Kako bi se smanjilo onečišćenje okoliša komunalnim muljem i postiglo iskorištavanje resursa mulja, razrađeno je trenutno stanje zbrinjavanja mulja u zemlji i inozemstvu. Predstavljen je status istraživanja miješanja mulja s ugljenom za pripremu gnojnice otpadnih voda, miješanja s ugljenom (polukoksom) za pripremu oblikovanog goriva i miješanja sa slamom biljaka za granulaciju za pripremu goriva za proizvodnju goriva iz biomase.
Rezultati pokazuju da se pripremom biomase iz mulja može u potpunosti iskoristiti efektivna ogrjevna vrijednost mulja, zamijeniti mala količina ugljena, te pružiti učinkovit tehnički pristup za racionalno iskorištavanje mulja. Analizirao je probleme malog opsega, velike potrošnje energije, složenog procesa i niske kalorične vrijednosti goriva u pripremi goriva biomase iz mulja i predložio jačanje duboke modifikacije mulja za pripremu visokokoncentriranog goriva ugljena vodenog mulja, granulacije mulja i slame za gorivo, te razvoj učinkovitih veziva za pripremu formiranog goriva iz mulja i ugljena (polukoksa), kao i dehidraciju i sušenje mulja prije formiranja. Istraživanje hidroizolacijske obrade formiranih goriva i industrijalizacije mulja u biomasu. goriva, kako bi se ubrzala industrijska primjena mulja za gorivo biomase.
Uvod
Gradski mulj je nusprodukt pročišćavanja otpadnih voda s velikom količinom onečišćujućih tvari koje stvaraju kanalizacijska postrojenja u procesu pročišćavanja gradskih kućnih i industrijskih otpadnih voda. S brzim rastom stope pročišćavanja otpadnih voda u Kini i rezultirajućim brzim porastom proizvodnje mulja, komunalni mulj je dosegao preko 30 milijuna tona godišnje (sa sadržajem vlage od 80 posto). Po izgledu, urbani mulj je crna ili crnosmeđa tekućina, polutekuća ili flokulent poput kolača.
Karakteristika je visok sadržaj vlage, do 25 posto ~ 98 posto, veliki volumen i složen sastav. Mulj sadrži krute čestice kao što su blato i pijesak, vlakna, životinjske i biljne ostatke, kao i koagulirane flokule. Sadrži veliku količinu organskih tvari (uglavnom benzena, klorofenola i dr.), otrovnih i štetnih teških metala, patogenih mikroorganizama, jajašaca parazita, soli i radioaktivnih nuklida koji se teško razgrađuju i uzrokuju ozbiljno onečišćenje okoliša. Trenutačno je glavna metoda obrade mulja u zemlji i inozemstvu odlaganje otpada, ali sve veća proizvodnja mulja ne samo da zauzima zemlju, već i zagađuje kvalitetu podzemne vode; Značajno smanjenje spaljivanja jedan je od međunarodnih pravaca obrade mulja, ali su početna ulaganja u izgradnju spalionica visoka, a operativni troškovi visoki. Stoga je hitan problem koji treba riješiti kako učinkovito obraditi i zbrinuti urbani mulj.
Zbog velike količine organske tvari sadržane u mulju koja ima određenu kalorijsku vrijednost (suha temeljena visoka kalorijska vrijednost od 8-10MJ/kg) i obilja hranjivih tvari kao što su dušik, fosfor i kalij, korištenje resursa mulja je od velikog značaja za postizanje smanjenja mulja, stabilizacije i neškodljivog tretmana. Trenutačno postoje tri glavna načina za razvoj korištenja resursa mulja: korištenje zemljišta, korištenje građevinskog materijala i priprema goriva iz biomase. Među njima, priprema goriva iz biomase je miješanje mulja s industrijskim, poljoprivrednim otpadom ili čistim gorivom kako bi se dobilo gorivo visoke kalorijske vrijednosti za izgaranje u kotlovima, što je glavni način iskorištavanja resursa mulja. Za pripremu goriva iz biomase iz mulja uglavnom se koristi niska kalorična vrijednost mulja, koji se ne može izravno spaliti. Njegovo miješanje sa zapaljivim materijalima za pripremu goriva iz biomase jer korištenje energije ne samo da u potpunosti iskorištava kalorijsku vrijednost mulja, već i učinkovito smanjuje troškove obrade mulja. To je učinkovit način da mulj bude bezopasan i snalažljiv.
Stoga su domaći i inozemni znanstvenici proveli opsežna istraživanja o pripremi goriva biomase iz mulja. Strani se mulj uglavnom koristi za korištenje zemljišta, odlaganje otpada i spaljivanje, uz ograničeno korištenje resursa. Istraživanje o korištenju resursa mulja u Kini je upravo počelo. Stoga ovaj članak daje pregled trenutnog stanja zbrinjavanja mulja u zemlji i inozemstvu, predstavlja status istraživanja i postojeće probleme mulja u gorivo biomase i predlaže smjer razvoja mulja u gorivo biomase.
1, Trenutno stanje odlaganja mulja u zemlji i inozemstvu
1.1 Trenutno stanje zbrinjavanja mulja u inozemstvu Trenutačno glavne metode obrade mulja u inozemstvu uključuju poljoprivrednu upotrebu (gnojivo, stočna hrana), odlaganje otpada, sušenje i spaljivanje te odlaganje na odlagalište. Razvijene zapadne zemlje imaju snažna gospodarstva, napredne tehnologije i visoku razinu obrade mulja. Na primjer, u zapadnoj Europi uglavnom se koristi neizravno toplinsko sušenje, dok se u Sjedinjenim Državama i Britaniji uglavnom koriste odlagališta i poljoprivreda, dok se u Japanu uglavnom koristi spaljivanje. Velika postrojenja za predsušenje mulja uspostavljena su u zemljama poput Njemačke i Nizozemske u Europi. Nakon što sadržaj vlage prethodno osušenog mulja dosegne 60 posto, on ulazi u elektrane za spaljivanje ili kompostiranje za poljoprivredu, postižući ponovnu upotrebu energije. Prema statistici, korištenje zemljišta čini 9 posto do 54 posto odlaganja mulja u sedam razvijenih zemalja diljem svijeta, odlagališta otpada 16 posto do 55 posto, spaljivanje otpada 15 posto do 55 posto, a ostale čine 0 do 8 posto .
Metode obrade i odlaganja mulja u Japanu podijeljene su u dvije kategorije: odlaganje (odlagalište, skladištenje na otvorenom, druge metode odlaganja) i korištenje resursa (građevinski materijal, poljoprivredno zemljište, zelene površine, gorivo). Japanu nedostaju resursi i energija, a pridaje veliku važnost resursima i korištenju energije mulja. Stoga je posljednjih godina udio iskorištenja resursa naglo porastao, dosegnuvši 77,9 posto do 2008. Uglavnom se organske komponente u mulju koriste za poljoprivredne zelene površine (gnojiva i izmjene tla) i iskorištavanje energije (plin biomase, pretvorba krutog goriva , itd.), dok se anorganske komponente koriste za korištenje građevinskih materijala. Jeftina tehnologija za proizvodnju električne energije od 5 t/d izgrađena je 2010.
1.2 Trenutna situacija domaćeg odlaganja mulja u Kini. Zbog financijskih i tehnoloških razloga trenutno nema razumnog izlaza za mulj, a odlaganje i slaganje u gomilu još uvijek su glavne metode. Prema statistici, trenutna situacija odlaganja mulja u Kini je sljedeća: 44,8 posto za poljoprivredu, 31 posto za odlagališta, 10,5 posto za ostalo i 13,7 posto za neobrađeni mulj. Postoje podaci da više od 90 posto izgrađenih uređaja za pročišćavanje otpadnih voda nema prateće objekte za obradu mulja. Ponegdje, zbog zlouporabe mulja, teški metali, organski spojevi te štetnici i bolesti izravno ugrožavaju zdravlje ljudi, uzrokujući sekundarno onečišćenje okoliša.
Budući da odlagališta ne samo da uzrokuju napetost tla, već i zagađuju kopnene i morske resurse, udio odlagališta mulja smanjuje se iz godine u godinu. Spaljivanjem je značajno smanjena količina mulja i jedan je od međunarodnih pravaca obrade mulja. Međutim, sam mulj ima nisku kaloričnu vrijednost i obično se ne može izravno spaliti. Trenutno postoje problemi kao što su visoka ulaganja, operativni troškovi i zagađenje okoliša, koji su još uvijek u početnoj fazi. Sa sve strožim politikama zaštite okoliša, Kina također pokušava iskoristiti mulj kao resurs, uključujući njegovo tretiranje na odgovarajući način kao dodatak tlu i kompost za korištenje zemljišta, koristeći ga kao građevinski materijal kao što su cigle, cement i novi materijali, i korištenje kao energija za gorivo, proizvodnju električne energije i proizvodnju plina. Korištenje ultrafinih čestica i određene kalorijske vrijednosti mulja za miješanje s poljoprivrednim otpadom kao što su slama i ugljen za pripremu bioformiranog goriva ili kaše od ugljena i vode učinkovita je metoda iskorištavanja za pretvorbu mulja u gorivo.
2, Trenutačni status domaće tehnologije goriva za mulj privukao je sve veću pozornost zbog brzog povećanja proizvodnje mulja i nepovoljnog utjecaja na okoliš. Posljednjih su godina domaći znanstvenici proveli istraživanja o pripremi goriva iz biomase iz mulja, uglavnom uključujući pripremu formiranog goriva miješanjem mulja s ugljenom, slamom poljoprivrednog otpada i pripremu goriva vodeno-ugljene kaše miješanjem mulja s ugljenom. Budući da su istraživanja u ovom području tek započela, većina je još u fazi laboratorijskih istraživanja.
2.1 Tehnologija pripreme oblikovanog goriva miješanjem mulja s ugljenom i poljoprivrednom slamom. Mulj ima visok sadržaj vlage i nisku kalorijsku vrijednost, što otežava izravno izgaranje. Miješanje mulja s ugljenom i poljoprivrednim otpadom za izravno izgaranje ili oblikovano izgaranje učinkovita je metoda za poboljšanje karakteristika izgaranja mulja. Kako bi razumjeli karakteristike izgaranja mulja i poljoprivrednog otpada, Wu Hongxiang et al. [3] koristio je uređaj za reakciju toplinske ravnoteže za proučavanje karakteristika izgaranja ugljena, drvne sječke i smjesa mulja, kao što su temperatura paljenja i temperatura izgaranja. Rezultati su pokazali da je učinak izgaranja samo mulja bio loš. Kada su dodani ugljen ili drvna sječka za zajedničko izgaranje, povećao se sveobuhvatni karakteristični indeks izgaranja, povećala se točka paljenja, smanjila temperatura izgaranja i poboljšala izvedba izgaranja. Dokazati da je miješano izgaranje mulja i otpada od biomase dobar način za iskorištavanje mulja kao resurs.
Dvije vrste mulja s vlagom od oko 80 posto pomiješane su s ugljenom i piljevinom pomoću filtar preše da bi se pod određenim tlakom pripremili briketi mulja određene čvrstoće i kalorijske vrijednosti, a briketi su termogravimetrijski ispitivani. Rezultati pokazuju da proces pirolize dviju vrsta briketa od mulja uključuje fazu sušenja, fazu analize isparavanja, fazu izgaranja i fazu sagorijevanja. Maksimalna brzina izgaranja formiranog goriva pripremljenog od drvne sječke i mulja je oko 100K niža od one kod formiranog goriva pripremljenog od mulja i ugljenog praha. Svrha pripreme briketnog goriva miješanjem mulja sa slamom i odgovarajućim dodacima je povećanje toplinske vrijednosti izgaranja i toplinske energije. Tijekom procesa oblikovanja potrebno je dodati različite aditive, uglavnom uključujući sredstva za paljenje koja čine gorivo lakim za paljenje, sredstva za otpuštanje koja poboljšavaju poroznost goriva, katalizatore koji potiču potpuno izgaranje čestica ugljika, sredstva za stvrdnjavanje koja osiguravaju učinak skrućivanja goriva i dezodoransi koji smanjuju onečišćenje mirisa tijekom izgaranja goriva.
