàm lượng chất hữu cơ trong bùn khô và giá trị calo cao của bazơ khô.
Từ phân tích trên, có thể thấy rằng giá trị nhiệt lượng của bùn có liên quan chặt chẽ với độ ẩm và hàm lượng chất hữu cơ, đồng thời có mối tương quan dương đáng kể giữa hàm lượng chất hữu cơ trong bùn và giá trị nhiệt lượng của bùn khô. Điều này cũng cho thấy rằng nếu một số lượng lớn các chất phụ gia vô cơ được sử dụng để điều hòa và khử nước bùn từ nhà máy xử lý nước thải, mặc dù nó có thể có tác dụng khử nước đáng kể nhưng việc đưa vào một số lượng lớn các chất vô cơ sẽ không chỉ cải thiện hệ thống. tải của quá trình sấy bùn mà còn làm giảm đáng kể hàm lượng chất hữu cơ trong bùn, điều này sẽ gây ảnh hưởng xấu đến quá trình sấy và đốt bùn sau này.
Phần kết luận
Trong bài báo này, các đặc tính của bùn khử nước trước và sau khi sấy được phân tích bằng cách sử dụng bùn khử nước từ quận Qingpu, Thượng Hải làm nguyên liệu thô.
(1) Với quá trình sấy, cấu trúc bề mặt của bùn dần dần khép lại, khe hở giảm dần và hiệu quả sấy giảm dần.
(2) Quá trình sấy bùn sẽ xảy ra một lượng nhỏ phân hủy chất hữu cơ, do đó hàm lượng chất hữu cơ và chất dễ bay hơi của bùn sau khi sấy giảm đi một chút.
(3) Nhiệt trị thấp của bùn có tương quan nghịch với độ ẩm của nó, nhưng không có mối quan hệ tuyến tính rõ ràng; Có mối tương quan tuyến tính tích cực giữa nhiệt trị cao của bùn và hàm lượng chất hữu cơ của nó. Vì vậy, cần giảm độ ẩm của bùn và giảm thất thoát hàm lượng chất hữu cơ trong bùn để đảm bảo nhiệt trị của bùn.
Western Filter Tech với hơn 6 năm kinh nghiệm và hơn 890 khách hàng, đã luôn nổ lực, không ngừng nghiên cứu và phát triển thêm nhiều mô hình dự án máy ép bùn khung bản công nghệ mới giúp xử lý hiệu quả và tiết kiệm tài nguyên hơn, sẽ là một chổ dựa vững chắc giúp bạn đầu tư đúng vào máy ép bùn khung bản.
Với xu hướng tăng trưởng liên tục theo sơ đồ phân tích thị trường, cổ máy này giờ đây không chỉ đơn thuần giúp bảo vệ môi trường, mà đây còn là cơ hội tốt hơn bao giờ hết để chúng ta bắt tay vào đầu tư ngay hôm nay. Cùng nhau, chúng ta có thể xây dựng một xã hội phát triển hơn!
>> Xem thêm: Ứng dụng của polymer trong khử nước bùn
>> Ghé thăm fangape Facebook của Western Filter Tech
>> Liên hệ ngay: 0909796560 (Ms. Thanh) để được tư vấn miễn phí!
