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          污泥碳化的機理

          返回列表 來源:網絡 發布日期: 2022-12-05

          1污泥的共同組成

          污泥的干物質主要由有機物和無機物兩部分共同組成。有機部分主要源于活性污泥中的微生物,除此以外還有大量的難以生化處置的有機物,但是含量增加。微生物主要共同組成是蛋白質、脂肪、碳水化合物,比如天津某污水處置廠污泥有機物中碳水化合物占49.27%;脂肪占10.29%,蛋白質占40.14%。

          2有機物的水解反應

          碳水化合物、脂肪、蛋白質在很大的條件下都能水解:

          碳水化合物 &rarr;單糖(葡萄糖等)

          脂肪 水&rarr;甘油 高級脂肪酸

          蛋白質 水&rarr;氨基酸

          含氯化合物在強堿條件下也可出現水解,比如:

          CH3CH2Cl H2O&rarr;CH3CH2OH HCl

          此外,研究表明除了有機物的熔化,當冷卻到很大的溫度時,無機物中的部分物質也會熔化在水溶液中。

          3污泥碳化的反應過程

          (1)反應過程描述;

          污泥中的物質大都是以微生物的形式存有,微生物的細胞壁和細胞膜主要是由脂類和蛋白質類物質共同組成。冷卻污泥時,當達至合適的溫度時,共同組成細胞壁和細胞膜的脂類和蛋白質水解,細胞已經開始斷裂,細胞內的有機物蔓延到細胞外,水分也從細胞中脫離。此時,80%含水率的污泥已經開始轉變成液態,污泥變成了泥水。

          從細胞內蔓延到水中的有機物不是都能熔化在水中的,只是一小部分熔化,熔化的這部分有機物出現水解反應,如脂肪水解成甘油和脂肪酸;碳水化合物水解成小分子的多糖甚至單糖;蛋白質水解成多肽、氨基酸。因出現水解反應,熔化的有機物質量增大,原來未熔化的有機物能再熔化一小部分。反應時間越長,固體部分就越多。

          (2)碳化后污泥性狀出現發生改變

          因有機物的熔化、水解,微生物的細胞結構被毀壞,污泥顆粒變大,結合水、毛細管水存有的條件不復存有,污泥的粘度變大,污泥流動性提高。 蛋白質,碳水化合物由高分子化合物變成小分子的單體,分子量變大,這也有助于體系粘度的增大。

          隨著污泥性狀出現發生改變,碳化后的泥水歷經常規水解后,含水率可達至40%以下,并且,在通常堆滿條件下,污泥極容易風干,污泥最終含水率可進一步降低至10~20%。

          (3)增加有毒氣體的產生

          高溫高壓下,氨基酸也可能出現水解反應,比如,蛋白質水解分解成的氨基酸會繼續反應分解成揮發性脂肪酸、CO2、NH3。

          脂肪水解分解成的脂肪酸和氨基酸反應分解成的脂肪酸可出現脫羧反應:

          R-COOH&rarr;RH CO2

          因上述反應的出現,污泥歷經處置后,會產生少量氣體,干物質質量會變大。反應產生的氣體通常以CO2為主,占90%以上。

          (4)有機氯代物的除去

          在強堿條件下,污泥中含有的有機氯化物也出現水解,氯元素以離子狀態的形式存有水溶液中,能隨上清液排泄,增加了碳化物中氯的含量。

          (5)碳化物熱值

          因原污泥干物質中僅有少數有機物熔化、出現水解反應,而產生的CO2不偷走能量,有機物獲得最大留存,反應獲得碳化物有較高的熱值。

          碳化后的污泥可直接燒毀,不需嵌入任何輔助嵌入燃料。且燒毀過程中,因氯離子的增加,燒毀時不能產生二噁英,不能對大氣造成污染。

          4溫度和壓力對污泥碳化的影響

          有機物在水中的熔化度通常隨著溫度的增高而增高。因而溫度越高,細胞斷裂得越污泥顆粒在水中的熔化度越大,從而細胞受到的毀壞越大。比如170℃冷卻30min,細胞的結構就會受到毀壞,污泥顆粒由原有較大的細胞變成很小的細胞;190℃冷卻30min,污泥顆粒會變得更小。

          碳化反應的溫度越高,時間越長,產泥量越多。

          歷經反復試驗,最佳的反應溫度是260℃。反應時間是10~15min。

          因污泥濁碳化過程中,污泥始終處于高溫高壓下,沒有冷卻過程,因而比干寧需要的能耗要低1/4~1/5。同時,因碳化是在全密封的條件下進行水解反應,極大限度地留存了污泥中的可利用成分。這也是碳化后的污泥為什么能直接燃燒的主要原因。

           

          污水廠泥區

          水解液



          水解泥餅




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