發(fā)布時(shí)間：2018-01-01 11:28

  本文關(guān)鍵詞：污泥與石油焦成漿絮凝結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性機(jī)理研究　出處：《東南大學(xué)》2015年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：城市污泥是城市生活污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢棄物,對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生巨大的污染與破壞。石油焦是石化工業(yè)延遲焦化裝置的副產(chǎn)品,由于其高含硫量,直接作為燃料會(huì)加重鍋爐脫硫負(fù)荷,高硫石油焦的高效、清潔利用成為能源領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。將城市污泥與石油焦共成漿氣化,可以利用污泥絮凝結(jié)構(gòu)提高水焦?jié){的穩(wěn)定性,同時(shí)可節(jié)約污泥脫水處理所需的熱量。但污泥與石油焦共成漿濃度低,不能大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用,且共成漿過(guò)程中兩者相互作用機(jī)理有待深入研究。本文考察兩種改性劑和污泥添加量對(duì)泥焦?jié){流變特性、穩(wěn)定性、成漿濃度和Zeta電位的影響。利用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)和轉(zhuǎn)矩流變儀,建立漿體的穩(wěn)定性理論模型,首次定量計(jì)算出泥焦?jié){的空間結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。借助SEM-EDX、紅外光譜分析等方法,深入探討了污泥改性對(duì)泥焦?jié){流變性和穩(wěn)定性的作用機(jī)理。借助聚焦光束反射測(cè)量?jī)x(FBRM)研究了污泥與石油焦顆粒在共成漿過(guò)程中的相互作用機(jī)理。首先,選用Fe2(SO4)3和Ca(OH)2對(duì)污泥進(jìn)行改性處理,改性劑的加入降低了漿體的粘度。隨著改性劑添加量的增加,漿體帶電量減小,顆粒間靜電斥力減小,漿體穩(wěn)定性降低,析水率增大。綜合考慮泥焦?jié){的流變性和穩(wěn)定性,確定Fe2(SO4)3和Ca(OH)2改性劑的最佳添加量分別為污泥質(zhì)量的3%和5%。加入污泥后,泥焦?jié){的最大成漿濃度為62%,污泥改性處理后最大成漿濃度有所提高。其次,建立了泥焦?jié){空間結(jié)構(gòu)強(qiáng)度理論模型,研究發(fā)現(xiàn)剪切泥焦?jié){時(shí)的單位質(zhì)量能耗約為剪切水焦?jié){時(shí)的2-3倍,污泥能夠顯著提高水焦?jié){的穩(wěn)定性。污泥的加入提高了漿體的觸變環(huán)面積,且觸變環(huán)面積反映出的漿體穩(wěn)定性規(guī)律與兩種理論模型結(jié)論相一致。SEM-EDX分析結(jié)果表明,污泥絮體包裹石油焦顆粒形成具有一定強(qiáng)度的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),同時(shí)污泥中-OH基團(tuán)、-NH基團(tuán)及-CH基團(tuán)形成的氫鍵通過(guò)鍵合作用,使得復(fù)合焦粒結(jié)合成穩(wěn)定結(jié)構(gòu),從而增強(qiáng)漿體的穩(wěn)定性。最后,借助FBRM在線分析泥焦?jié){的粒徑分布和顆粒數(shù)在共成漿過(guò)程中的變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),污泥絮體與石油焦顆粒絮凝結(jié)合成大顆粒,因此漿體中大顆粒數(shù)增大,小顆粒數(shù)和總顆粒數(shù)均減少。大粒徑絮凝顆粒相互連接,形成穩(wěn)定網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),阻止石油焦顆粒沉降,從而提高漿體的穩(wěn)定性。顆粒間通過(guò)鏈環(huán)和鏈尾作用形成聚合物,具有一定的抗剪切強(qiáng)度。剪切力增大,漿體的平均粒徑減小,然后達(dá)到對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速下漿體的絮凝和解絮凝的動(dòng)態(tài)平衡；當(dāng)剪切力恢復(fù)時(shí),由于少部分絮體結(jié)構(gòu)被破壞,無(wú)法實(shí)現(xiàn)重絮凝,因此漿體中總顆粒數(shù)增加,平均粒徑減小。
[Abstract]:Municipal sludge is a solid waste produced in the treatment of municipal domestic sewage, which causes huge pollution and damage to the ecological environment. Petroleum coke is a by-product of delayed coking plant in petrochemical industry, because of its high sulphur content. Direct use of fuel will increase the boiler desulphurization load, high efficiency of high-sulfur petroleum coke, clean utilization has become a hot issue in the field of energy. City sludge and petroleum coke co-slurry gasification. The sludge flocculation structure can be used to improve the stability of water coke slurry and to save the heat needed for sludge dewatering, but the co-slurry concentration of sludge and petroleum coke is low, so it can not be applied on a large scale. And the mechanism of interaction between the two in the process of co-forming needs to be further studied. This paper studies the rheological characteristics and stability of two modifiers and the amount of sludge added to sludge coke slurry. The influence of slurry concentration and Zeta potential. The theoretical model of slurry stability was established by means of rotary viscometer and torque rheometer, and the spatial structure strength of slurry was quantitatively calculated for the first time with the help of SEM-EDX. Infrared spectrum analysis and other methods. The mechanism of sludge modification on the rheology and stability of mud coke slurry was discussed. The interaction mechanism between sludge and petroleum coke particles in co-slurry was studied. Using Fe2(SO4)3 and Ca(OH)2 to modify the sludge, the viscosity of the slurry was reduced with the addition of modifier, and with the increase of the amount of the modifier, the electric quantity of the slurry decreased. The electrostatic repulsion between particles decreases, the stability of slurry decreases, and the rate of water evolution increases. The rheological properties and stability of mud coke slurry are considered synthetically. The optimum addition amount of Fe2(SO4)3 and Ca(OH)2 modifier is 3% and 5 of sludge quality respectively. After adding sludge, the maximum slurry concentration is 62%. After sludge modification, the maximum pulp concentration was increased. Secondly, the theoretical model of the spatial structure strength of sludge coke slurry was established, and it was found that the unit mass energy consumption of shearing mud coke slurry was about 2-3 times of that of water coke slurry. Sludge can obviously improve the stability of water coke pulp, and the area of thixotropic ring of slurry can be increased with the addition of sludge. The results of SEM-EDX analysis show that the stability of slurry reflected by thixotropic ring area is consistent with the conclusion of two theoretical models. The sludge floc encapsulated petroleum coke particles formed a spatial network structure with a certain strength, and the hydrogen bonds formed by the -OH group and the -CH group in the sludge were used through bond cooperation. The composite coke particles are combined to form a stable structure, so as to enhance the stability of slurry. Finally, the particle size distribution and particle number of mud coke slurry are analyzed on line by FBRM. Sludge flocculation combined with petroleum coke particles to form large particles, so the number of large particles in the slurry increased, the number of small particles and the total number of particles decreased. The large size of flocculating particles connected to each other, forming a stable network structure. The stability of slurry can be improved by preventing the settling of petroleum coke particles. The polymer formed by the interaction of chain ring and tail chain between particles has a certain shear strength. The average particle size of slurry decreases with the increase of shear force. Then the flocculation of the slurry and the dynamic equilibrium of flocculation are achieved at the corresponding rotational speed. When the shear stress is restored, because a few floc structures are destroyed, the heavy flocculation can not be realized, so the total particle number in the slurry increases and the average particle size decreases.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TE626.87;X703

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本文編號(hào)：1364346