一种改性污泥煤浆及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种改性污泥煤浆及其制备方法，属于气化领域。所述改性污泥煤浆包括含水污泥、煤粉、粘弹性表面活性剂、助剂和水。本发明还提供一种所述改性污泥煤浆的制备方法，包括如下步骤：向水中加入粘弹性表面活性剂、助剂、含水污泥和煤粉，混合，研磨，得到污泥煤浆。通过本发明所述制备方法可以制备得到成浆浓度高于70wt%的高浓度、高稳定性的污泥煤浆，由于该污泥浆液具有粘弹性，在提高污泥煤浆成浆浓度和稳定性的同时也可以增加污泥煤浆的可泵送性。
【专利说明】一种改性污泥煤浆及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种改性污泥煤浆及其制备方法，属于气化领域。
【背景技术】
[0002]城市污泥的产量巨大并且成分复杂，如何对城市污泥处置与利用已成为人们所关 注的问题。长期以来，人们一直将“减量化、稳定化、无害化”的污泥处置方法作为最终目的。 在此原则下，人们优先选择经济性较好的技术来对污泥进行处置。目前，城市污泥的处理方 法主要有填埋、用于农作肥、焚烧等。
[0003]卫生填埋法处理污泥具有操作简单、投资抵的优点，但填埋场填埋污泥需要侵占 大量土地、且污泥中含有一定的有毒物质，填埋不当有可能造成渗滤液渗出，严重污染地下 水资源。随着人类环保意识的增强，人们对城市环境的要求越来越高，从而对污泥填埋处置 要求也越来越高，填埋场地的选择范围越来越小，填埋成本也越来越高。
[0004]污泥作为农田肥利用是指污泥经处理后可作为肥料用于土壤中，因为污泥成分中 有机物、氮、磷等的含量均高于一般农家厩肥，还含有钾及其它微量元素，若施用于土地中， 对土壤的物理、化学及生物学性状有一定的改良作用。但是城市污水处理厂污泥中含有大 量的病原微生物和寄生虫，如不加以控制，则污泥在土地利用或使用过程中会对人畜的健 康造成危害；另一方面污泥中往往存在大量的铜、镍、镉、铅、锌、汞等重金属和许多有毒有 机物，若农田长期使用会导致土壤污染，她们被农作物吸收后又通过食物链进入人体，从而 影响人体健康。因此，污泥农用引起的争议越来越多。如在法国和德国，部分地区已经出现 拒绝使用污泥农产品的现象。
[0005]污泥焚烧作为污泥处置的方法之一，它能使污泥中的有机物全部氧化、分解，杀死 病原体，可最大限度的减少污泥体积。但是由于污泥含水量大，焚烧前需要干化，焚烧不能 带来大量的热能收益，反而投资巨大，另外污泥焚烧后，容易产生二噁英等污染物，造成环 境的二次污染。
[0006]为了解决上述技术问题，人们对污泥处理技术进行了不断研究，提出了将污泥与 煤混合制备污泥煤浆，然后对污泥煤浆进行燃烧或气化处理的方法。该方法是一种可以 安全处置污泥而不污染环境，并可产生热能或干净的可燃气和/或合成气的废物再利用方 法，符合我国的可持续发展的战略目标。
[0007]但是，单纯利用污泥制备得到的污泥煤浆，由于污泥和水的亲合性差，其中的大颗 粒物质容易在水中沉降，所以污泥煤浆的成浆稳定性很差，为了保证污泥煤浆的稳定性，现 有技术中制备污泥煤浆都需要加入助剂来对污泥进行改性，诸如中国专利文献CN1908134A 就公开了一种高浓度污泥煤浆及其制备方法，所述污泥煤浆包括煤粉100100份，含水污 泥10?50份，水1(T100份，添加剂5份，污泥改性药剂5份，所述污泥煤浆的制备方法， 包括如下步骤：（1)将含水污泥与污泥改性药剂混合，获得改性含水污泥，放置2?240h ；(2) 将上述改性含水污泥、煤粉、水和添加剂混合，研磨，使固体颗粒的粒径小于0. 5mm，获得污 泥煤浆。上述技术中，主要通过对污泥的改性来提高污泥煤浆的成浆浓度，制备得到的污泥煤浆的成浆浓度大于55wt%。而该技术中，对含水污泥的改性通常需要放置2~240h，放置时间较长，不能即配即用，增加了改性污泥的储存设备和场地的投入费用，并且延长了污泥煤浆的处理周期。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是现有技术中的高浓度的污泥煤浆存在制备方法复杂，配制周期长的问题，进而提供一种制备方法简单、即配即用、成浆浓度高、稳定性好的改性污泥煤浆及其制备方法。 [0009]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种污泥煤浆，所述改性污泥煤浆包含如下原料:含水污泥、煤粉、粘弹性表面活性剂、助剂和水。
[0010]所述改性污泥煤浆包括如下重量份数的原料:
含水污泥:10-70份，优选30-50份；
煤粉=100^350份，优选150~300份；
粘弹性表面活性剂:0.5^2份；
助剂:0.3~10份；
水:88~99.2份。
[0011]所述粘弹性表面活性剂为碳链长度至少为16个碳原子以上的长碳链烷基季铵盐中的任意一种或多种。
[0012]进一步地，所述粘弹性表面活性剂选择十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲
基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、二十二烷基三甲基溴化铵、二十二烷基三甲基氯化铵中的任意一种或多种。
[0013]所述助剂优选次氯酸钾、次氯酸钠、水杨酸钠、水杨酸钾中的任意一种或多种。
[0014]所述改性污泥煤浆中还包括阴离子表面活性剂。
[0015]所述阴离子表面活性剂的重量份数为0.1~0.3份。
[0016]所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
[0017]所述改性污泥煤浆中，100%的固体颗粒的粒径为< 2.5mm。
[0018]本发明还提供了一种制备上述改性污泥煤浆的方法，包括如下步骤:
向水中加入粘弹性表面活性剂、助剂后混合均匀，再与含水污泥和煤粉混合，或者向水中加入粘弹性表面活性剂、助剂、含水污泥和煤粉混合，或者向水中加入粘弹性表面活性剂、助剂、阴离子表面活性剂、含水污泥和煤粉混合，共同研磨，得到污泥煤浆。
[0019]所述改性污泥煤浆用于锅炉燃料或气化原料。
[0020]本发明与现有技术相比具有如下优点:
(I)本发明所述改性污泥煤浆，通过加入粘弹性表面活性剂，一方面粘弹性表面活性剂可以对含水污泥和煤进行表面改性，提高污泥、煤和水的亲合性，进而提高污泥和煤在水中的分散性和稳定性，另一方面，粘弹性表面活性剂在水溶液中的浓度高于临界浓度时，粘弹性表面活性剂分子组成的球形胶束可以转化为棒状胶束，所述棒状胶束在助剂的作用下可以相互缠绕，形成具有空间网格结构的粘弹性浆液，而溶液中含有的污泥和煤粉被缠绕在棒状胶束之间的空间网格结构之中，极大地增加了污泥煤浆的成浆浓度和稳定性。另外由于所述改性污泥煤浆具有空间网格结构，增加了污泥煤浆的弹性，在燃烧或气化的泵送过程中，可以利用污泥煤浆的弹性性质提高污泥煤浆的泵送性，避免由于成浆浓度增加而导致的泵送难的问题。
[0021](2)本发明所述改性污泥煤浆的制备方法，通过向水中加入粘弹性表面活性剂、含水污泥和煤粉，形成混合溶液，一方面粘弹性表面活性剂可以对含水污泥和煤粉进行表面改性，提高污泥和煤粉在水中的分散性和稳定性，另一方面，粘弹性表面活性剂在水溶液中的浓度高于临界浓度时，粘弹性表面活性剂分子组成的球形胶束可以转化为棒状胶束；然后将助剂再溶于水，形成助剂水溶液；最后向混合溶液中加入助剂水溶液后，所述助剂可以促进棒状胶束之间相互缠绕，而溶液中含有的污泥和煤粉被缠绕在棒状胶束之中，极大地增加了污泥煤浆的成浆浓度和稳定性，从而可以制备得到成浆浓度高于70wt%的高浓度、高稳定性的污泥煤浆，而由于该污泥浆液具有粘弹性，在提高污泥煤浆成浆浓度和稳定性的同时也可以增加污泥煤浆的可泵送性。
【具体实施方式】
[0022]以下结合实施例，对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。
[0023]实施例1
向97.3g水中加入0.5g十六烷基三甲基溴化铵、0.7g十八烷基三甲基溴化铵、0.8g二十二烷基三甲基溴化铵、0.3g水杨酸钠、0.4g水杨酸钾后混合均匀，再与50g含水污泥和350g煤粉混合，共同研磨，得到成浆浓度为70wt%的改性污泥煤浆A，其中所述改性污泥煤浆A中100%的固体颗粒的粒径为< 2.5mm。
[0024]实施例2
向97.7g水中加入1.6g十 六烷基三甲基氯化铵、0.7g水杨酸钾、70g含水污泥和300g煤粉混合，共同研磨，得到成浆浓度为63.8wt%的改性污泥煤浆B，其中所述改性污泥煤浆B中100%的固体颗粒的粒径为< 2.5mm。
[0025]实施例3
向93.3g水中加入1.2g十八烷基三甲基氯化铵、5g次氯酸钠、0.5g水杨酸钠后混合均匀，再与60g含水污泥和250g煤粉混合，共同研磨，得到成浆浓度为60.9wt%的改性污泥煤浆C，其中所述改性污泥煤浆C中100%的固体颗粒的粒径为< 2.5mm。
[0026]实施例4
向98.9g水中加入0.8g 二十二烷基三甲基氯化铵、0.3g水杨酸钠、0.3g十二烷基硫酸钠、30g含水污泥和200g煤粉混合，共同研磨，得到成浆浓度为60.6wt%的改性污泥煤浆D，其中所述改性污泥煤浆D中100%的固体颗粒的粒径为< 2.5mm。
[0027]实施例5
向99.2g水中加入0.5g十六烷基三甲基溴化铵、0.3g水杨酸钾、0.1g十二烷基苯磺酸钠、IOg含水污泥和150g煤粉混合，共同研磨，得到成浆浓度为57.6wt%的改性污泥煤浆E，其中所述改性污泥煤浆E中100%的固体颗粒的粒径为< 2.5mm。
[0028]实施例6
向88g水中加入2g 二十二烷基三甲基氯化铵、5g次氯酸钠、5g次氯酸钾、IOg含水污泥和100g煤粉混合，共同研磨，得到成浆浓度为47.6wt%的改性污泥煤浆F，其中所述改性污泥煤浆F中100%的固体颗粒的粒径为< 2.5mm。[0029]实施例7
向97g水中加入2.2g 二十二烷基三甲基氯化铵、0.8g水杨酸钠、50g含水污泥和380g煤粉混合，共同研磨，得到成浆浓度为71.7wt%的改性污泥煤浆G，其中所述改性污泥煤浆G中100%的固体颗粒的粒径为< 2.5mm。
[0030]件能测试评价例
选取实施例1-7中所述的污泥煤浆进行气流床气化，其中气流床气化炉(德士古气化炉)的操作条件如下:气化压力2.45MPa，气化温度1380°C，入炉污泥煤量(干):1.0(Tl.05t/h，氧气/污泥煤量(干)为1.0kg/kg。
[0031]对实施例f 7中所述的污泥煤浆气化后的粗煤气组成、碳转化率以及冷煤气效率等测试指标进行测试，测试结果如表1所示。
[0032]表1气流床气化炉的气化指—测试分析结果
【权利要求】
1.一种改性污泥煤浆，其特征在于，所述改性污泥煤浆包括如下原料：含水污泥、煤 粉、粘弹性表面活性剂、助剂和水。
2.根据权利要求1所述改性污泥煤浆，其特征在于，所述改性污泥煤浆包括如下重量 份数的原料：含水污泥：煤粉：粘弹性表面活性剂 助剂：水：
3.根据权利要求2 份数的原料：含水污泥：煤粉：粘弹性表面活性剂 助剂：水：，10?70份 100?350份 ：0. 5?2份 0. 3?10份 88?99. 2 份。所述改性污泥煤浆，其特征在于，所述改性污泥煤浆包括如下重量，30?50份 150?300份 0. 5?2份 0. 3?10份 88?99. 2 份。
4.根据权利要求1或2或3所述改性污泥煤浆，其特征在于，所述粘弹性表面活性剂为 碳链长度至少为16个碳原子以上的长碳链烷基季铵盐中的任意一种或多种。
5.根据权利要求4所述改性污泥煤浆，其特征在于，所述粘弹性表面活性剂为十六烷 基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化 铵、二十二烷基三甲基溴化铵、二十二烷基三甲基氯化铵中的任意一种或多种。
6.根据权利要求rs任一所述改性污泥煤浆，其特征在于，所述助剂为次氯酸钾、次氯 酸钠、水杨酸钠、水杨酸钾中的任意一种或多种。
7.根据权利要求f6任一所述改性污泥煤浆，其特征在于，所述改性污泥煤浆中还包 括阴离子表面活性剂，所述阴离子表面活性剂的重量份数为o. ro. 3份。
8.根据权利要求7所述改性污泥煤浆，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为十二烷 基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
9.根据权利要求rs任一所述改性污泥煤浆，其特征在于，所述改性污泥煤浆中，100% 的固体颗粒的粒径为< 2. 5mm。
10.权利要求1-9任一所述改性污泥煤浆的制备方法，包括如下步骤：向水中加入粘弹性表面活性剂、助剂后混合均匀，再与含水污泥和煤粉混合，或者向 水中加入粘弹性表面活性剂、助剂、含水污泥和煤粉混合，或者向水中加入粘弹性表面活性 剂、助剂、阴离子表面活性剂、含水污泥和煤粉混合，共同研磨，得到污泥煤浆。
【文档编号】C10L1/32GK103540374SQ201210235423
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2012年7月9日 优先权日:2012年7月9日
【发明者】王庆 申请人:王庆