专利名称：一种环保型污泥水煤浆及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种环保型污泥水煤浆及其制备方法。
背景技术：
水煤浆是20世纪80年代初出现的一种新型煤基流体燃料，使煤炭从传 统的固体燃烧转化成一种液体燃料，从而具有低污染、高效、节能、运行成 本低的突出优点。二级水煤浆平均含硫小于0.5%,灰分小于7%;—级水煤浆 硫分、灰分则更低,从源头上就大大降低二氧化硫的含量。由于水煤浆是液 态，又可以像重油一样储存、泵送、喷雾燃烧，燃尽率可以达98%以上，大大 减少芳烃化合物苯并芘等致癌污染物的排放，起到高效节能减排作用。
污泥是城市污水处理厂在污水处理过程中产生的沉淀物质，通常占污 水总量的0.0 5 0. 1%，是由多种微生物形成的菌胶团及与其吸附的有机 物和无机物组成的集合体，除含有大量的水份(脱水前可高达99%，机械脱 水后在80%左右)，还含有难以降解的有机物、重金属和盐类，以及病原微 生物和寄生虫卵等，污泥中有机物含量高，极易腐败，并产生恶臭，大量未 经处理的污泥堆放和排放对环境造成了新的污染。污泥减量化、无害化、资 源化是污水处理厂污泥处理的发展方向。城市污水处理厂的污泥目前主要的 处理处置方法有农用、填埋或焚烧处置，在制备建筑材料方面的应用很少。 焚烧的技术和设备复杂，能耗大，费用较高，并且有大气污染问题；填埋法 则受到用地限制，而且会污染环境；投海会污染海洋，国际公约已明令禁止。 污泥制成肥料农用具有经济简便、可资源化等优点，但污泥农用必须注意严 格控制有毒物质，要注意重金属的污染，尤其我国农村认识程度不高，推广 农用比率远比国外低。
城市污水处理厂污泥含有大量的热量，采用一定的技术处理措施，参入 水煤浆中一起燃烧，是目前节能减排项目中广受研究的污泥资源化课题。已 有的专利技术，例如中国专利200410024452. X在制备污泥水煤浆的过程中 没有加入能改性污泥的药剂，导致污泥水煤浆的成浆浓度不高， 一般低于55%(重量)，还使污泥在水煤浆中分散不完全，在实际应用中容易造成过多的
热损失和运行障碍。再如中国专利200610030071.1在制备污泥水煤桨的过 程中虽然加入了能改性污泥的药剂，但没有考虑到污泥水煤浆比普通水煤浆 可能排放更多的污染物，从而没有解决环保上的要求，尤其是该专利制备方 法有致命的缺陷，中国专利200610030071.1在制备污泥水煤浆的过程中把 原煤块(其说明书中实施例都用的是煤块)与改性污泥一起研磨成浆，不仅 使污泥中的细胞及其胞外聚合物破裂、分解，使污泥水煤浆的粘度大增不利 于污泥水煤浆流动性要求，也消耗更多的动力能耗，因为城市污水处理厂污 泥中富含聚丙烯酰胺和细胞胞外聚合物，它们实际都是粘性大的水煤浆稳定 剂，水煤浆技术规范要求稳定剂在水煤浆成浆后添加；该专利也使原煤粉研 磨后粒径不能满足优质水煤浆的粒径(级配)要求即无法使污泥水煤浆中粒 径小于0.06毫米的颗粒占到80%以上(重量)，降低了水煤浆中煤含量及燃 料燃辉率，增加芳烃化合物苯并[a]芘等致癌物的排放，或者虽然能满足优 质水煤浆的粒径(级配)要求，但污泥被高强度研磨后胞外聚合物析出、细 菌细胞破裂从而导致泥浆粘度非常大，也导致可掺入的污泥的掺入量就很 少，没有节能效果；中国专利200610030071.1中的污泥还包括工业废水处 理污泥和造纸厂废水处理污泥，而这些污泥中还有大量的硬质固体颗粒物， 它们在污泥水煤浆喷雾燃烧时会堵塞和磨损喷嘴，给污泥水煤浆的制造和实 际应用带来障碍。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种污泥水煤浆及其制备方法，以克 服上述已有技术的缺点和不足。
本发明的污泥水煤浆的组分和重量份数含量包括
煤 100 200份
城市污水处理厂污泥 10 100份
水 0 120份
添加剂 1 5份
脱硫剂 0 15份
污泥改性药剂 1 5份所述的城市污水处理厂污泥含水率为50% 95%，重量。 所述的添加剂为常用作水煤浆分散剂的磺酸盐系列、聚羧酸盐系列或
多聚磷酸盐中的任意一种或几种。
所述的脱硫剂为碳酸钙、氢氧化钙或氧化钙中的任意一种或几种。 所述的污泥改性药剂为碳酸钙、氢氧化钙、氧化钙、碳酸钠、碳酸氢
钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾、氯化钙或氯化镁中的任意一种或几种。 所述的环保型污泥水煤浆中粒径小于0. 06毫米的颗粒占到80%以上(重量)。
所述的环保型污泥水煤浆中钙与硫的摩尔比大于2。
所述的环保型污泥水煤浆的第一种制备方法，包括如下步骤
将适量水、城市污水处理厂污泥与污泥改性药剂混合并充分搅拌均匀 或短时间研磨，并使污泥团粒被打碎即可，即成改性污泥；(说明在城市 污水处理厂污泥含水量较髙时可以不加水，但在城市污水处理厂污泥含水量 较低时可以加适量水，以有利于促进污泥改性药剂的溶解或分散。下同)；
将上述的改性污泥、水、细煤粉、添加剂和脱硫剂混合并搅拌均匀或 短时间研磨成浆，使固体颗粒的粒径小于0. 5毫米，即获得所说的环保型污 泥水煤浆。(说明此处的短时间研磨以确保城市污水处理厂污泥中菌胶团 被打散并被均匀分散到水煤浆中，而其细菌和细菌胞外聚合物不被显著破碎 而引起粘度巨升。下同)；
所述的环保型污泥水煤浆的第二种制备方法，包括如下步骤
将适量水、煤、添加剂和部分或全部脱硫剂加在一起混合，研磨，制 成未添加稳定剂的水煤桨；
将适量水、城市污水处理厂污泥、污泥改性药剂和适量脱硫剂混合在 一起，充分搅拌均匀或短时间研磨，并使污泥团粒被打碎即可，即成改性污 泥；
将上述的水煤浆、改性污泥混合并搅拌均匀或短时间研磨成浆，使固 体颗粒的粒径小于0. 5毫米，即获得所说的环保型污泥水煤浆。
所述的环保型污泥水煤浆的第三种制备方法，包括如下步骤将适量水、煤和部分或全部添加剂加在一起混合，研磨，制成未添加
稳定剂的水煤桨；
将适量水、城市污水处理厂污泥、污泥改性药剂和部分或全部脱硫剂 混合在一起，充分搅拌均匀或短时间研磨，并使污泥团粒被打碎即可，即成 改性污泥；
将上述的水煤浆、改性污泥、水、适量脱硫剂和适量添加剂混合并搅 拌均匀或短时间研磨成浆，使固体颗粒的粒径小于0. 5毫米，即获得所说 的环保型污泥水煤浆。
另外，还可以在城市污水处理厂污泥中添加污泥改性药剂，如果水煤 浆含硫量较高时还可以添加脱硫剂，把它们混合在一起，充分搅拌均匀或短 时间研磨，干燥或者不干燥，即可制成一种新产品水煤桨添加剂，把该水煤 浆添加剂添加到成品水煤浆中，同样可以使水煤浆产生本发明所述的所有的 优点和积极效果。
、本发明的优点和积极效果是操作简单，能耗少，成本低，不产生二次 污染\该制备方法具有提高污泥水煤浆成浆性的优点和效果，成浆浓度可以 提高到55%以上(重量)，污泥量可以提高到6%以上(以干基计,重量)，能 满足优质水煤浆的粒径(级配)要求，燃料燃烬率达到98%以上，同时表观 粘度在1200rnPa. s以下，无须额外投加稳定剂，长时间放置不会产生硬沉淀, 并且流动性好，适合泵送和喷雾燃烧或气化。
本发明制备的环保型污泥水煤浆可以作为液体燃料，不仅能充分利用城 市污水处理厂污泥中的热能，而且还克服现有污泥热处理方法能耗高、尾气 和残渣有毒有害难治理等难题，环保型水煤浆燃烧脱硫率提高40%以上，并 且能显著减少有机污染物如多环芳烃PAHs (包括苯并[a]芘)等有害物的 排放，节能减排效果显著。
具体实施例方式
实施例l
1 .原料
(l)佛山市某市政污水处理厂污泥，含水率75% (重量)，干燥基发热量3000Kcal/kg
(2) 内蒙古某煤矿无烟煤煤粉，取600目的无烟煤煤粉占30% (重量)，取 300目的无烟煤煤粉占70% (重量)，二者混合均匀，成混合煤粉，备用
(3) 分散剂(木质素磺酸钠)
(4) 脱硫剂(500目碳酸钙粉)
(5) 污泥改性药剂(500目碳酸钙粉)
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2. 制备条件
(1) 原料配比(重量份数)
混合煤粉100份，城市污水处理厂污泥35份，水45份，分散剂l份， 脱硫剂1份，污泥改性药剂1份。
(2) 制备方法
首先将5份水、城市污水处理厂污泥与污泥改性药剂混合并研磨1分 钟，即成改性污泥。
将上述改性污泥、40份水、煤粉、分散剂与脱硫剂混合，充分搅拌成 浆，过50目筛，即制成本发明的污泥水煤浆。
3. 产品性能指标
(1) 外观灰黑色浆体，有良好的流动性和触变性
(2) 表观粘度980mPa. s (30°C)
(3) 煤含量55% (重量)
(4) 城市污水处理厂污泥含量5% (以干基计，重量)
(5) 节煤率为3. 6%
4. 产品用途
替代水煤浆做液体燃料使用。燃烬率在98%以上，脱硫率提高40%以上， 有机污染物如多环芳烃PAHs (包括苯并[a]芘)等有害物的排放减少80% 以上。实施例2
1 .原料
(1) 湿法生产的未添加稳定剂的水煤浆，煤含量65% (重量)，表观粘度 810mPa,s (30°C)
(2) 佛山市某市政污水处理厂污泥，含水率75% (重量)
(3) 污泥改性药剂(氯化钙)
(4) 脱硫剂(500目碳酸钙粉)
(5) 自来水
2. 制备条件
(1) 原料配比(重量份数)
湿法生产的未添加稳定剂的水煤浆100份，城市污水处理厂污泥25份, 水5份，脱硫剂1份，污泥改性药剂0. 8份。
(2) 制备方法
首先将水、城市污水处理厂污泥、脱硫剂与污泥改性药剂混合并充分 搅拌均匀，氯化钙完全溶解，即成改性污泥。
将上述改性污泥与湿法生产的未添加稳定剂的水煤浆混合并充分搅拌 均匀，过50目筛，即制成本发明的污泥水煤浆。
3. 产品性能指标
(1) 外观灰黑色浆体，有良好的流动性和触变性
(2) 表观粘度:1150mPa.s (30。C)
(3) 煤含量50% (重量)
(4) 城市污水处理厂污泥含量5% (以干基计，重量)
4. 产品用途
替代水煤浆做液体燃料使用。脱硫率提高40%以上，有机污染物如多环 芳烃PAHs (包括苯并[a]芘)等有害物的排放减少80%以上。
权利要求
1.一种环保型污泥水煤浆，其特征在于，组分和重量份数含量包括煤100～200份城市污水处理厂污泥10～100份水0～120份添加剂1～5份脱硫剂0～15份污泥改性药剂 1～5份。
2. 根据权利要求1所述的环保型污泥水煤浆，其特征在于，所述的城市污水处理厂污泥含水率为50% 95%,重量。
3. 根据权利要求1所述的环保型污泥水煤浆，其特征在于，所述的添 加剂为常用作水煤浆分散剂的磺酸盐系列、聚羧酸盐系列或多聚磷酸盐中的 任意一种或几种。
4. 根据权利要求1所述的环保型污泥水煤浆，其特征在于，所述的脱 硫剂为碳酸钙、氢氧化钙或氧化钙中的任意一种或几种。
5. 根据权利要求1所述的环保型污泥水煤浆，其特征在于，所述的污 泥改性药剂为碳酸钙、氢氧化钙、氧化钙、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、氢 氧化钠、氢氧化钾、氯化钙或氯化镁中的任意一种或几种。
6. 根据权利要求1所述的环保型污泥水煤浆，其特征在于，所述的环 保型污泥水煤浆中粒径小于0. 06毫米的颗粒占到80%以上(重量)。
7. 根据权利要求1所述的环保型污泥水煤浆，其特征在于，所述的环 保型污泥水煤浆中钙与硫的摩尔比大于2。
8.根据权利要求1 7任一项所述的环保型污泥水煤浆的制备方法，其 特征在于，包括如下步骤将适量水、城市污水处理厂污泥与污泥改性药剂混合并充分搅拌均匀或 短时间研磨，并使污泥团粒被打碎即可，即成改性污泥；'将上述的改性污泥、水、细煤粉、添加剂和脱硫剂混合并搅拌均匀或短 时间研磨成浆，使固体颗粒的粒径小于0. 5毫米，即获得所说的环保型污泥 水煤浆。煤城市污水处理厂污泥 水添加剂 脱硫剂污泥改性药剂10 100份0 120份1 5份0 15份1 5份。100 200份
9. 根据权利要求1 7任一项所述的环保型污泥水煤浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤将适量水、煤、添加剂和部分或全部脱硫剂加在一起混合，研磨，制成 未添加稳定剂的水煤浆；将适量水、城市污水处理厂污泥、污泥改性药剂和适量脱硫剂混合在一 起，充分搅拌均匀或短时间研磨，并使污泥团粒被打碎即可，即成改性污泥;将上述的水煤浆、改性污泥混合并搅拌均匀或短时间研磨成浆，使固体 颗粒的粒径小于0. 5亳米，即获得所说的环保型污泥水煤浆。
10. 根据权利要求1 7任一项所述的环保型污泥水煤浆的制备方法，其 特征在于，包括如下步骤将适量水、煤和部分或全部添加剂加在一起混合，研磨，制成未添加稳 定剂的水煤浆；将适量水、城市污水处理厂污泥、污泥改性药剂和部分或全部脱硫剂混 合在一起，充分搅拌均匀或短时间研磨，并使污泥团粒被打碎即可，即成改 性污泥；将上述的水煤浆、改性污泥、水、适量脱硫剂和适量添加剂混合并搅拌 均匀或短时间研磨成浆，使固体颗粒的粒径小于0. 5亳米，即获得所说的环 保型污泥水煤浆。
全文摘要
本发明公开了一种环保型污泥水煤浆及其制备方法。组分和重量份数含量包括煤100～200份，城市污水处理厂污泥10～100份，水0～120份，添加剂1～5份，脱硫剂0～15份，污泥改性药剂1～5份。本发明操作简单，能耗少，成本低，没有二次污染。该制备方法具有使污泥水煤浆成浆浓度提高到55％以上，使污泥掺入量达到6％以上(以干基计)，无须掺入稳定剂，长期放置不会产生硬沉淀，表观粘度在1200mPa.s以下，适合泵送和喷雾燃烧或气化。本发明制备的污泥水煤浆可以作为液体燃料，不仅能充分利用城市污水处理厂污泥中的热能，脱硫率提高40％以上，并能显著减少有机污染物如多环芳烃等有害物的排放。
文档编号C10L1/32GK101602970SQ200810182308
公开日2009年12月16日 申请日期2008年11月17日 优先权日2008年11月17日
发明者宋学海 申请人:宋学海