污泥与煤制洁净燃料研究

摘要

污泥是污水处理过程中产生的固体废物。目前我国污泥的处理处置以填埋为主，资源化利用率低(不足20％)，不仅占用了大量土地，还会给环境带来二次污染。因此，如何妥善处理处置污泥，实现污泥的资源化利用，已成为我国环保领域急需解决的关键技术难题之一。
　　污泥含水率高，机械脱水后污泥的含水率80%左右，是制约污泥资源化利用的关键因素。本论文创新污泥资源利用的新方法，采用半焦为调理剂对污泥进行调质处理，然后进行重力浓缩脱水，用浓缩污泥与煤制洁净燃料，开辟了污泥资源化利用的新途径，对节约资源，保护环境有重要意义。为此，针对污泥与煤制洁净燃料的相关技术问题进行了初步研究工作，主要研究内容如下：
　　（1）采用污泥重力浓缩脱水的实验方法，探讨了褐煤热解半焦对污泥调质与深度浓缩脱水的影响，结果表明：用半焦对污泥进行调质，能够改善污泥的浓缩脱水性能、沉降性能以及浓缩污泥的机械脱水性能，当100 g污泥中加入2 g半焦时，浓缩污泥的含水率由调质前的91.13%降低至调质后的78.05%，浓缩污泥经真空抽滤后所得滤饼的含水率由调质前的65.00%降低至调质后的49.50%。污泥浓缩前20 min内，污泥的平均沉降速率由调质前的2.67 mL/min提高至调质后3.25 mL/min。同时研究了半焦的粒径大小的对污泥调质的影响，得出半焦的最佳粒径范围为325目~200目之间。通过污泥调质前后的粒度分析和半焦的扫描电镜图像分析，探讨了半焦对污泥调质与深度浓缩脱水的机理，其机理主要表现在半焦对污泥的吸附作用及半焦对污泥亲水性能的消弱作用。
　　（2）采用热重分析的试验方法研究了污泥与烟煤混配物的燃烧特性，同时采用 Coats-Redfern积分法对各试样的TG-DTG曲线进行了燃烧动力学分析。结果表明：各试样的TG-DTG曲线有着很大的不同，其中污泥的DTG曲线上有三个明显的失重峰，株洲烟煤的DTG曲线上有一个明显的失重峰，混配物的TG-DTG曲线，介于污泥和煤的TG-DTG曲线之间。污泥的掺混使得煤的着火点提前，有效的降低了混合物燃烧反应的活化能。
　　（3）利用调质后的浓缩污泥直接与煤混配制污泥煤浆，采用成浆性实验方法，研究了煤质、添加剂用量、污泥配入比例及粒度级配对污泥煤浆成浆性能的影响。结果表明，湘潭污泥配入烟煤中制污泥煤浆在技术上是可行的，随着污泥配入比例的增加，污泥煤浆的表观粘度随之逐渐上升，污泥煤浆的流动性变差，而污泥的稳定性得到明显改善，通过实验确定了不同浓度下污泥的最大加入比例，制浆浓度为55%时，污泥的最大添加比不超过10%，制浆浓度为60%时，污泥的最大添加比不超过6%，超过这个最大值，污泥煤浆将不能满足工业应用上粘度低于1200mPa·s。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 城市污泥概述

1.3 水煤浆概述

1.4 污泥煤浆技术的研究现状

第二章 污泥调质与脱水方法研究

2.1 污泥调质概述

2.2 实验部分

2.3 实验结果

2.5 机理探讨

2.6 主要结论

第三章 污泥与煤混配物的燃烧特性研究

3.1 燃烧特性的评价指标

3.2 实验部分

3.3 试样的热重分析

3.4 试样的燃烧动力学分析

3.4 本章小结

第四章 污泥煤浆的制备方法研究

4.1 污泥煤浆的制备方法概述

4.2 污泥煤浆的制备

4.3 污泥煤浆的性能测试

4.4 实验结果与讨论

4.5 本章小结

第五章 全文总结与展望

5.1 本研究的主要工作及结论

5.2 展望

参考文献

致谢

附录A: 攻读学位期间发表的学术论文