S cieľom znížiť znečisťovanie životného prostredia komunálnymi kalmi a dosiahnuť zdrojové využitie kalov je rozpracovaná súčasná situácia nakladania s kalmi doma a v zahraničí. Zavádza sa výskumný stav miešania kalu s uhlím na prípravu splaškovej kaše, miešania s uhlím (polokoks) na prípravu tvarovaného paliva a miešania s rastlinnou slamou na granuláciu na prípravu paliva na výrobu paliva z biomasy.
Výsledky naznačujú, že príprava paliva z biomasy z kalu môže plne využiť efektívnu výhrevnosť kalu, nahradiť malé množstvo uhlia a poskytnúť efektívny technický prístup pre racionálne využitie kalu. Analyzoval problémy malého rozsahu, vysokej spotreby energie, zložitého procesu a nízkej výhrevnosti paliva pri príprave paliva z biomasy z kalu a navrhol posilnenie hĺbkovej modifikácie kalu na prípravu vysoko koncentrovanej palivovej uhoľnej vodnej kaše, granulácie kalu a kalu. palivová slama a vývoj účinných spojív na prípravu tvarovaného paliva z kalu a uhlia (polokoks), ako aj dehydratácia a sušenie kalu pred tvarovaním Výskum v oblasti hydroizolačnej úpravy tvarovaných palív a industrializácie kalu na biomasu palivo, s cieľom urýchliť priemyselné využitie kalu na palivo z biomasy.
Úvod
Mestský kal je vedľajším produktom čistenia odpadových vôd s veľkým množstvom znečisťujúcich látok generovaných čističkami odpadových vôd v procese čistenia komunálnych odpadových vôd z domácností a priemyselných odpadových vôd. S rýchlym rastom miery čistenia odpadových vôd v Číne a výsledným rýchlym nárastom produkcie kalu, komunálny kal dosiahol viac ako 30 miliónov ton ročne (s obsahom vlhkosti 80 percent). Mestský kal je na prvý pohľad čierno-čierno-hnedý tekutý, polotekutý alebo vločkovitý.
Charakteristickým znakom je vysoký obsah vlhkosti, až 25 percent ~ 98 percent, veľký objem a zložité zloženie. Kal obsahuje pevné častice, ako je bahno a piesok, vlákna, zvyšky zvierat a rastlín, ako aj koagulované vločky. Obsahuje veľké množstvo organických látok (najmä benzén, chlórfenoly atď.), toxických a škodlivých ťažkých kovov, patogénnych mikroorganizmov, parazitických vajíčok, solí a rádioaktívnych nuklidov, ktoré sa ťažko odbúravajú a spôsobujú vážne znečistenie životného prostredia. V súčasnosti je hlavnou metódou úpravy kalov doma aj v zahraničí skládkovanie, avšak zvyšujúca sa produkcia kalov zaberá nielen pôdu, ale aj znečisťuje kvalitu podzemných vôd; Výrazné zníženie spaľovania je jedným z medzinárodných smerov na úpravu kalov, ale počiatočná investícia do výstavby spaľovní je vysoká a prevádzkové náklady vysoké. Preto je naliehavým problémom, ktorý treba vyriešiť, ako efektívne zaobchádzať a likvidovať mestský kal.
Vďaka veľkému množstvu organických látok obsiahnutých v kale s určitou výhrevnosťou (vysoká výhrevnosť po sušine 8-10MJ/kg) a veľkému množstvu živín, ako je dusík, fosfor a draslík, je využitie zdrojov kalu má veľký význam pre dosiahnutie redukcie kalu, stabilizácie a neškodného spracovania. V súčasnosti existujú tri hlavné spôsoby rozvoja využitia kalových zdrojov: využitie pôdy, využitie stavebného materiálu a príprava paliva z biomasy. Medzi nimi príprava paliva z biomasy je zmiešanie kalu s priemyselným, poľnohospodárskym odpadom alebo čistým palivom na výrobu vysoko výhrevného paliva na spaľovanie kotlov, čo je hlavný spôsob využitia kalových zdrojov. Na prípravu paliva z biomasy z kalu sa využíva predovšetkým nízka výhrevnosť kalu, ktorý nie je možné priamo spaľovať. Jeho zmiešanie s horľavými materiálmi na prípravu paliva z biomasy ako energetického využitia nielen plne využíva výhrevnosť kalu, ale tiež efektívne znižuje náklady na spracovanie kalu. Je to efektívny spôsob, ako môže byť kal neškodný a vynaliezavý.
Preto domáci a zahraniční vedci vykonali rozsiahly výskum prípravy paliva na biomasu z kalu. Cudzí kal sa používa hlavne na využitie pôdy, skládkovanie a spaľovanie s obmedzeným využitím zdrojov. Výskum využívania zdrojov kalu v Číne sa práve začal. Preto tento článok zhodnocuje súčasný stav nakladania s kalmi doma a v zahraničí, predstavuje stav výskumu a existujúce problémy kalu na palivo z biomasy a navrhuje smerovanie vývoja kalu na palivo biomasu.
1, Aktuálny stav nakladania s kalmi doma a v zahraničí
1.1 Súčasný stav zneškodňovania kalov v zahraničí V súčasnosti medzi hlavné spôsoby spracovania kalov v zahraničí patrí poľnohospodárske využitie (hnojivo, krmivo), skládkovanie, sušenie a spaľovanie a skládkovanie. Vyspelé západné krajiny majú silné ekonomiky, pokročilé technológie a vysokú úroveň spracovania kalov. Napríklad v západnej Európe sa používa hlavne nepriame tepelné sušenie, zatiaľ čo v Spojených štátoch a Británii sa používa hlavne skládkovanie a poľnohospodárstvo, zatiaľ čo v Japonsku sa používa hlavne spaľovanie. V krajinách ako Nemecko a Holandsko v Európe boli zriadené veľké zariadenia na predsušenie kalu. Keď obsah vlhkosti predsušeného kalu dosiahne 60 percent, vstupuje do elektrární na spaľovanie alebo kompostovanie pre poľnohospodárstvo, čím sa dosahuje opätovné využitie energie. Podľa štatistík predstavuje využívanie pôdy 9 až 54 percent zneškodňovania kalov v siedmich rozvinutých krajinách sveta, skládkovanie 16 až 55 percent, spaľovanie 15 až 55 percent a ostatné 0 až 8 percent. .
Spôsoby spracovania a likvidácie kalu v Japonsku sú rozdelené do dvoch kategórií: likvidácia (skládka, uskladnenie pod holým nebom, iné spôsoby likvidácie) a využitie zdrojov (stavebné materiály, poľnohospodárska pôda, zeleň, palivo). Japonsku chýbajú zdroje a energia a prikladá veľký význam využívaniu zdrojov a energie kalu. Preto sa podiel využívania zdrojov v posledných rokoch rapídne zvýšil a do roku 2008 dosiahol 77,9 percenta. Organické zložky v kaloch sa využívajú najmä na poľnohospodársku zeleň (hnojivá a úpravy pôdy) a energetické využitie (plynová biomasa, konverzia pevných palív a pod.), pričom anorganické zložky sa využívajú na využitie stavebných materiálov. V roku 2010 bola postavená nízkonákladová technológia výroby energie z kalu 5 t/d.
1.2 Súčasná situácia likvidácie domáceho kalu v Číne. Z finančných a technologických dôvodov v súčasnosti pre kaly neexistuje rozumné východisko a stále sú hlavnými metódami skládkovanie a stohovanie. Podľa štatistík je súčasný stav likvidácie kalov v Číne nasledovný: 44,8 percenta pre poľnohospodárstvo, 31 percent pre skládky, 10,5 percent pre ostatné a 13,7 percent pre neupravené kaly. Existujú údaje, ktoré naznačujú, že viac ako 90 percent vybudovaných čistiarní odpadových vôd nemá podporné zariadenia na čistenie kalov. Ťažké kovy, organické zlúčeniny, škodcovia a choroby na niektorých miestach v dôsledku zneužívania kalov priamo ohrozujú ľudské zdravie a spôsobujú sekundárne znečistenie životného prostredia.
V dôsledku skládkovania, ktoré spôsobuje nielen napätie v krajine, ale aj znečisťovanie pôdy a morských zdrojov, sa podiel skládok kalov z roka na rok znižuje. Spaľovanie výrazne znížilo množstvo kalu a je jedným z medzinárodných smerov na úpravu kalov. Samotný kal má však nízku výhrevnosť a väčšinou sa nedá priamo spaľovať. V súčasnosti sú problémy ako vysoké investície, prevádzkové náklady a znečistenie životného prostredia, ktoré sú stále v počiatočnom štádiu. S čoraz prísnejšími politikami ochrany životného prostredia sa Čína tiež snaží využívať kal ako zdroj, vrátane jeho vhodného spracovania ako úpravy pôdy a kompostu na využitie pôdy, používania ako stavebných materiálov, ako sú tehly, cement a nové materiály, a ako energia pre palivo, výrobu elektriny a výrobu plynu. Využitie ultrajemných častíc a určitej výhrevnosti kalu na zmiešanie s poľnohospodárskym odpadom, ako je slama a uhlie, na prípravu bioformovaného paliva alebo palivovej uhoľnej vodnej kaše je efektívny spôsob využitia na konverziu kalového paliva.
2, Súčasný stav technológie domáceho kalového paliva priťahuje čoraz väčšiu pozornosť z dôvodu rýchleho nárastu produkcie kalu a nepriaznivého vplyvu na životné prostredie. V posledných rokoch sa domáci vedci venovali výskumu prípravy paliva z biomasy z kalu, najmä prípravy vytvoreného paliva zmiešaním kalu s uhlím, poľnohospodárskej odpadovej slamy a prípravy palivovej vodnej uhoľnej suspenzie zmiešaním kalu s uhlím. Keďže výskum v tejto oblasti sa práve začal, väčšina zostáva v štádiu laboratórneho výskumu.
2.1 Technológia prípravy tvarovaného paliva zmiešaním kalu s uhlím a poľnohospodárskou slamou. Kal má vysoký obsah vlhkosti a nízku výhrevnosť, čo sťažuje priame spaľovanie. Miešanie kalu s uhlím a poľnohospodárskym odpadom na priame spaľovanie alebo tvarové spaľovanie je efektívna metóda na zlepšenie spaľovacích charakteristík kalu. Aby sme pochopili charakteristiky spaľovania kalu a poľnohospodárskeho odpadu, Wu Hongxiang a kol. [3] použili reakčné zariadenie tepelnej rovnováhy na štúdium charakteristík spaľovania uhlia, drevnej štiepky a kalových zmesí, ako je teplota vznietenia a teplota vyhorenia. Výsledky ukázali, že výkon spaľovania samotného kalu bol slabý. Keď sa na spoluspaľovanie pridalo uhlie alebo drevná štiepka, zvýšil sa komplexný charakteristický index spaľovania, zvýšil sa bod vznietenia, znížila sa teplota horenia a zlepšil sa výkon spaľovania, Dokážte, že zmiešané spaľovanie kalu a odpadu z biomasy je dobrý spôsob využitia kalu ako zdroj.
Dva druhy kalov s vlhkosťou okolo 80 percent sa zmiešali s uhlím a pilinami pomocou kalolisu na prípravu kalových brikiet s určitou pevnosťou a výhrevnosťou pod určitým tlakom a na briketách boli vykonané termogravimetrické testy. Výsledky naznačujú, že proces pyrolýzy dvoch typov kalových brikiet zahŕňa fázu sušenia, fázu analýzy prchavosti, fázu spaľovania a fázu vyhorenia. Maximálna rýchlosť spaľovania formovaného paliva pripraveného z drevnej štiepky a kalu je asi o 100 K nižšia ako v prípade formovaného paliva pripraveného z kalu a uhoľného prášku. Účelom prípravy briketového paliva zmiešaním kalu so slamou a vhodnými prísadami je zvýšenie hodnoty spaľovacieho tepla a tepelnej energie. Počas procesu formovania je potrebné pridávať rôzne prísady, najmä zápalné činidlá, ktoré uľahčujú zapálenie paliva, kypriace činidlá, ktoré zlepšujú pórovitosť paliva, katalyzátory, ktoré podporujú úplné spálenie uhlíkových častíc, vytvrdzovacie činidlá, ktoré zabezpečujú efekt tuhnutia paliva a deodoranty, ktoré znižujú znečistenie zápachom počas spaľovania paliva.
