鋸木屑低階煤熱解焦協(xié)同污泥處理及高效能源化利用

1、鋸木屑 /低階煤熱解焦協(xié)同污泥處理及高效能源化利用本文針對(duì)低階煤、 鋸木屑、城市污泥等劣質(zhì)資源的特性 ,采用熱解 /共熱解等 方法對(duì)其進(jìn)行提質(zhì) ,并對(duì)其協(xié)同資源化利用進(jìn)行研究 , 創(chuàng)新了低階煤與生物質(zhì)固 體廢物的協(xié)同資源化利用的技術(shù)新路線。本研究的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面 : 在氮?dú)鈿夥障聦?duì)低階煤、 低階煤與鋸木屑混合物進(jìn)行熱解 /共熱解提質(zhì) ,采用工業(yè) 分析儀、元素分析儀、傅里葉紅外光譜分析法等現(xiàn)代分析技術(shù), 探討熱解條件對(duì)其熱解焦的產(chǎn)率、質(zhì)量參數(shù)、結(jié)構(gòu)特征的影響。結(jié)果表明:熱解條件（溫度、時(shí)間 ）是影響熱解焦的組成、結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的主要 影響因素 ,并呈現(xiàn)規(guī)律性變化。 對(duì)于同一熱解原料 , 隨

2、著熱解溫度的升高、 熱解時(shí) 間的延長(zhǎng),其熱解焦的產(chǎn)率、揮發(fā)分、氫含量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，而灰分、C/H比、芳構(gòu)化程度均呈現(xiàn)升高趨勢(shì)。將陜西煤在600C的環(huán)境溫度下熱解（氮?dú)鈿夥眨?.5 h得到陜西半焦用于污 泥調(diào)質(zhì)與重力濃縮脫水中 , 探討半焦粒徑分布、添加量對(duì)污泥重力濃縮脫水效果 的影響。結(jié)果表明：當(dāng)半焦的粒徑分布為0425卩m,半焦添加量為2.5 g/100g污 泥時(shí), 污泥重力濃縮脫水的效果最佳。此時(shí),污泥在重力濃縮過程中 ,前20 min 的平均沉降速率從調(diào)質(zhì)前的 2.49 mL/min提高至3.48 m L/min。當(dāng)污泥重力濃縮30 min時(shí)，濃縮污泥上清液的濁 度、CODCrSS分別

3、從調(diào)質(zhì)前的 836 NTU 258.2 mg/L、630.1 mg/L降至 14.8 NTU 38.2 mg/L 、18.6 mg/L, 均達(dá)到國(guó)家污水綜合排放二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。濃縮污泥的含水率從調(diào)質(zhì)前的 91.74%降至 83.71%,而濃縮污泥的發(fā)熱量從 調(diào)質(zhì)前的 8.041 MJ/kg 提高至 18.295 MJ/kg, 為污泥的能源化利用奠定基礎(chǔ)。半 焦對(duì)污泥調(diào)質(zhì)與重力濃縮脫水的機(jī)理主要表現(xiàn)在半焦對(duì)污泥中微細(xì)顆粒的吸附 作用以及半焦對(duì)污泥疏水性能的改善作用通過TG-DT酚析可知,經(jīng)半焦調(diào)質(zhì)后污泥的著火點(diǎn)Ti、峰值溫度Tm以及活化能 E分別從調(diào)質(zhì)前的 181.2 C、256.9 C、19.08

4、kJ/mol 提高至 474.0 C、548.0 C、 88.36kJ/mol,且原污泥DTG曲線中的兩個(gè)明顯的峰也因半焦的摻入而發(fā)生重合，從而使其避免了原污泥單獨(dú)燃燒可能出現(xiàn)的熄火等嚴(yán)重的工業(yè)事故的可能性。 將 濃縮污泥與株洲煙煤以 1:5（ 干基）的比例混配后得到的混配物的燃燒性能與株 洲煙煤的燃燒性能極其接近。故, 若選用合適的煤與濃縮污泥以合適的比例直接混配制污泥煤漿 , 其燃燒 性能與單種煤?jiǎn)为?dú)制備的水煤漿幾乎一致 , 將大大降低水煤漿的制漿成本 ,為污 泥的資源化利用途徑開辟了新的思路。 采用成漿實(shí)驗(yàn)法分別對(duì)焦沫、 污泥與焦沫 混合物、鋸木屑與云南煤共熱解焦進(jìn)行成漿實(shí)驗(yàn) , 探討添

5、加劑、粒度級(jí)配、成漿 原料的組成等因素對(duì)其成漿性能的影響。結(jié)果表明：實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的復(fù)合添加劑 DCSA最有益于提升焦沫、污泥與焦 沫混合物的成漿性能。就焦沫單獨(dú)成漿而言，隨著焦沫中w 75卩m的顆粒占漿體 中總焦沫的質(zhì)量比的增大 ,水焦?jié){的成漿濃度逐漸降低 ,成漿濃度和流變特性逐 漸增強(qiáng)。當(dāng)焦沫中w 75卩m的顆粒占焦沫總質(zhì)量的75%寸,添加1%勺DCSA可制備性能 優(yōu)良的水焦?jié){。此時(shí) , 水焦?jié){的定粘濃度可達(dá)到 70.63%,水焦?jié){的呈現(xiàn)良好的假 塑性特性和流變性能 , 且其穩(wěn)定性良好 , 可保持 7 天不產(chǎn)生軟沉淀。就污泥與焦沫混合物共成漿而言 , 污泥摻入量對(duì)污泥與焦混合物的成漿性能

6、有顯著影響，污泥摻入量（x）與污泥焦?jié){的定黏濃度（ ）呈良好的線性相關(guān)關(guān)系： =69.656-2.5885x,R2=0.98013。隨x的增加,污泥焦?jié){的定黏濃度逐漸降低假塑性特性逐漸增強(qiáng)將鋸木屑、云南煤分別在500C下熱解1.5 h,所得到的生物焦、半焦的成漿 濃度分別由熱解前的 29.21%、 54.63%提高至 38.57%、 60.19%。在相同制漿條件 下, 鋸木屑與云南煤共熱解焦的成漿性能明顯優(yōu)于鋸木屑、云南褐煤分別單獨(dú)熱 解再混合的焦 （ 生物焦與半焦的混合物 , 簡(jiǎn)稱混合焦 ） 的成漿性能。共熱解焦?jié){和混合焦?jié){均從總體上表現(xiàn)為假塑性特性 , 但當(dāng)熱解原料中鋸木 屑含量w 50%寸,共熱解焦?jié){的流變特性與生物焦?jié){類似