För att minska föroreningen av kommunalt slam på miljön och uppnå resursutnyttjande av slam, utvecklas den nuvarande situationen för slamomhändertagande hemma och utomlands. Forskningsstatusen för slamblandning med kol för att bereda avloppsslam, blandning med kol (halvkoks) för att bereda bildat bränsle och blandning med växthalm till granulering för att bereda bränsle för att producera biobränslen introduceras.
Resultaten tyder på att beredning av biobränsle från slam kan utnyttja slammets effektiva värmevärde fullt ut, ersätta en liten mängd kol och ge ett effektivt tekniskt tillvägagångssätt för ett rationellt utnyttjande av slam. Analyserade problemen med liten skala, hög energiförbrukning, komplex process och lågt bränslevärmevärde vid framställning av biobränsle från slam, och föreslog att stärka den djupa modifieringen av slam för att framställa högkoncentrationsbränslekolvattenslurry, granulering av slam och bränslehalm, och utveckling av effektiva bindemedel för framställning av bildat bränsle från slam och kol (halvkoks), samt uttorkning och torkning av slam före formning. Forskning om vattentätande behandling av formade bränslen och industrialisering av slam till biomassa bränsle, för att påskynda den industriella tillämpningen av slam till biobränsle.
Introduktion
Stadsslam är en biprodukt av rening av avloppsvatten med en stor mängd föroreningar som genereras av avloppsanläggningar i processen för rening av hushållsavlopp och industriellt avloppsvatten. Med den snabba tillväxten av Kinas avloppsreningshastighet och den resulterande snabba ökningen av slamproduktionen har kommunalt slam nått över 30 miljoner ton per år (med en fukthalt på 80 procent). Ur utseendet är stadsslam en svart eller svart brun vätskeliknande, halvvätskeliknande eller kakliknande flockig.
Karakteristiken är hög fukthalt, upp till 25 procent ~98 procent, stor volym och komplex sammansättning. Slam innehåller fasta partiklar som lera och sand, fibrer, djur- och växtrester samt koagulerade flockar. Den innehåller en stor mängd organiska ämnen (främst bensen, klorfenoler etc.), giftiga och skadliga tungmetaller, patogena mikroorganismer, parasitägg, salter och radioaktiva nuklider, som är svåra att bryta ner och orsakar allvarliga miljöföroreningar. För närvarande är den huvudsakliga behandlingsmetoden för slam hemma och utomlands deponi, men den ökande produktionen av slam upptar inte bara mark utan förorenar också grundvattenkvaliteten; Den betydande minskningen av förbränning är en av de internationella inriktningarna för slambehandling, men den initiala investeringen i byggandet av förbränningsugnar är hög och driftskostnaden är hög. Därför är hur man effektivt behandlar och tar hand om stadsslam ett akut problem som måste lösas.
På grund av den stora mängden organiskt material som finns i slam med ett visst värmevärde (torrbaserat högt värmevärde på 8-10MJ/kg) och rikligt med näringsämnen som kväve, fosfor och kalium, är resursutnyttjandet av slam av stor betydelse för att uppnå slamreduktion, stabilisering och ofarlig behandling. För närvarande finns det tre huvudsakliga sätt att utveckla slamresursutnyttjandet: markanvändning, byggmaterialutnyttjande och beredning av biobränsle. Bland dem är beredning av biobränsle att blanda slam med industri-, jordbruksavfall eller rent bränsle för att producera bränsle med högt värmevärde för förbränning av pannor, vilket är det huvudsakliga sättet att utnyttja slamresurs. Beredningen av biobränsle från slam utnyttjar huvudsakligen det låga värmevärdet hos slam, som inte direkt kan förbrännas. Att blanda det med brännbara material för att framställa biobränsle som energianvändning utnyttjar inte bara slamets värmevärde fullt ut, utan minskar också effektivt kostnaden för slambehandling. Det är ett effektivt sätt för slam att vara ofarligt och fyndigt.
Därför har inhemska och utländska forskare bedrivit omfattande forskning om beredning av biobränsle från slam. Utländskt slam används främst för markanvändning, deponi och förbränning, med begränsat resursutnyttjande. Forskningen om resursutnyttjandet av slam i Kina har precis börjat. Därför går den här artikeln igenom den aktuella statusen för slamhantering hemma och utomlands, introducerar forskningsstatus och befintliga problem med slam till biobränslen och föreslår utvecklingsriktningen för slam till biobränsle.
1, Nuvarande situation för slamhantering hemma och utomlands
1.1 Nuvarande läge för omhändertagande av slam utomlands För närvarande är de huvudsakliga metoderna för slambehandling utomlands användning av jordbruket (gödselmedel, foder), deponi, torkning och förbränning samt deponi. Utvecklade västländer har starka ekonomier, avancerad teknik och höga nivåer av slambehandling. Till exempel i Västeuropa används främst indirekt termisk torkning, medan det i USA och Storbritannien främst används deponier och jordbruk, medan det i Japan främst används förbränning. Stora slamförtorkningsanläggningar har etablerats i länder som Tyskland och Nederländerna i Europa. Efter att fukthalten i förtorkat slam når 60 procent, går det in i kraftverk för förbränning eller kompostering för jordbruk, vilket uppnår energiåteranvändning. Enligt statistik står markanvändningen för 9 procent till 54 procent av slamhanteringen i sju utvecklade länder runt om i världen, deponi står för 16 procent till 55 procent, förbränning står för 15 procent till 55 procent och andra står för 0 till 8 procent .
Metoderna för behandling och bortskaffande av slam i Japan är indelade i två kategorier: bortskaffande (deponi, friluftslagring, andra metoder för bortskaffande) och resursutnyttjande (byggnadsmaterial, jordbruksmark, grönområden, bränsle). Japan saknar resurser och energi och lägger stor vikt vid resurs- och energiutnyttjande av slam. De senaste åren har därför andelen resursutnyttjande ökat snabbt och nådde 77,9 procent år 2008. Främst används de organiska komponenterna i slam för jordbrukets grönområden (gödselmedel och markförbättringar) och energianvändning (biomassagas, omvandling av fast bränsle , etc.), medan de oorganiska komponenterna används för byggnadsmaterialanvändning. En lågkostnadsteknik för slamkraftproduktion på 5t/d byggdes 2010.
1.2 Den nuvarande situationen för inhemsk slamhantering i Kina. På grund av ekonomiska och tekniska skäl finns det för närvarande ingen rimlig utväg för slam, och deponi och stapling är fortfarande de viktigaste metoderna. Enligt statistik är den nuvarande situationen för bortskaffande av slam i Kina följande: 44,8 procent för jordbruk, 31 procent för deponi, 10,5 procent för annat och 13,7 procent för obehandlat slam. Det finns data som tyder på att över 90 procent av de byggda reningsverken saknar stödanläggningar för slambehandling. På vissa ställen, på grund av missbruk av slam, utgör tungmetaller, organiska föreningar och skadedjur och sjukdomar en direkt fara för människors hälsa och orsakar sekundär förorening av miljön.
På grund av att deponier inte bara orsakar landspänningar utan också förorenar mark- och havsresurser, minskar andelen slamdeponier år för år. Förbränning har minskat mängden slam avsevärt och är en av de internationella inriktningarna för slambehandling. Slam i sig har dock ett lågt värmevärde och kan vanligtvis inte brännas direkt. För närvarande finns det problem som höga investeringar, driftskostnader och miljöföroreningar, som fortfarande är i inledningsskedet. Med den allt strängare miljöskyddspolitiken försöker Kina också att använda slam som en resurs, inklusive att behandla det på lämpligt sätt som en jordförbättring och kompost för markanvändning, använda det som byggmaterial som tegelstenar, cement och nya material, och det som energi för bränsle, kraftproduktion och gasproduktion. Att utnyttja de ultrafina partiklarna och ett visst värmevärde hos slam för att blandas med jordbruksavfall såsom halm och kol för att framställa bioformat bränsle eller bränslekolvattenslurry är en effektiv användningsmetod för omvandling av slambränsle.
2, Den nuvarande statusen för inhemsk slambränsleteknik har väckt ökad uppmärksamhet på grund av den snabba ökningen av slamproduktionen och den negativa påverkan på miljön. Under de senaste åren har inhemska forskare bedrivit forskning om beredning av biobränsle från slam, främst inklusive beredning av bildat bränsle genom att blanda slam med kol, jordbruksavfallshalm och beredning av bränslevattenkolslurry genom att blanda slam med kol. Eftersom forskningen på detta område precis har börjat, finns det mesta kvar i laboratorieforskningsstadiet.
2.1 Teknik för att bereda formade bränsle genom att blanda slam med kol och jordbrukshalm. Slam har hög fukthalt och lågt värmevärde, vilket gör direkt förbränning svår. Att blanda slam med kol och jordbruksavfall för direkt förbränning eller formad förbränning är en effektiv metod för att förbättra slammets förbränningsegenskaper. För att förstå förbränningsegenskaperna hos slam och jordbruksavfall har Wu Hongxiang et al. [3] använde en termisk balansreaktionsanordning för att studera förbränningsegenskaperna hos kol, flis och slamblandningar, såsom antändningstemperatur och utbränningstemperatur. Resultaten visade att förbränningsprestandan för enbart slam var dålig. När kol eller träflis tillsattes för samförbränning ökade det omfattande förbränningskarakteristikindexet, antändningspunkten ökade, utbränningstemperaturen minskade och förbränningsprestandan förbättrades. Bevisa att blandad förbränning av slam och biomassaavfall är ett bra sätt att utnyttja slam som en resurs.
Två typer av slam med en fukthalt på cirka 80 procent blandades med kol och sågspån med hjälp av en filterpress för att framställa slambriketter med en viss styrka och värmevärde under visst tryck, och termogravimetriska tester utfördes på briketterna. Resultaten indikerar att pyrolysprocessen för de två typerna av slambriketter innefattar torkningssteget, förångningsanalyssteget, förbränningssteget och utbränningssteget. Den maximala förbränningshastigheten för bildat bränsle framställt av flis och slam är cirka 100K lägre än för format bränsle framställt av slam och kolpulver. Syftet med att bereda brikettbränsle genom att blanda slam med halm och lämpliga tillsatser är att öka förbränningsvärmevärdet och värmeenergin. Olika tillsatser behöver tillsättas under formningsprocessen, främst inklusive antändningsmedel som gör bränslet lätt att antända, lösgöringsmedel som förbättrar bränslets porositet, katalysatorer som främjar fullständig förbränning av kolpartiklar, härdare som säkerställer stelningseffekten av bränslet, och deodoranter som minskar luktföroreningar under förbränningen av bränslet.
