Untuk mengurangi pencemaran lumpur kota terhadap lingkungan dan mencapai pemanfaatan sumber daya lumpur, situasi pembuangan lumpur saat ini di rumah dan di luar negeri diuraikan. Status penelitian pencampuran lumpur dengan batu bara untuk menyiapkan bubur limbah, pencampuran dengan batu bara (semi kokas) untuk menyiapkan bahan bakar yang dibentuk, dan pencampuran dengan jerami tanaman hingga granulasi untuk menyiapkan bahan bakar untuk menghasilkan bahan bakar biomassa diperkenalkan.
Hasilnya menunjukkan bahwa penyiapan bahan bakar biomassa dari lumpur dapat sepenuhnya memanfaatkan nilai kalor efektif lumpur, menggantikan sejumlah kecil batubara, dan memberikan pendekatan teknis yang efektif untuk pemanfaatan lumpur secara rasional. Menganalisis masalah skala kecil, konsumsi energi tinggi, proses kompleks, dan nilai kalor bahan bakar rendah dalam persiapan bahan bakar biomassa dari lumpur, dan mengusulkan penguatan modifikasi mendalam lumpur untuk menyiapkan bubur air batubara bahan bakar konsentrasi tinggi, granulasi lumpur dan sedotan bahan bakar, dan pengembangan pengikat yang efisien untuk persiapan bahan bakar yang terbentuk dari lumpur dan batu bara (semi kokas), serta dehidrasi dan pengeringan lumpur sebelum pembentukan Penelitian tentang perlakuan kedap air dari bahan bakar yang terbentuk dan industrialisasi lumpur menjadi biomassa bahan bakar, untuk mempercepat aplikasi industri lumpur menjadi bahan bakar biomassa.
Perkenalan
Lumpur perkotaan adalah produk sampingan dari pengolahan limbah dengan sejumlah besar polutan yang dihasilkan oleh pabrik limbah dalam proses pengolahan limbah rumah tangga perkotaan dan air limbah industri. Dengan pesatnya pertumbuhan tingkat pengolahan limbah China dan peningkatan produksi lumpur yang dihasilkan, lumpur perkotaan telah mencapai lebih dari 30 juta ton per tahun (dengan kadar air 80 persen ). Dilihat dari penampakannya, urban sludge adalah seperti cairan berwarna hitam atau coklat hitam, seperti semi cair, atau flokulan seperti kue.
Karakteristiknya adalah kadar air yang tinggi, hingga 25 persen ~98 persen , volume yang besar, dan komposisi yang kompleks. Sludge mengandung partikel padat seperti lumpur dan pasir, serat, residu hewan dan tumbuhan, serta flok yang terkoagulasi. Ini mengandung sejumlah besar zat organik (terutama benzena, klorofenol, dll.), Logam berat beracun dan berbahaya, mikroorganisme patogen, telur parasit, garam, dan nuklida radioaktif, yang sulit terurai dan menyebabkan pencemaran lingkungan yang serius. Saat ini, metode pengolahan lumpur utama di dalam dan luar negeri adalah penimbunan, tetapi produksi lumpur yang meningkat tidak hanya menempati tanah, tetapi juga mencemari kualitas air tanah; Pengurangan insinerasi yang signifikan adalah salah satu arahan internasional untuk pengolahan lumpur, tetapi investasi awal dalam pembangunan insinerator tinggi dan biaya pengoperasiannya tinggi. Oleh karena itu, bagaimana mengolah dan membuang lumpur perkotaan secara efektif merupakan masalah yang mendesak untuk dipecahkan.
Karena banyaknya bahan organik yang terkandung dalam lumpur yang memiliki nilai kalor tertentu (nilai kalor tinggi berbasis kering 8-10MJ/kg) dan nutrisi yang melimpah seperti nitrogen, fosfor, dan kalium, pemanfaatan sumber daya lumpur adalah sangat penting untuk mencapai pengurangan lumpur, stabilisasi, dan pengolahan yang tidak berbahaya. Saat ini, ada tiga cara utama untuk mengembangkan pemanfaatan sumberdaya lumpur: pemanfaatan lahan, pemanfaatan bahan bangunan, dan penyiapan bahan bakar biomassa. Di antaranya, penyiapan bahan bakar biomassa untuk mencampur lumpur dengan limbah industri, pertanian, atau bahan bakar bersih untuk menghasilkan bahan bakar bernilai kalori tinggi untuk pembakaran boiler, yang merupakan cara utama pemanfaatan sumber daya lumpur. Penyiapan bahan bakar biomassa dari sludge terutama memanfaatkan nilai kalor sludge yang rendah, yang tidak dapat langsung dibakar. Mencampurnya dengan bahan yang mudah terbakar untuk menyiapkan bahan bakar biomassa sebagai penggunaan energi tidak hanya sepenuhnya memanfaatkan nilai kalor lumpur, tetapi juga secara efektif mengurangi biaya pengolahan lumpur. Ini adalah cara yang efektif agar lumpur tidak berbahaya dan banyak akal.
Oleh karena itu, sarjana dalam dan luar negeri telah melakukan penelitian ekstensif tentang persiapan bahan bakar biomassa dari lumpur. Lumpur asing terutama digunakan untuk penggunaan lahan, TPA, dan insinerasi, dengan pemanfaatan sumber daya yang terbatas. Penelitian tentang pemanfaatan sumber daya lumpur di China baru saja dimulai. Oleh karena itu, artikel ini mengulas status pembuangan lumpur di dalam dan luar negeri saat ini, memperkenalkan status penelitian dan masalah yang ada dari lumpur menjadi bahan bakar biomassa, dan mengusulkan arah pengembangan lumpur menjadi bahan bakar biomassa.
1, Situasi pembuangan lumpur saat ini di dalam dan luar negeri
1.1 Situasi Pembuangan Lumpur di Luar Negeri Saat Ini, metode utama pengolahan lumpur di luar negeri meliputi pemanfaatan pertanian (pupuk, pakan), TPA, pengeringan dan pembakaran, dan pembuangan TPA. Negara-negara Barat maju memiliki ekonomi yang kuat, teknologi canggih, dan pengolahan lumpur tingkat tinggi. Misalnya, di Eropa Barat, pengeringan termal tidak langsung terutama digunakan, sedangkan di Amerika Serikat dan Inggris, TPA dan pertanian terutama digunakan, sedangkan di Jepang, pembakaran terutama digunakan. Pabrik pengeringan awal lumpur yang besar telah didirikan di negara-negara seperti Jerman dan Belanda di Eropa. Setelah kadar air lumpur yang telah dikeringkan sebelumnya mencapai 60 persen , lumpur tersebut memasuki pembangkit listrik untuk pembakaran atau pengomposan untuk pertanian, mencapai penggunaan kembali energi. Menurut statistik, penggunaan lahan menyumbang 9 persen hingga 54 persen pembuangan lumpur di tujuh negara maju di seluruh dunia, TPA menyumbang 16 persen hingga 55 persen , pembakaran menyumbang 15 persen hingga 55 persen , dan lainnya menyumbang 0 hingga 8 persen .
Metode pengolahan dan pembuangan lumpur di Jepang dibagi menjadi dua kategori: pembuangan (tempat pembuangan akhir, penyimpanan terbuka, metode pembuangan lainnya) dan pemanfaatan sumber daya (bahan bangunan, lahan pertanian, ruang hijau, bahan bakar). Jepang kekurangan sumber daya dan energi, dan sangat mementingkan pemanfaatan sumber daya dan energi lumpur. Oleh karena itu, dalam beberapa tahun terakhir, proporsi pemanfaatan sumber daya telah meningkat pesat, mencapai 77,9 persen pada tahun 2008. Terutama, komponen organik dalam lumpur digunakan untuk ruang hijau pertanian (pupuk dan pembenah tanah) dan pemanfaatan energi (gas biomassa, konversi bahan bakar padat). , dll), sedangkan komponen anorganik digunakan untuk pemanfaatan bahan bangunan. Teknologi pembangkit listrik lumpur berbiaya rendah 5 ton/hari dibangun pada tahun 2010.
1.2 Situasi pembuangan lumpur domestik saat ini di Cina. Karena alasan keuangan dan teknologi, saat ini tidak ada jalan keluar yang masuk akal untuk lumpur, dan penimbunan serta penumpukan masih menjadi metode utama. Menurut statistik, situasi pembuangan lumpur di China saat ini adalah sebagai berikut: 44,8 persen untuk pertanian, 31 persen untuk TPA, 10,5 persen untuk lainnya, dan 13,7 persen untuk lumpur yang tidak diolah. Ada data yang menunjukkan bahwa lebih dari 90 persen instalasi pengolahan limbah yang dibangun tidak memiliki fasilitas pendukung untuk pengolahan lumpur. Di beberapa tempat, akibat penyalahgunaan lumpur, logam berat, senyawa organik, serta hama dan penyakit secara langsung membahayakan kesehatan manusia, menyebabkan pencemaran sekunder terhadap lingkungan.
Karena TPA tidak hanya menyebabkan ketegangan tanah, tetapi juga mencemari sumber daya tanah dan laut, proporsi TPA lumpur menurun dari tahun ke tahun. Pembakaran telah secara signifikan mengurangi jumlah lumpur dan merupakan salah satu arahan internasional untuk pengolahan lumpur. Namun, sludge sendiri memiliki nilai kalor yang rendah dan biasanya tidak dapat langsung dibakar. Saat ini terdapat permasalahan seperti tingginya investasi, biaya operasional, dan pencemaran lingkungan yang masih dalam tahap awal. Dengan kebijakan perlindungan lingkungan yang semakin ketat, China juga mencoba untuk memanfaatkan lumpur sebagai sumber daya, termasuk mengolahnya dengan tepat sebagai amandemen tanah dan kompos untuk penggunaan lahan, menggunakannya sebagai bahan bangunan seperti batu bata, semen, dan bahan baru, dan menggunakan sebagai energi untuk bahan bakar, pembangkit listrik, dan produksi gas. Memanfaatkan partikel ultrafine dan nilai kalor lumpur tertentu untuk dicampur dengan limbah pertanian seperti jerami dan batu bara untuk menyiapkan bahan bakar bioform atau bubur air bahan bakar batubara adalah metode pemanfaatan yang efektif untuk konversi bahan bakar lumpur.
2, Status teknologi bahan bakar lumpur dalam negeri saat ini telah menarik perhatian karena peningkatan produksi lumpur yang cepat dan dampak buruk terhadap lingkungan. Dalam beberapa tahun terakhir, sarjana dalam negeri telah melakukan penelitian tentang persiapan bahan bakar biomassa dari lumpur, terutama termasuk persiapan bahan bakar yang dibentuk dengan mencampurkan lumpur dengan batu bara, jerami limbah pertanian, dan persiapan bubur batu bara air bahan bakar dengan mencampurkan lumpur dengan batu bara. Karena penelitian di bidang ini baru saja dimulai, sebagian besar masih dalam tahap penelitian laboratorium.
2.1 Teknologi pembuatan bahan bakar berbentuk dengan mencampur lumpur dengan batu bara dan jerami pertanian. Sludge memiliki kadar air yang tinggi dan nilai kalor yang rendah, membuat pembakaran langsung menjadi sulit. Pencampuran sludge dengan batu bara dan limbah pertanian untuk pembakaran langsung atau bentuk pembakaran merupakan metode yang efektif untuk meningkatkan karakteristik pembakaran sludge. Untuk memahami karakteristik pembakaran lumpur dan limbah pertanian, Wu Hongxiang et al. [3] menggunakan perangkat reaksi keseimbangan termal untuk mempelajari karakteristik pembakaran batubara, serpihan kayu, dan campuran lumpur, seperti suhu penyalaan dan suhu burnout. Hasilnya menunjukkan bahwa kinerja pembakaran sludge saja buruk. Ketika batu bara atau serpihan kayu ditambahkan untuk pembakaran bersama, indeks karakteristik pembakaran komprehensif meningkat, titik nyala meningkat, suhu pembakaran menurun, dan kinerja pembakaran meningkat, Buktikan bahwa pembakaran campuran lumpur dan limbah biomassa adalah cara yang baik untuk memanfaatkan lumpur sebagai sumber daya.
Dua jenis sludge dengan kadar air sekitar 80 persen dicampur dengan batu bara dan serbuk gergaji menggunakan filter press untuk membuat briket sludge dengan kekuatan dan nilai kalor tertentu di bawah tekanan tertentu, dan dilakukan uji termogravimetri pada briket tersebut. Hasil penelitian menunjukkan bahwa proses pirolisis kedua jenis briket lumpur tersebut meliputi tahap pengeringan, tahap analisis volatilisasi, tahap pembakaran, dan tahap burnout. Laju pembakaran maksimum dari bahan bakar yang terbentuk yang dibuat dari serpihan kayu dan lumpur sekitar 100K lebih rendah daripada bahan bakar yang terbentuk yang dibuat dari lumpur dan bubuk batubara. Pembuatan bahan bakar briket dengan mencampurkan sludge dengan jerami dan bahan aditif yang sesuai bertujuan untuk meningkatkan nilai panas pembakaran dan energi panas. Berbagai aditif perlu ditambahkan selama proses pencetakan, terutama termasuk bahan bakar yang membuat bahan bakar mudah terbakar, bahan pelonggaran yang meningkatkan porositas bahan bakar, katalis yang mendorong pembakaran sempurna partikel karbon, bahan pengawet yang memastikan efek pemadatan bahan bakar, dan deodoran yang mengurangi polusi bau selama pembakaran bahan bakar.
