一種改性污泥煤漿及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種改性污泥煤漿及其制備方法，屬于氣化領(lǐng)域。所述改性污泥煤漿包括含水污泥、煤粉、粘彈性表面活性劑、助劑和水。本發(fā)明還提供一種所述改性污泥煤漿的制備方法，包括如下步驟：向水中加入粘彈性表面活性劑、助劑、含水污泥和煤粉，混合，研磨，得到污泥煤漿。通過本發(fā)明所述制備方法可以制備得到成漿濃度高于70wt%的高濃度、高穩(wěn)定性的污泥煤漿，由于該污泥漿液具有粘彈性，在提高污泥煤漿成漿濃度和穩(wěn)定性的同時(shí)也可以增加污泥煤漿的可泵送性。
【專利說明】一種改性污泥煤漿及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種改性污泥煤漿及其制備方法，屬于氣化領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]城市污泥的產(chǎn)量巨大并且成分復(fù)雜，如何對(duì)城市污泥處置與利用已成為人們所關(guān) 注的問題。長(zhǎng)期以來，人們一直將“減量化、穩(wěn)定化、無害化”的污泥處置方法作為最終目的。 在此原則下，人們優(yōu)先選擇經(jīng)濟(jì)性較好的技術(shù)來對(duì)污泥進(jìn)行處置。目前，城市污泥的處理方 法主要有填埋、用于農(nóng)作肥、焚燒等。
[0003]衛(wèi)生填埋法處理污泥具有操作簡(jiǎn)單、投資抵的優(yōu)點(diǎn)，但填埋場(chǎng)填埋污泥需要侵占 大量土地、且污泥中含有一定的有毒物質(zhì)，填埋不當(dāng)有可能造成滲濾液滲出，嚴(yán)重污染地下 水資源。隨著人類環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，人們對(duì)城市環(huán)境的要求越來越高，從而對(duì)污泥填埋處置 要求也越來越高，填埋場(chǎng)地的選擇范圍越來越小，填埋成本也越來越高。
[0004]污泥作為農(nóng)田肥利用是指污泥經(jīng)處理后可作為肥料用于土壤中，因?yàn)槲勰喑煞种?有機(jī)物、氮、磷等的含量均高于一般農(nóng)家?guī)剩€含有鉀及其它微量元素，若施用于土地中， 對(duì)土壤的物理、化學(xué)及生物學(xué)性狀有一定的改良作用。但是城市污水處理廠污泥中含有大 量的病原微生物和寄生蟲，如不加以控制，則污泥在土地利用或使用過程中會(huì)對(duì)人畜的健 康造成危害；另一方面污泥中往往存在大量的銅、鎳、鎘、鉛、鋅、汞等重金屬和許多有毒有 機(jī)物，若農(nóng)田長(zhǎng)期使用會(huì)導(dǎo)致土壤污染，她們被農(nóng)作物吸收后又通過食物鏈進(jìn)入人體，從而 影響人體健康。因此，污泥農(nóng)用引起的爭(zhēng)議越來越多。如在法國和德國，部分地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn) 拒絕使用污泥農(nóng)產(chǎn)品的現(xiàn)象。
[0005]污泥焚燒作為污泥處置的方法之一，它能使污泥中的有機(jī)物全部氧化、分解，殺死 病原體，可最大限度的減少污泥體積。但是由于污泥含水量大，焚燒前需要干化，焚燒不能 帶來大量的熱能收益，反而投資巨大，另外污泥焚燒后，容易產(chǎn)生二噁英等污染物，造成環(huán) 境的二次污染。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，人們對(duì)污泥處理技術(shù)進(jìn)行了不斷研究，提出了將污泥與 煤混合制備污泥煤漿，然后對(duì)污泥煤漿進(jìn)行燃燒或氣化處理的方法。該方法是一種可以 安全處置污泥而不污染環(huán)境，并可產(chǎn)生熱能或干凈的可燃?xì)夂?或合成氣的廢物再利用方 法，符合我國的可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。
[0007]但是，單純利用污泥制備得到的污泥煤漿，由于污泥和水的親合性差，其中的大顆 粒物質(zhì)容易在水中沉降，所以污泥煤漿的成漿穩(wěn)定性很差，為了保證污泥煤漿的穩(wěn)定性，現(xiàn) 有技術(shù)中制備污泥煤漿都需要加入助劑來對(duì)污泥進(jìn)行改性，諸如中國專利文獻(xiàn)CN1908134A 就公開了一種高濃度污泥煤漿及其制備方法，所述污泥煤漿包括煤粉100100份，含水污 泥10?50份，水1(T100份，添加劑5份，污泥改性藥劑5份，所述污泥煤漿的制備方法， 包括如下步驟：（1)將含水污泥與污泥改性藥劑混合，獲得改性含水污泥，放置2?240h ；(2) 將上述改性含水污泥、煤粉、水和添加劑混合，研磨，使固體顆粒的粒徑小于0. 5mm，獲得污 泥煤漿。上述技術(shù)中，主要通過對(duì)污泥的改性來提高污泥煤漿的成漿濃度，制備得到的污泥煤漿的成漿濃度大于55wt%。而該技術(shù)中，對(duì)含水污泥的改性通常需要放置2~240h，放置時(shí)間較長(zhǎng)，不能即配即用，增加了改性污泥的儲(chǔ)存設(shè)備和場(chǎng)地的投入費(fèi)用，并且延長(zhǎng)了污泥煤漿的處理周期。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中的高濃度的污泥煤漿存在制備方法復(fù)雜，配制周期長(zhǎng)的問題，進(jìn)而提供一種制備方法簡(jiǎn)單、即配即用、成漿濃度高、穩(wěn)定性好的改性污泥煤漿及其制備方法。 [0009]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種污泥煤漿，所述改性污泥煤漿包含如下原料:含水污泥、煤粉、粘彈性表面活性劑、助劑和水。
[0010]所述改性污泥煤漿包括如下重量份數(shù)的原料:
含水污泥:10-70份，優(yōu)選30-50份；
煤粉=100^350份，優(yōu)選150~300份；
粘彈性表面活性劑:0.5^2份；
助劑:0.3~10份；
水:88~99.2份。
[0011]所述粘彈性表面活性劑為碳鏈長(zhǎng)度至少為16個(gè)碳原子以上的長(zhǎng)碳鏈烷基季銨鹽中的任意一種或多種。
[0012]進(jìn)一步地，所述粘彈性表面活性劑選擇十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲
基氯化銨、十八烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基氯化銨、二十二烷基三甲基溴化銨、二十二烷基三甲基氯化銨中的任意一種或多種。
[0013]所述助劑優(yōu)選次氯酸鉀、次氯酸鈉、水楊酸鈉、水楊酸鉀中的任意一種或多種。
[0014]所述改性污泥煤漿中還包括陰離子表面活性劑。
[0015]所述陰離子表面活性劑的重量份數(shù)為0.1~0.3份。
[0016]所述陰離子表面活性劑為十二烷基硫酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉。
[0017]所述改性污泥煤漿中，100%的固體顆粒的粒徑為< 2.5mm。
[0018]本發(fā)明還提供了一種制備上述改性污泥煤漿的方法，包括如下步驟:
向水中加入粘彈性表面活性劑、助劑后混合均勻，再與含水污泥和煤粉混合，或者向水中加入粘彈性表面活性劑、助劑、含水污泥和煤粉混合，或者向水中加入粘彈性表面活性劑、助劑、陰離子表面活性劑、含水污泥和煤粉混合，共同研磨，得到污泥煤漿。
[0019]所述改性污泥煤漿用于鍋爐燃料或氣化原料。
[0020]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
(I)本發(fā)明所述改性污泥煤漿，通過加入粘彈性表面活性劑，一方面粘彈性表面活性劑可以對(duì)含水污泥和煤進(jìn)行表面改性，提高污泥、煤和水的親合性，進(jìn)而提高污泥和煤在水中的分散性和穩(wěn)定性，另一方面，粘彈性表面活性劑在水溶液中的濃度高于臨界濃度時(shí)，粘彈性表面活性劑分子組成的球形膠束可以轉(zhuǎn)化為棒狀膠束，所述棒狀膠束在助劑的作用下可以相互纏繞，形成具有空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的粘彈性漿液，而溶液中含有的污泥和煤粉被纏繞在棒狀膠束之間的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)之中，極大地增加了污泥煤漿的成漿濃度和穩(wěn)定性。另外由于所述改性污泥煤漿具有空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，增加了污泥煤漿的彈性，在燃燒或氣化的泵送過程中，可以利用污泥煤漿的彈性性質(zhì)提高污泥煤漿的泵送性，避免由于成漿濃度增加而導(dǎo)致的泵送難的問題。
[0021](2)本發(fā)明所述改性污泥煤漿的制備方法，通過向水中加入粘彈性表面活性劑、含水污泥和煤粉，形成混合溶液，一方面粘彈性表面活性劑可以對(duì)含水污泥和煤粉進(jìn)行表面改性，提高污泥和煤粉在水中的分散性和穩(wěn)定性，另一方面，粘彈性表面活性劑在水溶液中的濃度高于臨界濃度時(shí)，粘彈性表面活性劑分子組成的球形膠束可以轉(zhuǎn)化為棒狀膠束；然后將助劑再溶于水，形成助劑水溶液；最后向混合溶液中加入助劑水溶液后，所述助劑可以促進(jìn)棒狀膠束之間相互纏繞，而溶液中含有的污泥和煤粉被纏繞在棒狀膠束之中，極大地增加了污泥煤漿的成漿濃度和穩(wěn)定性，從而可以制備得到成漿濃度高于70wt%的高濃度、高穩(wěn)定性的污泥煤漿，而由于該污泥漿液具有粘彈性，在提高污泥煤漿成漿濃度和穩(wěn)定性的同時(shí)也可以增加污泥煤漿的可泵送性。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體描述，但不局限于此。
[0023]實(shí)施例1
向97.3g水中加入0.5g十六烷基三甲基溴化銨、0.7g十八烷基三甲基溴化銨、0.8g二十二烷基三甲基溴化銨、0.3g水楊酸鈉、0.4g水楊酸鉀后混合均勻，再與50g含水污泥和350g煤粉混合，共同研磨，得到成漿濃度為70wt%的改性污泥煤漿A，其中所述改性污泥煤漿A中100%的固體顆粒的粒徑為< 2.5mm。
[0024]實(shí)施例2
向97.7g水中加入1.6g十 六烷基三甲基氯化銨、0.7g水楊酸鉀、70g含水污泥和300g煤粉混合，共同研磨，得到成漿濃度為63.8wt%的改性污泥煤漿B，其中所述改性污泥煤漿B中100%的固體顆粒的粒徑為< 2.5mm。
[0025]實(shí)施例3
向93.3g水中加入1.2g十八烷基三甲基氯化銨、5g次氯酸鈉、0.5g水楊酸鈉后混合均勻，再與60g含水污泥和250g煤粉混合，共同研磨，得到成漿濃度為60.9wt%的改性污泥煤漿C，其中所述改性污泥煤漿C中100%的固體顆粒的粒徑為< 2.5mm。
[0026]實(shí)施例4
向98.9g水中加入0.8g 二十二烷基三甲基氯化銨、0.3g水楊酸鈉、0.3g十二烷基硫酸鈉、30g含水污泥和200g煤粉混合，共同研磨，得到成漿濃度為60.6wt%的改性污泥煤漿D，其中所述改性污泥煤漿D中100%的固體顆粒的粒徑為< 2.5mm。
[0027]實(shí)施例5
向99.2g水中加入0.5g十六烷基三甲基溴化銨、0.3g水楊酸鉀、0.1g十二烷基苯磺酸鈉、IOg含水污泥和150g煤粉混合，共同研磨，得到成漿濃度為57.6wt%的改性污泥煤漿E，其中所述改性污泥煤漿E中100%的固體顆粒的粒徑為< 2.5mm。
[0028]實(shí)施例6
向88g水中加入2g 二十二烷基三甲基氯化銨、5g次氯酸鈉、5g次氯酸鉀、IOg含水污泥和100g煤粉混合，共同研磨，得到成漿濃度為47.6wt%的改性污泥煤漿F，其中所述改性污泥煤漿F中100%的固體顆粒的粒徑為< 2.5mm。[0029]實(shí)施例7
向97g水中加入2.2g 二十二烷基三甲基氯化銨、0.8g水楊酸鈉、50g含水污泥和380g煤粉混合，共同研磨，得到成漿濃度為71.7wt%的改性污泥煤漿G，其中所述改性污泥煤漿G中100%的固體顆粒的粒徑為< 2.5mm。
[0030]件能測(cè)試評(píng)價(jià)例
選取實(shí)施例1-7中所述的污泥煤漿進(jìn)行氣流床氣化，其中氣流床氣化爐(德士古氣化爐)的操作條件如下:氣化壓力2.45MPa，氣化溫度1380°C，入爐污泥煤量(干):1.0(Tl.05t/h，氧氣/污泥煤量(干)為1.0kg/kg。
[0031]對(duì)實(shí)施例f 7中所述的污泥煤漿氣化后的粗煤氣組成、碳轉(zhuǎn)化率以及冷煤氣效率等測(cè)試指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示。
[0032]表1氣流床氣化爐的氣化指—測(cè)試分析結(jié)果
【權(quán)利要求】
1.一種改性污泥煤漿，其特征在于，所述改性污泥煤漿包括如下原料：含水污泥、煤 粉、粘彈性表面活性劑、助劑和水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述改性污泥煤漿，其特征在于，所述改性污泥煤漿包括如下重量 份數(shù)的原料：含水污泥：煤粉：粘彈性表面活性劑 助劑：水：
3.根據(jù)權(quán)利要求2 份數(shù)的原料：含水污泥：煤粉：粘彈性表面活性劑 助劑：水：，10?70份 100?350份 ：0. 5?2份 0. 3?10份 88?99. 2 份。所述改性污泥煤漿，其特征在于，所述改性污泥煤漿包括如下重量，30?50份 150?300份 0. 5?2份 0. 3?10份 88?99. 2 份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述改性污泥煤漿，其特征在于，所述粘彈性表面活性劑為 碳鏈長(zhǎng)度至少為16個(gè)碳原子以上的長(zhǎng)碳鏈烷基季銨鹽中的任意一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述改性污泥煤漿，其特征在于，所述粘彈性表面活性劑為十六烷 基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十八烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基氯化 銨、二十二烷基三甲基溴化銨、二十二烷基三甲基氯化銨中的任意一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求rs任一所述改性污泥煤漿，其特征在于，所述助劑為次氯酸鉀、次氯 酸鈉、水楊酸鈉、水楊酸鉀中的任意一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求f6任一所述改性污泥煤漿，其特征在于，所述改性污泥煤漿中還包 括陰離子表面活性劑，所述陰離子表面活性劑的重量份數(shù)為o. ro. 3份。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述改性污泥煤漿，其特征在于，所述陰離子表面活性劑為十二烷 基硫酸鈉或十二烷基苯磺酸鈉。
9.根據(jù)權(quán)利要求rs任一所述改性污泥煤漿，其特征在于，所述改性污泥煤漿中，100% 的固體顆粒的粒徑為< 2. 5mm。
10.權(quán)利要求1-9任一所述改性污泥煤漿的制備方法，包括如下步驟：向水中加入粘彈性表面活性劑、助劑后混合均勻，再與含水污泥和煤粉混合，或者向 水中加入粘彈性表面活性劑、助劑、含水污泥和煤粉混合，或者向水中加入粘彈性表面活性 劑、助劑、陰離子表面活性劑、含水污泥和煤粉混合，共同研磨，得到污泥煤漿。
【文檔編號(hào)】C10L1/32GK103540374SQ201210235423
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2012年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月9日
【發(fā)明者】王慶 申請(qǐng)人:王慶