Введение к работе
Актуальность темы.
Одной из основных причин экологических проблем, связанных с переработкой осадков сточных вод (ОСВ), является их высокая влажность. Это ограничивает возможность эффективной утилизации таких отходов в качестве биотоплива и приводит к их накоплению на полигонах и свалках.
В промышленности для удаления влаги из осадков используются различные физико-механические методы, такие как отстаивание, фильтрование, прессование, центрифугирование. Для их интенсификации рекомендуется введение присадочных материалов или химических реагентов, из которых наибольшее применение нашли дорогостоящие флокулянти.
Как правило, заключительный этап обезвоживания осадков сточных вод проводят на фильтр-прессах или центрифугах. Полученный таким образом обезвоженный осадок называется кеком. Однако, ни один из указанных методов не позволяет добиться в условиях производства устойчивого снижения влажности кека ниже 70 %. Считается, что дальнейшее удаление влаги возможно, главным образом, путем сушки, но этот процесс теряет своё значение в связи с высокими энергозатратами.
Таким образом, актуальным является поиск экологически безопасных, дешевых и эффективных механических методов обезвоживания кека, которые позволят полностью утилизировать его путем сжигания.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является снижение влажности и повышение теплоты сгорания кека путем его прессования с добавками.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
выбрать добавки и определить их свойства, влияющие на процесс обезвоживания кека при действии давления;
исследовать влияние параметров процесса прессования кека в присутствии добавок на снижение его влажности;
изучить закономерности обезвоживания кека при прессовании в присутствии добавок;
оценить энергетический потенциал биотоплива, получаемого в результате прессования кека с добавками.
Научная новизна
Предложен и научно обоснован способ обезвоживания кека методом прессования в присутствии целлюлозосодержащих материалов. Показано, что эффективность удаления влаги из кека зависит от давления прессования, а также
от характеристик целлюлозосодержащей добавки: влажности, деформационно-прочностных свойств, фильтрационной способности. При действии давления в присутствии добавок установлена механодеструкция клеток микроорганизмов. Предложен механизм обезвоживания кека при прессовании в смеси с целлюлозосодержащими материалами, согласно которому удаление влаги обеспечивается удержанием биомассы кека под давлением за счет формирования капиллярно-пористой матрицы, армирующим и структурообразующим элементом которой являются целлюлозные волокна. Доказано, что интенсивность термического обезвоживания кека возрастает в присутствии целлюлозосодержащих добавок.
Практическая ценность
Удельная теплота сгорания смесей кека с целлюлозосодержащими материалами после прессования возрастает в 1,5...3 раза, что повышает эффективность их сжигания как биотоплива. Опытно-промышленные испытания подтвердили высокую эффективность обезвоживания кека с корой. Созданы предпосылки для полной утилизации ОСВ в качестве биотоплива.
