一种利用碱性物质破解污泥絮团促进污泥水煤浆成浆的方法与流程

本发明涉及一种利用碱性物质破解污泥絮团促进污泥水煤浆成浆的方法，具体涉及首先采用碱性物质对污泥进行破解改性，减弱污泥颗粒间的联系，并释放部分间隙水，然后将碱解后的污泥与煤、制浆添加剂、水等掺混制备污泥水煤浆，或者将破解后的污泥掺入成品水煤浆，搅拌均匀制成污泥水煤浆，利用碱性物质对污泥絮团及其胞外聚合物的降解作用促进污泥水煤浆成浆的技术方法。

背景技术：

随着我国社会经济和城市化的持续发展，城市污水的产生量不断增长。近几年，我国的污水处理产业得到了快速发展。截止2016年3月底，全国设市城市、县累计建成污水处理厂3910座。污泥是污水处理过程中产生的一种特殊的泥水混合物，每一万立方米的污水经处理后污泥生成量(按含水率80％计)一般约为5吨～10吨。以含水率80％计算，全国年污泥总产生量预计到2020年将突破6000万吨。污泥成分十分复杂，它是由微生物形成的菌胶团与其吸附的有机物和无机物组成的集合体，除含有大量的水分外，还含有难降解的有机物、挥发性物质、重金属离子、寄生虫卵、病原微生物等，且其有机物含量高，容易腐化发臭。大量未经处理的污泥任意堆放和投弃不仅对环境造成了新的污染，还造成了资源的大量浪费，如何妥善处置这些污泥已成为全球共同关注的课题。

随着我国经济的持续发展，石油需求量也呈现持续增长趋势，供需缺口不断拉大。2016年，我国石油全年累计进口数量38101万吨，累计同比上涨13.56％。水煤浆因在储存、运输、燃烧排放方面具有显著的环保优势，成为我国现行阶段适宜的代油和环保技术，是我国能源长期稳定发展的战略和节能减排的需要。

污泥具有一定的热值，其干基热值可能接近于褐煤。将污泥与煤掺混制备水煤浆，或将污泥掺入水煤浆中，制成含污泥的煤浆燃料，可用于电厂锅炉、工业锅炉和窑炉，也可用作气化原料，从而实现污泥的能源化利用。污泥水煤浆技术主要表现出以下优势：对污泥的水分无严格要求，不需要对污泥进行脱水、干燥处理，处理成本较低；污泥中高含量的水分通过合理的处理后，能转化为自由流动的水，可以节省制浆所需的清水，污泥水煤浆通过燃烧或气化可以实现污泥的回收利用，且污泥减量效果显著。

水煤浆的成浆特性对其制备、储存、运输、燃烧或气化性能有重大影响，是其品质的关键指标。良好的成浆性要求浆体成浆浓度高且成浆粘度低。然而，由于污泥具有较高的水分含量和粘稠性，掺入污泥后，污泥水煤浆的粘度明显增加，成浆浓度也有很大的下降，这将极大的增加水煤浆的泵送压力，同时也不利于水煤浆的雾化、燃烧和气化。

因此，探索一种能降低污泥水煤浆成浆粘度，增加其成浆浓度，即改善污泥水煤浆成浆性的技术方法，对降低污泥水煤浆的应用成本、推进污泥水煤浆技术的工业化应用具有重要现实意义。

技术实现要素：

本发明针对现有的技术问题，提供一种利用碱性物质破解污泥絮团促进污泥水煤浆成浆的方法，目的是克服现有技术中污泥水煤浆成浆性差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用碱性物质破解污泥絮团促进污泥水煤浆成浆的方法，其包括如下步骤：

(1)首先将碱性物质加入污泥，充分搅拌，经过一定时间后，获得碱解污泥；

(2)对原煤依次进行破碎、研磨、筛分处理，获得粒径小于150μm的煤粉；

(3)将制浆添加剂充分溶解于水中，得到添加剂溶液，之后将步骤(1)中的碱解污泥与步骤(2)中的煤粉加入添加剂溶液中，通过制浆搅拌装置充分搅拌，获得均匀的污泥水煤浆；或者将步骤(1)中的碱解污泥直接掺入成品水煤浆中，通过搅拌装置充分搅拌，获得均匀的污泥水煤浆。

进一步，作为优选，所述的污泥是城市污水处理厂产出的剩余污泥或其机械脱水产物。

进一步，作为优选，碱性物质是氧化钙、氢氧化钙、氢氧化钠中的任意一种，碱性物质的用量是污泥按含水率80％折算的0-4％。

进一步，作为优选，碱解处理时间为0-15天。

进一步，作为优选，所述的制浆添加剂是采用亚甲基萘磺钠-苯乙烯磺酸钠-马来酸钠聚合物、萘磺酸盐甲醛缩合物或木质素磺酸盐。

进一步，作为优选，污泥水煤浆各原料组分的质量配比关系为：按含水率80％折算的污泥：干煤粉＝15：100，添加剂：干煤粉＝0.8：100。

进一步，作为优选，所述的成品水煤浆是利用煤粉、水、制浆添加剂等配制成的水煤浆。

进一步，作为优选，碱性物质的用量为污泥按含水率80％折算的2％，在该用量下，污泥水煤浆成浆粘度降低44％以上，成浆浓度增加3个百分点以上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明采用便宜的碱性物质对污泥进行破解改性，成本较低，操作简单且容易实现；

2、在最经济的用量下，碱性物质可以降低污泥水煤浆成浆粘度44％以上，增加成浆浓度3个百分点以上，明显提高了污泥水煤浆的品质。

3、更高效率的利用了污泥，降低了其环境污染。

附图说明

图1为本发明中碱解污泥与煤粉、添加剂和水掺制污泥水煤浆的工艺流程示意图。

图2为本发明中碱解污泥掺入水煤浆中制备污泥水煤浆的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种利用碱性物质破解污泥絮团促进污泥水煤浆成浆的方法，其本发明促进污泥水煤浆成浆的方法，是首先采用碱性物质对污泥进行破解改性，再利用碱解污泥与煤粉、添加剂、水等掺制污泥水煤浆(如图1所示)，或将碱解污泥掺入成品水煤浆中制成污泥水煤浆(如图2所示)。碱性物质促进了污泥中的高分子有机聚合物的降解，破坏了污泥絮团结构，降低了污泥的束水能力。利用碱解污泥制污泥水煤浆可以得到成浆粘度低、成浆浓度高的浆体。

实施例1：

(1)实施方法

污泥取自某污水处理厂产出的机械脱水污泥，含水率为为80.76％，用于碱解改性及后续制污泥水煤浆。

碱性物质选用cao粉末，其用量分别为污泥质量(按含水率80％折算)的0(即原污泥)、1％、2％、3％和4％，充分搅拌20min，保证cao粉末与污泥混合均匀，将搅拌均匀的污泥保存在密封的塑料瓶中，以免丧失水分。碱解时间分别为0天(即原污泥)、1天和3天。

碱解污泥制水煤浆时，各原料组分的质量配比关系为：按含水率80％折算的污泥:干煤粉＝15:100，添加剂:干煤粉＝0.8:100。添加剂选用亚甲基萘磺钠-苯乙烯磺酸钠-马来酸钠聚合物(ndf)。制成的水煤浆的固体质量浓度为58.5％。

(2)实施效果

表1给出了cao碱解污泥制污泥水煤浆的成浆粘度(ηc，剪切速率为100s^-1下的平均表观粘度)。直接利用原始污泥与煤掺混制备污泥水煤浆的特征粘度为1635.3mpa·s，利用cao改性污泥制备的污泥水煤浆的特征粘度降低。碱解时间固定为1天(即24h)时，当加入1％、2％、3％和4％的cao碱解后，成浆粘度分别降低为1299.3mpa·s、1184.4mpa·s、1121.1mpa·s和1082.2mpa·s。与原污泥制水煤浆相比，加入2％的cao碱解1天的污泥制得的水煤浆成浆粘度下降了450.9mpa·s，下降了27.6％；加入4％的cao碱解1天的污泥制得的水煤浆成浆粘度下降了553.1mpa·s，下降了33.8％。

在投加cao进行碱解时，碱解时间为1天内的污泥水煤浆的成浆粘度下降明显。继续增加碱解时间至3天，浆体成浆粘度变化不大，仅下降约20～55mpa·s。

表1.cao碱解污泥制污泥水煤浆的成浆粘度

实施例2：

(1)实施方法

污泥取自某污水处理厂产出的机械脱水污泥，含水率为82.42％，用于碱解改性及后续制污泥水煤浆。

碱性物质选用naoh和ca(oh)2，其用量为污泥质量(按含水率80％折算)的2％和4％，充分搅拌20min，保证碱性物质与污泥混合均匀，将搅拌均匀的污泥保存在密封的塑料瓶中，以免丧失水分，处理1天(即24h)后获得碱解污泥。。

碱解污泥制水煤浆时，各原料组分的质量配比关系为：按含水率80％折算的污泥:干煤粉＝15:100，添加剂:干煤粉＝0.8:100。添加剂选用木质素磺酸盐。制成的水煤浆的固体质量浓度为60％。

(2)实施效果

随着naoh和ca(oh)2用量的增加，污泥水煤浆的成浆粘度降低，成浆性变好。原污泥与煤掺混制浆时，成浆粘度为1663.6mpa·s，当naoh用量为2％时，成浆粘度降低至930.0mpa·s，降低了44.1％，继续增加naoh用量至4％时，成浆粘度降低至756.3mpa·s，降低了54.5％。ca(oh)2与naoh对污泥水煤浆的降粘作用相似，只是ca(oh)2对污泥水煤浆降粘作用较为微弱，当加入污泥质量(按含水率80％计)2％和4％的ca(oh)2时，污泥水煤浆的表观粘度分别降低至1283.3mpa·s和1138.9mpa·s。

实施例3：

(1)实施方法

污泥取自某污水处理厂产出的机械脱水污泥，含水率为82.42％，用于碱解改性及后续制污泥水煤浆。

碱性物质选用naoh和ca(oh)2，其用量为污泥质量(按含水率80％折算)的2％，充分搅拌20min，保证碱性物质与污泥混合均匀，将搅拌均匀的污泥保存在密封的塑料瓶中，以免丧失水分，处理1天(即24h)后获得碱解污泥。

水煤浆采用事先制好的成品，制水煤浆时添加剂为萘磺酸盐甲醛缩合物，添加剂与干煤粉的质量配比关系为0.8:100。

碱解污泥掺入水煤浆中充分搅拌，制成均匀的污泥水煤浆样品，污泥掺入的质量比例为：按含水率80％折算的污泥:水煤浆中的干煤粉＝15:100。制成的污泥水煤浆的固体质量浓度为60％。

(2)实施效果

污泥水煤浆的最大成浆浓度定义为在剪切速率为100s^-1的条件下表观粘度达到1000mpa·s时污泥水煤浆所含固体的质量分数，可用于衡量浆体的成浆性能。原污泥污泥制备的污泥水煤浆的最大成浆浓度为57.39％，naoh和ca(oh)2碱解后的污泥制备的污泥水煤浆的最大成浆浓度分别为60.54％和59.52％，分别增加了3.15和2.13个百分点。最大成浆浓度增加，表明在相同的粘度下，浆体浓度可以达到更高水平，浆体成浆性也越好。也就是说，经过碱解处理后，污泥成浆性能得到极大改善，经济效益也会提高。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。