Формование и сушка топливных пеллет из осадка сточных вод

Сжигание осадка сточных вод уменьшает его объем примерно на 95%, при этом органическое вещество полностью окисляется, а тяжелые металлы можно собрать или оставить в золе и утилизировать

Годовой объем осадка сточных вод в Китае составляет около 20 миллионов тонн. Осадок скапливается в городских отстойниках и имеет влажность от 93% до 99,5%. Чтобы его сжечь, требуется влажность менее 30%, которая достигается механическим обезвоживанием с помощью осушителей ленточного, центробежного и вакуумного типа.

Содержание влаги в осадке после механического обезвоживания составляет 70–80%. Это означает, что он всё еще непригоден, чтобы его захоронить или сжечь. Более того, механическое обезвоживание обычно требует реагентов, которые сами являются загрязнителями. По сравнению с механическим способом, технология электроосмотического обезвоживания (ЭОО) дает более глубокую сухость осадка без каких-либо химических добавок. Однако, когда влажность ила достигает 65%, технология ЭОО начинает потреблять много энергии. Поэтому с ней нельзя осуществить полный цикл высушивания ила.

Шлам содержит патогенные микроорганизмы, тяжелые металлы, органические загрязнители и другие вредные вещества. Сжигание осадка сточных вод уменьшает его объем примерно на 95%, при этом органическое вещество полностью окисляется, а тяжелые металлы можно собрать или оставить в золе и утилизировать. Однако при сжигании ила трудно достичь самоподдерживаемого горения. Ил сгорает не полностью и поддержание этого процесса требует много энергии.

При сжигании осадка сточных вод считается целесообразной рекуперация энергии. Реализовать пиролиз и газификацию ила, не потратив много энергии, сложно, поэтому этот метод распространен крайне мало. Прямое сжигание осадка осуществить легче.

Предварительная обработка осадка перед сжиганием включает в себя его обезвоживание и сушку. Прямая сушка происходит быстрее, чем непрямая. Однако высокие энергозатраты на ранней стадии не позволяют ее использовать широко. Ленточная сушилка BioCon™ представляет собой низкотемпературное устройство с простым управлением и низким энергопотреблением. Однако это оборудование занимает большую площадь и стоит дорого. Влага является ключевым фактором при сжигании осадка. Она определяет его теплотворную способность и потребление энергии. Необходимо разработать более эффективный процесс предварительной обработки осадка, чтобы его сжечь.

Солома - возобновляемый природный ресурс, представляющий собой отходы. В 2016 году количество соломы в Китае составило около 750 миллионов тонн, и, чтобы ее утилизировать, сельскохозяйственный департамент с трудом искал подходящие варианты решения задачи. В Китае более 140 миллионов тонн стеблей сельскохозяйственных культур выбрасываются и сжигаются. Это загрязняет окружающую среду. Формование топливных брикетов и гранул из соломы требует высоких энергетических затрат. При этом топливо из одной только соломы получается низкого качества.

Предлагается совместно использовать солому и ил, чтобы производить топливные пеллеты высокого качества. Сначала ил из очистных сооружений подвергается электроосмотической обработке, далее он смешивается со стеблями растений и получаются топливные гранулы. Обезвоженный ил влажностью 60–65% смешивается с соломой влажностью 12–15%, и далее смесь формуется под высоким давлением и комнатной температуре.

При таком подходе лишить осадок влаги легче. Энергопотребление снижается и отпадает необходимость в химикатах. Солома в качестве наполнителя заменяет угольную крошку. Осадок улучшает формование гранул. Шлам и стебли растений прессуются в топливные гранулы.

Ссылки: https://doi.org/10.3390/en14113116

Источник: MDPI. Energies