污泥碳化機(jī)理在污水處理中的作用
信息來(lái)源：本站 | 發(fā)布日期：
2017-05-22
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摘要：1.污泥成分污泥中的干物質(zhì)主要由有機(jī)物和無(wú)機(jī)物兩部分組成。有機(jī)部分是活性污泥微生物的主要來(lái)源，除了外部和大量難以生化處理的有機(jī)物外，還有所減少。微生物由蛋白質(zhì)，脂肪，碳水化合物等污水處理廠組成，污泥中有機(jī)碳和水的化合物占49.27％;脂肪10.29％，蛋白質(zhì)占40.1…
1.污泥成分
污泥中的干物質(zhì)主要由有機(jī)物和無(wú)機(jī)物兩部分組成。有機(jī)部分是活性污泥微生物的主要來(lái)源，除了外部和大量難以生化處理的有機(jī)物外，還有所減少。微生物由蛋白質(zhì)，脂肪，碳水化合物等污水處理廠組成，污泥中有機(jī)碳和水的化合物占49.27％;脂肪10.29％，蛋白質(zhì)占40.14％。
2.有機(jī)水的溶解反應(yīng)
在某些條件下，碳水化合物，脂肪和蛋白質(zhì)可以被水解：
碳水化合物，水和單糖
脂肪，水，甘油和高級(jí)脂肪酸;
蛋白質(zhì)，水和氨基;
堿性條件下的氯化化合物可以被水解，例如：
CH 3 CH 2 Cl H 2 O→CH 3 CH 2 OH HCl
此外，研究表明，除了有機(jī)物的溶解，當(dāng)加熱到一定溫度時(shí)，物質(zhì)的無(wú)機(jī)部分也會(huì)溶解在水溶液中。
3.污泥碳化過(guò)程
A.反應(yīng)過(guò)程的描述
污泥物質(zhì)主要以微生物的形式存在，微生物細(xì)胞壁和細(xì)胞膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成。污泥被加熱，當(dāng)達(dá)到適當(dāng)?shù)臏囟葧r(shí)，細(xì)胞壁和細(xì)胞膜組成的脂質(zhì)和蛋白質(zhì)水解，細(xì)胞開(kāi)始破裂，細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)物擴(kuò)散到細(xì)胞外，水從細(xì)胞中流出。這時(shí)，80％的污泥含水量開(kāi)始變成液體，污泥進(jìn)入泥漿。
從細(xì)胞內(nèi)擴(kuò)散到水中的有機(jī)物不溶于水，只是一部分溶解，溶解的部分有機(jī)物發(fā)生水解反應(yīng)，如脂肪水解成甘油和脂肪酸;碳水化合物水解成小分子多糖和單糖;蛋白質(zhì)水解成多肽，氨基酸。由于水解反應(yīng)和溶解有機(jī)物質(zhì)量下降，原來(lái)不溶解的有機(jī)物可以再溶解一部分。反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，固體部分越少。
B.碳化后污泥的質(zhì)量會(huì)發(fā)生變化
由于有機(jī)物溶解，水解，微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)被破壞，污泥顆粒變小，結(jié)合水，毛細(xì)水條件不再存在，污泥粘度變小，污泥流量增加。蛋白質(zhì)，碳水化合物由大分子化合物可變?yōu)樾》肿訂误w，分子量小。它還有助于減少系統(tǒng)的粘度。
隨著污泥特性的變化，常規(guī)脫水后的碳化物漿料，水分可以達(dá)到40％以下，在一般堆放條件下，污泥容易風(fēng)干，污泥水率可進(jìn)一步降低到10％~20％。
C.減少有害氣體的產(chǎn)生
在高溫和高壓下，氨基酸也可能被降解，例如，蛋白質(zhì)水解產(chǎn)生的氨基酸將繼續(xù)反應(yīng)產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸，CO2，NH3。
脂肪酸水解產(chǎn)生的脂肪酸和脂肪酸反應(yīng)產(chǎn)生的脂肪酸的氨基酸反應(yīng)：
R-COOH→RH CO2
由于上述反應(yīng)的發(fā)生，經(jīng)過(guò)處理后，污泥會(huì)產(chǎn)生少量氣體，干物質(zhì)的質(zhì)量會(huì)變小。產(chǎn)生氣體的反應(yīng)通常以二氧化碳為主，占90％以上。
D.消除有機(jī)氯化合物
在強(qiáng)堿性環(huán)境中，污泥中所含的有機(jī)氯化物也可以被水解，氯元素以離子狀態(tài)存在，可以與上清液一起排出，因此碳化物中的氯含量可以減少。
E.碳化的熱值
因?yàn)橹挥幸恍〔糠钟袡C(jī)物質(zhì)溶解在原料污泥干物質(zhì)中。發(fā)生水解反應(yīng)并且CO 2不會(huì)帶走能量。有機(jī)物是^大的保留。碳化物的反應(yīng)具有高熱值。
碳化后，污泥可直接燃燒而不添加任何輔助燃料，焚燒過(guò)程中氯離子的減少不會(huì)產(chǎn)生二惡英，不會(huì)對(duì)大氣造成污染。
4.溫度和壓力對(duì)污泥碳化的影響
水中有機(jī)物質(zhì)的溶解度一般隨溫度升高而增加。因此，溫度越高，細(xì)胞裂解的顆粒污泥中的水溶性越大。細(xì)胞受到更大的傷害。例如170℃加熱30分鐘，細(xì)胞結(jié)構(gòu)就會(huì)受損，污泥顆粒由原來(lái)較大的細(xì)胞變成較小的細(xì)胞; 190℃加熱30分鐘，顆粒污泥會(huì)變小。
