半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的成漿性能及其污泥煤漿的流變特性

戴財(cái)勝，張仲歡，馬淞江

(湖南科技大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，湖南 湘潭 411201)

半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的成漿性能及其污泥煤漿的流變特性

戴財(cái)勝，張仲歡，馬淞江

(湖南科技大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，湖南 湘潭 411201)

采用成漿實(shí)驗(yàn)法研究了半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的成漿性能以及半焦調(diào)質(zhì)城市污泥與煤混合物的成漿性能及其漿體流變特性。結(jié)果表明：半焦的含量是影響半焦調(diào)質(zhì)城市污泥成漿性能的關(guān)鍵因素，半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的成漿性能隨其半焦含量的增加而變好，當(dāng)半焦的含量增大到80%時，半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的定黏濃度仍只有33.88%，說明其成漿性能差;泥煤混合物的成漿性能隨半焦調(diào)質(zhì)城市污泥配比的增大而變差，其定黏濃度(φ)與半焦調(diào)質(zhì)城市污泥配比(x)呈良好的線性相關(guān)關(guān)系：φ=68.835 1-1.201 1x,R2=0.953 6;污泥煤漿的漿體為假塑性流體，呈現(xiàn)剪切變稀的性能。上述研究成果對制備高能效的污泥煤漿，實(shí)現(xiàn)污泥的能源化利用有重要意義。

半焦調(diào)質(zhì)城市污泥;污泥煤漿;成漿性能;流變特性

城市污泥是城市生活污水處理過程中產(chǎn)生的固體廢物，具有有機(jī)物含量高、粒度較細(xì)、含水率高、脫水困難等特點(diǎn)，同時還含有大量有毒、有害的難降解有機(jī)物、致病微生物和重金屬離子等[1]。若不對污泥進(jìn)行適當(dāng)處理處置，上述有害物質(zhì)將通過土壤、水體、大氣等途徑給生態(tài)環(huán)境、人類及動物的健康帶來嚴(yán)重的危害[2]。目前污泥的處理處置主要有污泥填埋和資源化利用兩種方式，污泥填埋不僅占用土地，還會對環(huán)境產(chǎn)生二次污染[3]，因此，污泥填埋在許多發(fā)達(dá)國家被禁止或限量，污泥的資源化利用是污泥處理處置的必然選擇。近年來，污泥資源化利用發(fā)展迅速，污泥資源化的方式有土地利用、污泥發(fā)酵產(chǎn)沼氣發(fā)電、污泥焚燒發(fā)電、污泥制建材、污泥制氫等[4-7];在先進(jìn)國家(如美國、德國等)，污泥的資源化利用率大于80%，而我國的污泥資源化利用率不足20%[8-9]，因此，急需開發(fā)適合我國國情的污泥資源化利用技術(shù)，提升我國污泥資源化利用水平。

水煤漿技術(shù)是20世紀(jì)70年代興起的一種新型煤基制漿技術(shù)，水煤漿既可以作為代油燃料，也可以作為生產(chǎn)甲醇等化工產(chǎn)品的氣化原料[10-12]。城市污泥富含有機(jī)物，具有一定的熱值[13]，與煤具有某些相似的特征，可以取代水煤漿制備過程中的部分煤炭，用來生產(chǎn)污泥煤漿。目前，污泥與煤混合制水煤漿(簡稱污泥煤漿)在國外鮮有報(bào)道，在國內(nèi)有李偉東[14-17]、劉明[18]、劉建忠[19]等對污泥與煤制污泥煤漿的成漿性能、流變特性、燃燒性能、結(jié)渣特性等做了較系統(tǒng)的研究，并在污泥與煤混配制污泥煤漿的可行性方面達(dá)成共識。污泥與煤制污泥煤漿，盡管技術(shù)上可行，但還依然停留在實(shí)驗(yàn)室階段，未能實(shí)現(xiàn)污泥煤漿的產(chǎn)業(yè)化，其最根本的原因是必須對污泥進(jìn)行預(yù)先干燥，這既要增加投資，又要因干燥污泥提高生產(chǎn)成本，給企業(yè)帶來負(fù)效益。

筆者所在的研究團(tuán)隊(duì)在污泥調(diào)質(zhì)與脫水及資源化利用研究中發(fā)現(xiàn)：城市污泥用半焦調(diào)質(zhì)經(jīng)重力濃縮脫水后的濃縮污泥(簡稱半焦調(diào)質(zhì)城市污泥)具有以下特征：① 半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的含水率較低，其含水率由調(diào)質(zhì)前的91.74%降至調(diào)質(zhì)后的83.71%[20]，半焦能顯著的改善污泥的脫水性能，為污泥煤漿的產(chǎn)業(yè)化實(shí)施創(chuàng)造了條件;② 半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的熱值大大提高，且具有良好的燃燒性能和氣化性能[21]，完全可以用半焦調(diào)質(zhì)城市污泥代替水煤漿生產(chǎn)的部分煤炭和水;③ 半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的水分與目前機(jī)械脫水污泥水分(80%左右)相差不多，但前者流動性好，無需干燥，可以直接用泵輸送半焦調(diào)質(zhì)城市污泥與煤混合制備污泥煤漿，不僅創(chuàng)新了污泥煤漿的制備方法，大大降低了污泥煤漿的生產(chǎn)成本，還避免了由污泥干燥所帶來的二次污染，為污泥煤漿的產(chǎn)業(yè)化提供了可能?；谏鲜鰲l件，筆者探討了半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的成漿性能及其污泥煤漿的流變特性，試圖建立污泥制備污泥煤漿的新方法，實(shí)現(xiàn)污泥煤漿的產(chǎn)業(yè)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)污泥的高效潔凈能源化利用。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

污泥：來源于湘潭河西污水處理廠的脫水污泥，含水率為84.62%。

半焦：根據(jù)馬淞江等[22]制備半焦的方法及設(shè)備，將新疆北山煤在500 ℃下熱解1.5 h，所得到的產(chǎn)物即為半焦;經(jīng)SDDP制樣粉碎機(jī)粉碎至300 μm 以下，且粒徑≤0.074 mm的半焦占半焦總質(zhì)量的75.9%。

煤：選用成漿性能良好的云南一本浪煤，經(jīng)SDDP制樣粉碎機(jī)粉碎至300 μm 以下，且粒徑≤0.074 mm的煤粉占煤粉總質(zhì)量的75%左右。

添加劑：選用市面上常用的萘系添加劑NF，添加劑添加量均為總漿體質(zhì)量的1%。

上述樣品的工業(yè)分析見表1。

表1樣品的工業(yè)分析
Table1Proximateanalysisofsamples

樣品工業(yè)分析/%MadVadAadFCadQnet，ad/(MJ·kg-1)元素分析/%CadHadOadNadSt，ad污泥3423271609229570135849132448370012半焦4961674740709029356994157242202038一本浪煤190217011576483300474943081295254049

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的制備方法

首先配制250 g含水率為98%的污泥(預(yù)先稱取計(jì)算所需的水和污泥，分別將其加入500 mL的燒杯中，用機(jī)械攪拌器攪拌(攪拌速度為1 000 r/min)15 min，使其充分混合均勻),然后加入一定量的半焦，機(jī)械攪拌15 min進(jìn)行污泥調(diào)質(zhì);最后將調(diào)質(zhì)好的污泥迅速轉(zhuǎn)移到250 mL量筒，使污泥在重力作用下濃縮脫水30 min，將會出現(xiàn)泥水分離界面，上層液能夠達(dá)標(biāo)排放，下層濃縮污泥即為半焦調(diào)質(zhì)城市污泥。

1.2.2污泥煤漿的制備方法

將湘潭河西污水處理廠的污泥經(jīng)半焦調(diào)質(zhì)后,在重力濃縮的作用下得到半焦調(diào)質(zhì)城市污泥，用半焦調(diào)質(zhì)城市污泥直接與煤粉混合制漿，每次制備污泥煤漿100 g，根據(jù)制漿濃度和半焦調(diào)質(zhì)城市污泥添加比例，稱取預(yù)先計(jì)算所需的半焦調(diào)質(zhì)城市污泥、煤粉、水和添加劑，依次加入250 mL燒杯中，機(jī)械攪拌15 min，攪拌速度為1 000 r/min，就得到污泥煤漿。其濃度、表觀黏度、定黏濃度、流動性能、穩(wěn)定性能的測定方法見戴財(cái)勝等[10,23]的測定方法。

2 結(jié)果與討論

2.1 半焦對城市污泥調(diào)質(zhì)與重力濃縮脫水的效果及半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的特性

在250 g含水率為98%的城市污泥中分別投加 0,2.5,5,10 g半焦對污泥進(jìn)行調(diào)質(zhì)與重力濃縮脫水，其實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如圖1所示。

(1)從感官上來看，用半焦對城市污泥進(jìn)行調(diào)質(zhì)與濃縮脫水對上層液的清潔有顯著效果。未經(jīng)半焦調(diào)質(zhì)的污泥重力濃縮后，上層液依然渾濁，上層液的濁度、COD、SS分別為836 NTU,258.2 mg/L,630.1 mg/L;經(jīng)半焦調(diào)質(zhì)后的污泥重力濃縮后，上層液變得清澈，且半焦的投加量越大，上層液越清澈。

圖1 半焦投加量對污泥重力濃縮的影響Fig.1 Effect of different dosages of semi-coke on dewatering properties

當(dāng)半焦投加量為2 g/100 g污泥時，上層液的濁度、COD、SS可分別降至14.8 NTU,38.2 mg/L,18.2 mg/L，達(dá)到國家污水綜合排放二級標(biāo)準(zhǔn)。

(2)與原污泥重力濃縮脫水效果相比，經(jīng)半焦調(diào)質(zhì)后的濃縮污泥(即半焦調(diào)質(zhì)城市污泥)含水率(表2)顯著降低。當(dāng)半焦投加量為0 g/100 g污泥時，即原重力濃縮脫水城市污泥的含水率為94.24%，隨半焦投加量的不斷增加，半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的含水率從94.24%(半焦投加量0 g/100 g污泥)降至84.71%(半焦投加量4 g/100 g污泥)，當(dāng)半焦的投加量為4 g/100 g污泥時，濃縮污泥的含水率與污泥機(jī)械脫水的含水率差不多，表明半焦對污泥調(diào)質(zhì)與重力濃縮脫水有著優(yōu)良的效果。這是由于半焦具有孔隙率高，比表面積大的特點(diǎn)，對污泥有著較強(qiáng)的吸附能力，同時，又因?yàn)榘虢沟氖杷阅軓?qiáng)，在吸附污泥的同時還有效的增強(qiáng)了污泥的疏水性能，從而使半焦調(diào)質(zhì)污泥的含水率大大降低。

表2半焦投加量對半焦調(diào)質(zhì)城市污泥特性影響
Table2Effectofdifferentdosagesofsemi-cokeonmunicipalsludgeproperties

半焦投加量/(g·100g-1污泥)含水率/%工業(yè)分析/%MadVadAadFCadQnet，ad/(MJ·kg-1)表觀黏度/(mPa·s)094243423271609229570182191863142699428627011458148287232132474348038331825205484712002264255649802215168

(3)與原污泥相比，半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的熱值顯著提高。當(dāng)半焦的投加量為0 g/100 g污泥時，即未加半焦調(diào)質(zhì)的濃縮污泥的熱值為7.01 MJ/kg;當(dāng)半焦的投加量依次為1 g/100 g污泥、2 g/100 g污泥、4 g/100 g污泥時，半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的熱值分別為14.58,18.25,22.15 MJ/kg，表明半焦的投加可以大大提高半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的熱值，為半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的燃料化利用創(chuàng)造條件。

(4)從流動特性來看，原機(jī)械脫水污泥黏稠，不可流動;而半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的含水率雖然與機(jī)械脫水污泥含水率差不多，但其具有黏度低(當(dāng)半焦投加量為4 g/100 g污泥時，半焦調(diào)質(zhì)城市污泥含水率為84.71%，但其黏度只有16.8 mPa·s)、流動性好的特點(diǎn)。

綜上所述，半焦調(diào)質(zhì)城市污泥具有水分較低(現(xiàn)行污水處理廠的濃縮污泥含水率一般是95%～98%，與機(jī)械脫水污泥水分(80%左右)相當(dāng))，熱值比原污泥高，流動性好的特點(diǎn)，可以用半焦調(diào)質(zhì)城市污泥直接與煤混合制備污泥煤漿，不需現(xiàn)有污泥煤漿制備方法中必須對污泥進(jìn)行預(yù)干燥的工藝過程，從而大大降低污泥煤漿的生產(chǎn)成本，促使污泥煤漿的產(chǎn)業(yè)化成為可能，實(shí)現(xiàn)污泥的高效潔凈利用。

2.2 半焦添加量對半焦調(diào)質(zhì)城市污泥成漿性能的影響

對不同半焦含量的半焦調(diào)質(zhì)城市污泥進(jìn)行成漿性能試驗(yàn)，在相同的制漿條件下，半焦的添加量分別為半焦調(diào)質(zhì)城市污泥總質(zhì)量(干基)的0,20%,40%,50%,60%,70%,80%，100%。半焦添加量與半焦調(diào)質(zhì)城市污泥漿定黏濃度的關(guān)系如圖2所示，半焦的添加量對半焦調(diào)質(zhì)城市污泥漿流動性、穩(wěn)定性的影響見表3。

圖2 半焦添加量與半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的定黏濃度的關(guān)系Fig.2 Semi-coke additive amount as a function of concentration of municipal sludge conditioned by semi-coke

半焦添加量/%定黏濃度φ/%流動性7d內(nèi)漿體沉淀情況01397C-7d內(nèi)不發(fā)生硬沉淀201550C-7d內(nèi)不發(fā)生硬沉淀401944C-7d內(nèi)不發(fā)生硬沉淀502117C7d內(nèi)不發(fā)生硬沉淀602438C7d內(nèi)不發(fā)生硬沉淀702800C7d內(nèi)不發(fā)生硬沉淀803388B-7d內(nèi)不發(fā)生硬沉淀1006250A+36h發(fā)生硬沉淀

2.2.1半焦添加量對半焦調(diào)質(zhì)城市污泥定黏濃度的影響

當(dāng)半焦添加量為0，即污泥單獨(dú)制漿時，其定黏濃度很低，只有13.97%，沒有使用價值，說明污泥的成漿性能很差，其單獨(dú)制漿沒有意義;隨半焦添加量的增加，半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的定黏濃度也不斷的提高，當(dāng)半焦的添加量分別為20%,50%,80%時，半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的定黏濃度依次為15.5%,21.17%,33.88%，說明半焦的添加量增加，半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的定黏濃度增大，其成漿性能變好。但是，當(dāng)半焦的添加量增大到80%時，半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的定黏濃度仍只有33.88%，無法達(dá)到國家水煤漿質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，因此，需要把半焦調(diào)質(zhì)城市污泥與煤粉直接混合制漿，提高污泥煤漿的制漿濃度，滿足國家水煤漿質(zhì)量3級標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 18855—2002)。

2.2.2半焦的添加量對半焦調(diào)質(zhì)城市污泥漿的流動性、穩(wěn)定性的影響

由表3可知，城市污泥單獨(dú)制漿的流動性很差(C級)，而半焦單獨(dú)成漿時流動性可達(dá)到A+級。隨半焦添加量的增加，半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的流動性能有了一定的改善，當(dāng)半焦添加量為20%時，半焦調(diào)質(zhì)城市污泥漿的流動性能仍很差(C級)，當(dāng)半焦添加量增加至80%時，半焦調(diào)質(zhì)城市污泥漿的流動性能上升了一個等級(B-級)，說明半焦能提高半焦調(diào)質(zhì)城市污泥漿的流動性能，為半焦調(diào)質(zhì)城市污泥制漿工業(yè)化提供了條件。這是由于半焦孔隙發(fā)達(dá)，與煤炭一樣，具有很強(qiáng)的疏水性能，同時對微細(xì)顆粒污泥具有吸附作用[22]，從而破壞污泥的膠體狀結(jié)構(gòu)，提高半焦調(diào)質(zhì)城市污泥漿的流動性能。

從穩(wěn)定性來看，半焦的添加量對半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的穩(wěn)定性影響不大，這是由于污泥中含有胞外聚合物，能夠在污泥漿中充當(dāng)穩(wěn)定劑的作用[24]，使半焦污泥漿具有良好的穩(wěn)定性能。

綜上所述，半焦能提高半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的定黏濃度，同時改善半焦污泥漿的流動性能，說明半焦能改善半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的成漿性能，且隨半焦添加量的增加，半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的成漿性能越好。

2.3 半焦調(diào)質(zhì)城市污泥與煤混合物(簡稱泥煤混合物)的成漿性能

為了研究半焦調(diào)質(zhì)城市污泥與煤混合物的成漿性能，本研究以半焦調(diào)質(zhì)城市污泥(其中半焦的量占半焦調(diào)質(zhì)城市污泥(干基)總重的50%)為研究對象，將其按不同比例與成漿性能好的云南一本浪煤混合，得到系列泥煤混合物。在相同的制漿條件下，對上述系列泥煤混合物進(jìn)行成漿性能實(shí)驗(yàn)。當(dāng)半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的配比分別為泥煤混合物總質(zhì)量的0,3%,5%,7%,10%,12%時，半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的配比與泥煤混合物的定黏濃度的關(guān)系如圖3所示，半焦調(diào)質(zhì)城市污泥配比對泥煤混合物漿的流動性、穩(wěn)定性的影響見表4。

圖3 半焦調(diào)質(zhì)城市污泥配比與泥煤混合物的定黏濃度關(guān)系Fig.3 Municipal sludge conditioned by semi-coke additive amount as a function of concentration of the mixtures

x/%定黏濃度/%流動性穩(wěn)定性06940A+7d不產(chǎn)生硬沉淀36493A7d不產(chǎn)生硬沉淀56237A7d不產(chǎn)生硬沉淀75952A-7d不產(chǎn)生硬沉淀105867B7d不產(chǎn)生硬沉淀125368B-7d不產(chǎn)生硬沉淀

2.3.1半焦調(diào)質(zhì)城市污泥配比對泥煤混合物定黏濃度的影響

由圖3可知：當(dāng)一本浪煤單獨(dú)制漿時，定黏濃度高達(dá)69.4%，但當(dāng)泥煤混合物中半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的比例為3%時，其定黏濃度迅速降至64.93%，隨半焦調(diào)質(zhì)城市污泥比例進(jìn)一步增加，泥煤混合物的定黏濃度也進(jìn)一步降低。說明泥煤混合物的定黏濃度隨半焦調(diào)質(zhì)城市污泥配入比例的增加而降低，其成漿性能隨半焦調(diào)質(zhì)城市污泥配入比例的增加而變差。半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的配比與泥煤混合物的定黏濃度呈良好的線性相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)關(guān)系為

式中，φ為泥煤混合物的定黏濃度，%;x為半焦調(diào)質(zhì)城市污泥(干基)配入量占泥煤混合物總質(zhì)量(干基)的百分比，%。

據(jù)式(1)，可根據(jù)半焦調(diào)質(zhì)城市污泥(干基)的配比x預(yù)測泥煤混合物的定黏濃度。當(dāng)需要制備滿足國家水煤漿質(zhì)量3級標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 18855—2002)的污泥煤漿時(污泥煤漿的濃度≥60%)，利用式(1)可計(jì)算出半焦調(diào)質(zhì)城市污泥(干基)配入比例為泥煤混合物總質(zhì)量(干基)的7.36%，這為制備一定濃度的污泥煤漿時，計(jì)算半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的最大配入比例提供了可行的方法，對污泥制備高性能污泥煤漿有重要的指導(dǎo)意義。

2.3.2半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的配比對泥煤混合物流動性、穩(wěn)定性的影響

由表4可知，隨半焦調(diào)質(zhì)城市污泥比例的增大，污泥煤漿的流動性逐漸降低，當(dāng)半焦調(diào)質(zhì)城市污泥添加比例為7%時，污泥煤漿仍具有良好的流動性能(A級);當(dāng)半焦調(diào)質(zhì)城市污泥添加比例為10%時，漿體流動性明顯變差，成為B級。

從穩(wěn)定性來看，無論是一本浪煤單獨(dú)成漿還是與半焦調(diào)質(zhì)城市污泥混合制污泥煤漿，漿體均可保持7 d不產(chǎn)生硬沉淀。這是由于城市污泥中的胞外聚合物具有一定的表面活性，在污泥煤漿成漿的過程中，可以充當(dāng)穩(wěn)定劑的作用，保持漿體的穩(wěn)定性。

2.4 污泥煤漿的流變特性

污泥煤漿作為代油燃燒的清潔燃料和重要的氣化原料，需要具備較好的泵送性能以便于管道輸送。流變特性是影響污泥煤漿泵送性能的重要參數(shù)之一。作為固-液兩相流體，污泥煤漿的流變特性可以用冪次律模型進(jìn)行表征：τ=Kγn,其中，τ為剪切應(yīng)力，Pa;K為稠度系數(shù)，Pa·sn;γ為剪切速率，s-1;n為流變指數(shù)。若漿體為牛頓流體，則n=1;若為脹塑性流體，則n>1，具有剪切變稠特性;若為假塑性流體，則n<1，具有剪切變稀特性[25]。

在測定污泥煤漿黏度時，剪切應(yīng)力隨剪切速率變化規(guī)律曲線稱為流變特性曲線。分別對不同半焦調(diào)質(zhì)城市污泥配比下制備的不同濃度的污泥煤漿的流變特性曲線(圖4)進(jìn)行冪次律模型擬合，結(jié)果見表5，漿體均呈現(xiàn)假塑性流體(n<1)，具有剪切變稀特性。同時，隨半焦調(diào)質(zhì)城市污泥配比的增大，污泥煤漿表現(xiàn)的假塑性基本呈增強(qiáng)趨勢(n值逐漸變小)。說明半焦調(diào)質(zhì)城市污泥可以有效增強(qiáng)污泥煤漿的剪切變稀特性，且隨半焦調(diào)質(zhì)城市污泥配比的增大，其剪切變稀的效果越明顯。從這點(diǎn)來看，將半焦調(diào)質(zhì)城市污泥與煤混合制備的污泥煤漿相對于一本浪煤單獨(dú)成漿而言，更符合漿體貯存和管道輸送的技術(shù)要求。

3 結(jié) 論

(1)半焦調(diào)質(zhì)城市污泥具有水分較低，熱值高，流動性好的特點(diǎn)，可以用半焦調(diào)質(zhì)城市污泥直接與煤混合制備污泥煤漿。

(2)半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的成漿性能隨其半焦含量的增加而變好，但其成漿性能總體較差，單獨(dú)制污泥漿時，無法達(dá)到國家水煤漿質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，因此，需要把半焦調(diào)質(zhì)城市污泥與煤混合制漿。

圖4 半焦調(diào)質(zhì)城市污泥配比對污泥煤漿流變特性的影響Fig.4 Effect of municipal sludge conditioned by semi-coke additive amount on rheological property of sludge-coal water slurry

x/%濃度/%黏度/(mPa·s)K/(Pa·sn)nR269139693203951084064099908070279693233282083545099887746810863272099087519099993630264272042780747880997913637573902937020720510997596502111674531840694270997296385619323650407098509979856465821345517606292109969565651105351341906673509969758386947411094061122099479758969367752660054548099279597710312103831804956709894757515820300533063879099579105850901050269205312009904659701404780977005251509938352475350699404043653097766125417126172414855035398096819549914195245705203698097968

(3)在相同的制漿條件下，半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的配比顯著影響泥煤混合物的成漿性能，泥煤混合物的成漿性能隨半焦調(diào)質(zhì)城市污泥配比的增大而變差。泥煤混合物的定黏濃度(φ)與半焦調(diào)質(zhì)城市污泥配比(x)呈良好的線性相關(guān)關(guān)系：φ=68.835 1-1.201 1x,R2=0.953 6。

(4)污泥煤漿的漿體為假塑性流體，呈現(xiàn)剪切變稀的特性，且隨半焦調(diào)質(zhì)城市污泥配比的增大，其剪切變稀的特性越明顯。

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Slurry-abilityofmunicipalsludgeconditionedbysemi-cokeandrheologicalpropertyofcoal-sludgewaterslurry

DAI Caisheng，ZHANG Zhonghuan，MA Songjiang

(SchoolofChemistryandChemicalEngineering,HunanUniversityofScienceandTechnology,Xiangtan411201,China)

The slurry-ability of municipal sludge conditioned by semi-coke and the mixtures from conditioned sludge and coal were investigated using slurry performance experiment.The results indicate that the ratio of semi-coke could be viewed as a key factor for the slurry-ability of conditioned sludge.And the slurry-ability of conditioned sludge was improved with the increase of semi-coke ratio.When the ratio of semi-coke was greater than 80%,the slurry concentration of conditioned sludge was still merely 33.88%,which suggests the quality of the slurry is not satisfactory.The weight fraction of conditioned sludge had a significant impact on the slurry-ability of blended conditioned sludge/coal feedstock.The correlation between the weight fraction of conditioned sludge (x) and slurry concentration (φ) could be quantitatively described by the linear function as follows:φ=68.835 1-1.201 1x,R2=0.953 6.The increase in the weight fraction of conditioned sludge would undermine the slurry-ability of the conditioned sludge/coal feedstock.The coal-sludge water slurry exhibited a pseudo-plastic behavior with shear thinning property.The research results above are important for preparing sludge coal slurry with a high energy efficiency and converting sludge into a source of energy.

municipal sludge conditioned by semi-coke;coal-sludge water slurry;slurry ability;rheological property

10.13225/j.cnki.jccs.2016.1490

TQ536

:A

:0253-9993(2017)08-2134-07

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51478182)

戴財(cái)勝(1964—),男，湖南隆回人，教授，博士。E-mail：DCS1218@163.com。

：張仲歡(1994—)，女，安徽六安人，碩士研究生。E-mail：1284831326@qq.com

戴財(cái)勝，張仲歡，馬淞江.半焦調(diào)質(zhì)城市污泥的成漿性能及其污泥煤漿的流變特性[J].煤炭學(xué)報(bào),2017,42(8):2134-2140.

DAI Caisheng，ZHANG Zhonghuan，MA Songjiang.Slurry-ability of municipal sludge conditioned by semi-coke and rheological property of coal-sludge water slurry[J].Journal of China Coal Society,2017,42(8):2134-2140.doi:10.13225/j.cnki.jccs.2016.1490