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不同添加物对污泥干化及燃烧性能改善的研究-污水处理活性炭供应商-
浏览: 发布日期:2018-03-17

摘要:生物污泥具有较高的干基热值,但高含水率和强持水性限制了污泥焚烧和热能利用。本文研究木屑、餐厨垃圾、煤粉等热值提高物质与M1脱水剂(以镁盐为主的化合物)、硅藻土、高岭土、皂土等脱水剂对污泥含水率降低、热值提高的作用。结果表明,含水率与热值的变化呈负相关性,木屑、煤粉对于污泥含水率降低和热值提高作用较为明显:当木屑加入比例为5%,煤粉为20%时,5天内体系含水率由60.7%降至36.3%,污泥低位热值由2162kJ/kg上升至6685kJ/kg,完全满足自持燃烧的要求。四种脱水剂脱水作用的顺序为:硅藻土>高岭土>皂土>M1脱水剂。现场实验表明,当M1脱水剂、木屑、煤粉添加比为5:10:10时,均温10℃,自然通风条件下,5天后污泥含水率可以由81.3%降至28.0%,低位热值相应提高至10534kJ/kg,干基灰分产量减少至38.2%。
关键词:污泥;热值;含水率;脱水剂;灰分
Improvement on dewatering and combustion characteristics of sludge by adding different additives
Abstract: Usually, the water content in the mechanical dewatering sewage sludge may be over 80% and its low heating value may be zero. In this work, effects on dewatering and heating value by adding high heatingvalue materials such as sawdust, kitchen garbage and coal, were investigated. Meanwhile, the dewatering reagents such as M1(a chemical consisting of Mg salts), bentonite, kaoline and diatomite, were also mixed with the sludge. It was found water content decreased from 60.7% to 36.3% and low heating value increased from 2162 kJ/kg to 6685 kJ/kg after five days air-drying, a low heating value for maintaining self-combustion, when 5% sawdust (w/w) and 20% coal were added into the sludge. The order of dewatering efficiency of four dewatering reagents was found to be diatomite>kaoline>bentonite>M1. The low heating value increased to 10534kJ/kg and water content and ash rate decreased to 28.0% and 38.2%, respectively, after 5 days’ natural ventilation at average temperature 10℃, when M1 agent, sawdust and coal with a ratioof 5:10:10(w/w) was used.
Keywords: sludge; heating value; water content; dewatering reagent; ash
1 引言(Introduction)
随着我国各级城市污水处理设施的日臻完善,污泥的排放量逐年递增。据统计,上海每日产生污泥4000吨,而老港污泥卫生填埋场仅能填埋600吨~2000吨。由于可用土地迅速减少,寻找污泥资源化途径日益迫切。
经二级生物强化处理后产生的生物污泥,主要由生物絮体和絮凝剂组成,含有大量的有机物和木质素,具有一定热值[1]。据测算,污泥的干基热值范围为7467.8kJ/kg~17922.8 kJ/kg。但污泥含水率较高,焚烧过程中由于水分蒸发,以汽化潜热的形式带走部分能量,影响其燃烧过程。污泥的持水性较强,张华等人[2]研究发现,当温度为20℃,空气湿度30%~50%时,含水率80%左右的污泥含水率降至65%以下需要11天。污泥持水性较强主要是由于胞间聚合物(ECP)的存在:多聚糖、蛋白质和DNA是ECP的主要组成物质,它们可以作为离子交换介质发挥作用,从而导致了污泥粘度的增大和内部水分散失的缓慢[3]。因此,如何破坏污泥微生物胞间结构,短时间内降低污泥的含水率成为污泥干化研究的重点[4]。
目前常用的污泥干化技术为热干燥处理技术[1],经过预干燥处理,污泥含水率由75%降至10%[5],可以用作焚烧及其他热能利用。这种方法虽然时间短,脱水效果好,但成本相对较高,且烘干过程中有恶臭气体产生。朱伟等人[6]将膨润土和水泥以1:1的比例掺入污泥,当掺入比例为0.4时,污泥含水率降低较快,固化体的强度是单纯水泥固化的6倍。但这种固化的目的以填埋为主,固化剂掺入量较大,若单纯作为燃料使用则因灰分大而降低污泥热值。本文拟寻找一种热值提高物质、脱水剂等不同添加物的组合,综合考虑热值、含水率、灰分的关系,使其成为一种成本较低,所需时间相对较短的干化方法,充分利用污泥热能。
2 实验材料与方法(Experimental materials and methods)
2.1 原料及试样制备
原生污泥为生化污泥,机械脱水至含水率为80%左右,取自上海市白龙港污水处理厂的二级生物处理沉淀池。餐厨垃圾取自同济大学食堂,经破碎后搅拌均匀,于5℃以下保存,备用;M1脱水剂为一种新型的镁系胶凝固化剂,粒度小于100目;木屑来自家具厂木屑废料。各物质工业分析和发热量结果见表1。
表1 各物质元素组成及性质

不同添加物对污泥干化及燃烧性能改善的研究-污水处理活性炭供应商-


注:1)“Wad”指应用基的含水率;2)“QL”指低位热值;3)“QH”指高位热值

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