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改性城市污泥-煤浆的制备及其成浆机理研究

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变量注释表

1 绪论

1.1 研究背景(Research Background)

1.2研究意义及目的(Purpose and Meaning of Research)

1.3研究思路及方法(Research Thought and Method)

1.4研究内容(Research Content)

2 文献综述

2.1城市污泥特性及其利用现状(Properties and Utilization Status of Sludge Resource)

2.2水煤浆技术的发展与应用(Development and Application of Coal Water Slurry)

2.3污泥-煤浆的研究进展(Development of Sludge-Coal Water Slurry)

3 样品基本性质分析

3.1 实验部分(Experiments)

3.2结果分析(Results Analysis)

3.3本章小结(Chapter Summary)

4 污泥-煤浆的成浆特性研究

4.1水煤浆的制备及性能检测(Preparation and Performance Evaluation of CWS)

4.2污泥-煤浆的成浆性能研究(Study on Performance of S-CWS)

4.3改性污泥-煤浆的成浆性能研究(Study on Performance of Modified S-CWS)

4.4本章小结(Chapter Summary)

5 改性污泥-煤浆的成浆机理研究

5.1气煤及污泥对NSF的吸附性能研究(Research on Adsorption Dispersants of NSF on Coal and Sludge)

5.2 污泥表面性质变化对改性污泥-煤浆成浆性能的影响(Effect of Changes in the Surface Properties of Sludge on Performance of Modified S-CWS)

5.3污泥结构变化对改性污泥-煤浆成浆性能的影响(Effect of Changes in the Structure of Sludge on Performance of Modified S-CWS)

5.4 污泥水分赋存状态变化对改性污泥-煤浆成浆性能的影响(Effect of Changes in the Existing Forms of Water in Sludge on Performance of Modified S-CWS)

5.5本章小结(Chapter Summary)

6 结论

参考文献

作者简历

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摘要

本文选取王楼气煤和徐州国祯水务运营有限公司生产的脱水污泥为研究对象,充分利用污泥中含有的大量水分及其具有的热值,将污泥掺混至水煤浆中制备污泥-煤浆。本文对城市污泥进行碱改性处理后与气煤进行污泥-煤浆的制备,并研究了改性污泥-煤浆的成浆机理。
  通过对污泥-煤浆与水煤浆的成浆性能对比发现,污泥-煤浆的成浆浓度低,流动性差,但浆体稳定性较好;随着污泥添加量的增加,制得的煤浆由屈服胀塑性流体转变为宾汉塑性流体,成浆浓度急剧下降,当污泥添加比例为5%(污泥干燥基占煤干燥基质量的百分比)时,成浆浓度已经降至54.11%,但浆体稳定性提高。
  以污泥-煤浆的定粘浓度、节水率、游离腐殖酸产率为考察污泥改性效果指标,研究不同污泥碱改性条件下改性污泥-煤浆的成浆性能,结果表明在以NaOH为改性剂、改性时间1.5h、改性剂用量为污泥干燥基质量的20%的条件下制备的污泥-煤浆的成浆性能最好,所制得的改性污泥-煤浆的成浆浓度、稳定性和流动性均有较大提高。在改性污泥添加比例为5%时,成浆浓度为57.55%,提高了3.44%。改性释放了污泥絮凝体结构中的结合水,起到了很好的节水效果,当改性污泥添加比例为20%时,其节水率高达25.76%。
  通过分析分散剂在煤和污泥表面的吸附机理及其动力学、改性对污泥表面性质及空间结构的影响、改性前后污泥中水分赋存状态的变化,研究改性污泥-煤浆的成浆机理。结果表明,气煤、污泥和改性污泥对分散剂的吸附符合Langmuir等温吸附模型,吸附常数KL的关系为改性污泥>污泥>气煤,对分散剂的饱和吸附量的大小关系为改性污泥>污泥>气煤。分散剂在气煤、污泥和改性污泥表面的吸附过程符合二级动力学吸附模型,表明其吸附过程主要为化学吸附,吸附速率常数k2的关系为改性污泥>污泥>气煤。改性增强了污泥的电负性,在吸附NSF后电负性进一步增强,增加了污泥-煤浆体系中颗粒之间的静电斥力,改善了污泥-煤浆的流动性,提高了稳定性。NaOH的强碱性使污泥絮凝体结构遭到破坏,结构变得致密,孔隙结构减少,絮凝体结构中吸附的水分被释放出来,降低了污泥中水分的结合能,结合水含量从0.96kg water/kg DS降至0.53kg water/kg DS,提高了污泥中水分的利用率,降低了污泥-煤浆的粘度。

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