1 緒論

目前，污泥的處理處置模式主要包括污泥土地利用、污泥填埋、污泥建筑材料利用和污泥焚燒。其中，污泥焚燒是實現(xiàn)污泥穩(wěn)定化、無害化、減量化的一項污泥能源化術。將污泥進行焚燒處理，可以充分利用其可燃成分，減少填埋用地面積，增加能量的回收利用、避免污泥的二次污染。污泥中的可燃成分主要是其中存在的有機物，其發(fā)熱量通常與褐煤或貧煤相當。為了提高其燃用效率，通常加入助燃劑，利用污泥和煤炭混合制備污泥水煤漿就是其中一種利用方式。污泥水煤漿是在水煤漿生產(chǎn)利用技術上發(fā)展起來的一項污泥燃料化技術：將污泥、煤粉、水、添加劑按不同比例混合，采取一定的制漿工藝生產(chǎn)的具有流體特性的漿體。因此，高品質(zhì)水煤漿所具有的濃度高、發(fā)熱量大、粘度低、穩(wěn)定性好等特性，也成為制備污泥水煤漿研究中所追求的目標。由于污泥具有含水量大，成分復雜等特點，當污泥與煤共成漿的過程中，成漿環(huán)境發(fā)生變化，成漿性能發(fā)生改變。因此，通過對體系中各因素在制漿過程中的影響規(guī)律的研究，為制備高性能污泥水煤漿提供理論基礎，探討污泥與煤共成漿行為中制約漿體特性的問題所在，促進污泥制漿理論和技術的應用和發(fā)展，有效地解決污泥的能源化和資源化利用，為高效、環(huán)保、高附加值的利用污泥，具有一定的經(jīng)濟意義和環(huán)保價值。

.......

2 實驗方法及特性研究

2.1 藥品及儀器

從表 2-1 可以看出，DLT 的灰分和硫含量都很低，其中灰分 6.40%，硫含量0.37%，該煤種為優(yōu)質(zhì)的動力煤和化工用煤，也是商品煤中配煤產(chǎn)品的主要組成。JN 的灰分也很低，只有 8.46%，其固定碳含量較 DLT 低。XZWN 具有稍高的揮發(fā)分含量和碳元素含量，其熱值也最高；其余各組分含量三種污泥差別不大。

2.2 成漿原料分析

選陜西神木大柳塔煤（DLT）和山東省濟寧市二號煤礦煤（JN）作為成漿煤種。選江蘇省徐州市某污水處理廠（XZWN）、廣東省佛山市某污水處理廠（FSWN）和廣東省順德市樂從某污水處理廠（LCWN）的脫水污泥。污泥樣品用塑料桶采集后，外裹保鮮膜密封保存。

3 污泥中水分對共成漿行為的影響機制 ................. 28

3.1 污泥中水的分布............... 28
3.2 污泥水分對漿體特性的影響............. 41
3.3 污泥中水分在成漿過程中的膠體化學行為....... 52
3.4 本章小結(jié)......... 55
4 有害雜質(zhì)在污泥水煤漿分散體系中的作用機理 . 57
4.1 污泥單因素平行制漿實驗................. 57
4.2 有害雜質(zhì)組成及基本性質(zhì)................. 64
4.3 有害雜質(zhì)在成漿過程中的膠體化學行為........... 65
4.4 有害雜質(zhì)影響成漿效果弱化的表征. 80
4.5 本章小結(jié)......... 81
5 堿改性污泥共成漿的影響機理 ........... 84
5.1 改性污泥制漿正交實驗... 84
5.2 堿對污泥的改性機理....... 92
5.3 改性污泥的微觀形貌和碳分布......... 99
5.4 污泥水煤漿密度研究..... 109
5.5 本章小結(jié)....... 111

6 污泥對濕法球磨方式制漿的影響

6.1 污泥水煤漿和對應水煤漿的特性差異

選取 FSWN 和 XZWN 制備污泥水煤漿，除污泥種類外，綜合考慮污泥添加量、分散劑添量、球磨時間等因素，對漿體的制備原料和過程進行正交實驗設計。考察污泥與干污泥，由于水分的差別，所制得漿體粒度的不同；然后依據(jù)單因素實驗原則，進行水煤漿成漿實驗，并同樣測定漿體的粒度、流變性、觸變性、濃度等。最后對比污泥水煤漿和水煤漿數(shù)據(jù)，得到污泥在濕法球磨工藝中對成漿的影響作用。實驗中需要注意的是要保證球磨機負載相同，即制備的污泥水煤漿與水煤漿應保持相同的重量，因此，水煤漿中未添加的污泥的質(zhì)量應折算成額外漿體的質(zhì)量。選取污泥種類、污泥添加量、分散劑添加量、濕法球磨時間四種因素進行正交實驗，并選取同樣的參數(shù)條件進行水煤漿制備實驗。其中污泥添加量的選取為煤干基的 5%、10%、15%和 20%；分散劑的添加量依據(jù)工業(yè)生產(chǎn)中分散劑使用量的范圍確定為煤干基的 0.8%、1.0%、1.2%和 1.4%；通過單獨測定球磨時間得到濕法球磨時間的范圍為 12min、14min、16min 和 18min。以粒度小于 74μm 的顆粒占漿體中的累積分布為評價指標，實驗篩選用 L16（45）的正交表，實驗因素水平表同表3-1。

6.2 漿體的粒度分析和顆粒形狀

水煤漿的粒度分布（級配）是水煤漿工業(yè)生產(chǎn)的三大要素之一。高濃度的水煤漿應具有濃度高、流動性好等特點，這就要求其漿體應磨制到具有一定的細度，使其粒度分布合理，讓大小顆粒能互相充填，減少空隙，從而使固體顆粒具有較高的堆積效率。工業(yè)上通過“級配”技術來調(diào)整煤漿的堆積效率，一般燃燒用水煤漿的粒度上限是 500~300μm，小于 74 μm 的含量在 70%左右，同時也應具有 2~5μm 的微細顆粒；造氣用水煤漿的粒度上限是 1400 μm。由于水煤漿漿體顆粒是連續(xù)分布顆粒，，因此研究堆積效率和粒度分布的關系也比較復雜。為了研究連續(xù)分布的顆粒，各國學者建立相關的數(shù)學模型。最常用的粒度分布模型主要有：Alfred 分布模型、Gaudin-Schuhmann 模型和 Rosin-Rammler 模型。
.....

7 結(jié)論

污泥與煤共成漿的主要作用機理總結(jié)如下：1. 成漿性差：a.污泥中絮凝體結(jié)構(gòu)，尤其是親水性官能團，對水的吸附作用，造成體系內(nèi)自由水減少；b. 污泥內(nèi)有害雜質(zhì)，即無機礦物質(zhì)，對分散劑的吸附，造成有效參與成漿的分散劑減少。2. 穩(wěn)定性好：a. 污泥中絮凝體物質(zhì)彼此搭接，并參與到煤-分散劑體系中，形成巨大的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具備了較大的空間位阻，成為阻礙大顆粒沉淀的隔網(wǎng)；b. 污泥中無機礦物質(zhì)，彼此之間和與煤顆粒間存在作用能，并因為水化作用而形成水化外殼，增加了聚結(jié)阻力。c. 污泥中絮凝體通過絡合或吸附作用而含有的高價金屬離子，通過靜電力大小和在顆粒表面吸附分散劑也會促進穩(wěn)定性的增強。3. 粘度高：a. 成漿顆粒巨大的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和對水的吸附作用都會增加體系粘度；b. 較小的顆粒粒度和不對稱的顆粒形狀都會增加粘度。

......

參考文獻（略）

本文編號：582845