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污泥水煤浆的成浆、燃烧及燃烬特性研究

作　者: 朱妙军
导　师: 胡勤海
学　校: 浙江大学
专　业: 环境工程
关键词: 污泥水煤浆成浆性燃烧热分析燃烬产物
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

随着污水处理率的提高,城市污泥产量将逐年增加,仅杭州现有的四堡、七格两座城市污水处理厂就日产污泥(含水率75%～85%)约600,屯,如何有效处理这些污泥已经成为全球关注的课题。本文试验将两种城市污水处理厂高含水率污泥与煤粉混合,在分散剂、稳定剂的配合下研制污泥水煤浆,使污泥水分、热值得到充分利用,对城市污泥的资源化、能源化利用和处置进行了积极的探索。本文主要集中于污泥水煤浆试验研究的以下几个方面:(1)污泥水煤浆的成浆特性,研究了两种污泥(分别取自杭州四堡、七格城市污水处理厂脱水污泥,含水率均为78%)以不同质量分数在不同分散剂用量下混合浆样的成浆性。结果表明,两种污泥添加比例为5%～10%,分散剂比例为0.6%～1.2%,稳定剂为0.1%,都可以得到良好的污泥水煤浆产品,产品的粘度小于1200mPa·s,符合国家《水煤浆技术条件》(GB/T 18855-2002)标准,故城市污泥与煤粉一起研制污泥水煤浆是可行的。(2)通过热分析试验,研究了污泥、普通水煤浆以及污泥水煤浆的燃烧特性。结果表明,污泥的掺入使污泥水煤浆的着火温度较普通水煤浆提前约10～20℃,挥发分析出燃烧更迅速,提高了其着火性能,综合燃烧特性指数S随污泥添加比例提高有所增大。根据可燃性指数C和综合燃烧特性指数S值的表现,污泥添加量为10%的污泥水煤浆燃烧特性好于污泥添加量为5%的污泥水煤浆。(3)通过分析煤粉、普通水煤浆、污泥水煤浆燃烬产物中硫分的含量,研究了污泥水煤浆不同燃烧温度条件下硫分的析出规律。由于普通水煤浆和污泥水煤浆含有大量水分,其低温燃烧时硫的析出率明显低于煤粉燃烧时硫分的析出率。通过对普通水煤浆、污泥水煤浆燃烬产物中重金属浸出率的研究,各重金属元素浸出浓度及浸出率和pH值相关,pH值越低,元素的浸出浓度越高。污泥水煤浆的重金属浸出浓度略高于普通水煤浆,但是其浸出率与普通水煤浆相比则无明显区别。

全文目录

致谢  6-7
摘要  7-8
Abstract  8-12
前言  12-14
第一章文献综述  14-32
  1.1 污泥的基本特征及其处理处置  14-20
    1.1.1 污泥的来源与分类  14
    1.1.2 污泥的性质  14-16
    1.1.3 污泥处理的一般原则  16-17
    1.1.4 国内外污泥的处置状况  17-20
  1.2 水煤浆洁净煤技术的发展及应用  20-23
    1.2.1 水煤浆技术概述  20-21
    1.2.2 水煤浆应用技术的意义  21-22
    1.2.3 我国水煤浆研究及应用情况  22-23
  1.3 目前国内外相关研究动态  23-30
    1.3.1 污泥的焚烧处置技术及燃烧特性研究  23-25
    1.3.2 污泥与煤混烧的燃烧特性研究  25-27
    1.3.3 水煤浆成浆特性研究  27-28
    1.3.4 水煤浆燃烧特性研究  28-29
    1.3.5 水煤浆环保特性研究  29-30
  1.4 本研究的主要内容及目标  30-32
第二章污泥水煤浆成浆性试验研究  32-48
  2.1 普通水煤浆的性质与制备  32-34
    2.1.1 普通水煤浆的性质  32-33
    2.2.2 普通水煤浆的制备工艺  33-34
  2.2 水煤浆流变特性  34
  2.3 水煤浆稳定特性  34-35
  2.4 污泥水煤浆的制备与性能测试  35-37
    2.4.1 试验材料  35-36
    2.4.2 制浆性能的测定  36-37
  2.5 试验结果与讨论  37-46
    2.5.1 粒度分析  37-39
    2.5.2 流动特性与污泥添加比例、分散剂用量的关系  39
    2.5.3 表观粘度与污泥添加比例、分散剂用量的关系  39-41
    2.5.4 温度对污泥水煤浆表观粘度的影响  41-42
    2.5.5 ph值对污泥水煤浆表观粘度的影响  42-43
    2.5.6 剪切时间对污泥水煤浆的影响  43-44
    2.5.7 污泥水煤浆稳定性与稳定剂用量、污泥比例的关系  44-45
    2.5.8 污泥水煤浆性能检测  45-46
  2.6 本章小结  46-48
第三章污泥水煤浆热分析试验及燃烧动力学研究  48-69
  3.1 水煤浆燃烧特性的热分析方法  48-50
    3.1.1 热重分析法  48
    3.1.2 差热分析法  48
    3.1.3 燃烧特性参数  48-50
  3.2 燃烧特性的表征  50-52
    3.2.1 着火特性  50
    3.2.2 可燃性指数  50-51
    3.2.3 燃尽特性指数  51
    3.2.4 综合燃烧特性指数  51-52
  3.3 试验材料与方法  52
    3.3.1 试验材料  52
    3.3.2 试验方法  52
  3.4 试验结果与讨论  52-61
    3.4.1 煤浆燃烧特性曲线  52-54
    3.4.2 燃烧特性分析  54-58
    3.4.3 着火特性  58-59
    3.4.4 燃烧特性  59-60
    3.4.5 燃烬特性  60-61
  3.5 燃烧动力学求解分析  61-67
    3.5.1 Coats-Redfern法  61-64
    3.5.2 Doyle法  64-66
    3.5.3 两种动力学求解方法比较  66-67
  3.6 本章小结  67-69
第四章污泥水煤浆燃烬特性研究  69-78
  4.1 二氧化硫析出研究  69-72
    4.1.1 试验样品  69
    4.1.2 模拟试验装置及试验方法  69-70
    4.1.3 燃烬灰分分析  70-71
    4.1.3 二氧化硫析出规律  71-72
  4.2 灰渣燃烬浸出试验  72-77
    4.2.1 试验样品和药品  73
    4.2.2 重金属元素浸出方法  73-74
    4.2.3 浸出试验结果及讨论  74-77
  4.3 本章小结  77-78
第五章结论与展望  78-82
  5.1 本研究的主要工作及得到的主要结论  78-80
    5.1.1 污泥水煤浆的成浆可行性  78-79
    5.1.2 污泥水煤浆的燃烧特性  79-80
    5.1.3 污泥水煤浆的燃烬特性  80
  5.2 今后进一步工作的展望  80-82
参考文献  82-88
作者简介  88
参与论文发表情况  88

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