CN102732345B - 一种污泥水煤浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污泥水煤浆及其制备方法。包括下述配比的组分，均为质量份：水处理污泥5～30份；印染废水5～30份；改性剂0.0005～0.1份；煤粉60～70份；水10～30份。本发明提供的制备方法制浆工艺简单，节约能源和制浆成本；水处理污泥添加量高、改性污泥流动性好，易于与煤粉混合均匀；污泥煤浆成浆浓度高于60%，并具有较好的流动性、稳定性和流变性；可以达到节约添加剂40%以上，部分或全部节约制浆用水，节约稳定剂100%；在充分利用污泥热值的同时，为污泥的资源化、减量化、无害化提供了有效的技术途径。
Description
技术领域
本发明涉及一种污泥水煤浆及其制备方法，具体涉及一种由污泥和印染废水制备的污泥水煤浆及其方法。
背景技术
水煤浆是20世纪70年代世界石油危机后发展起来的一种新型代油煤基燃料，具有运输方便、燃烧效率高、污染物排放量低等优点。可代替燃料油用于电站锅炉、工业锅炉及工业窑炉。
水煤浆作为一种新型煤基燃料，自1982年以来在我国经过多年的研发，已成功地应用于电站锅炉、工业锅炉和窑炉作为代油代煤燃料，取得了较好的经济效益和环境效益。据不完全统计，截止2011年底，全国各类制浆厂的设计生产能力已为8000万吨/年，其中燃料制浆厂的设计生产能力为3000万吨/年。然而，水煤浆技术在发展过程中存在着制浆煤种局限、水煤浆价格偏高以及在个别炉窑中燃烧结焦等问题，制约着水煤浆技术产业化的进一步发展。随着社会对环保要求的不断提高，水煤浆技术必须在现有的基础上不断创新并取得突破，使其能适应当今社会对经济效益与环境保护的要求。
与此同时，随着我国经济的发展，工业废水及污泥的排放量急剧增加，目前污水处理厂排放的干污泥产量约为600万吨/年，且年增速大于10%，环境污染日益严重；我国是世界上纺织印染业的第一大国，而纺织印染业又是工业废水排放大户，据不完全统计，我国印染废水排放量约为每天3×106~4×106m3，印染厂每加工100米织物，产生废水量3~5m3，故由此而造成的生态及经济损失是不可计量的。工业废水及污泥由于水分、灰分含量高，成分复杂，难以处置和利用。但它们都含有一定量的有机可燃物质，具有一定的热值，也是一种有价值的资源。因此，利用废水及污泥制取水煤浆并高效燃烧，不仅可以节煤、节水、节约添加剂，从而降低制浆成本，还可以为废水、及污泥的资源化、减量化和无害化处理提供一条新的途径。
国内对污泥制浆的研究正在起步，有的将污泥直接与煤进行配合制备煤浆，有的在污泥中加入固体化工原料进行改性后再制备煤浆，这些方法都存在污泥添加量少（10%以下）、煤浆浓度低（热值小于4000kcal/kg）、污泥不能流动、只能在磨矿之后与成品煤浆搅拌成污泥煤浆或必须使用制浆通用量的添加剂。如公开号为CN1594514A的中国专利由于制浆过程中未对污泥改性，只能将污泥与成品水煤浆混合成浆，导致污泥煤浆的成浆浓度低于55%。公开号为CN1908134A的中国专利制备的改性污泥煤浆存在浓度偏低、热值小于4000kcal/kg、添加剂用量大的问题。公开号为CN101270878A的中国专利制备的污泥水煤浆虽然热值达到4000kcal/kg，但污泥添加量不超过10%，分散剂、稳定剂添加量过多，造成制浆成本增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种污泥水煤浆及其制备方法，为污泥的资源化、减量化、无害化提供了有效的技术途径。
本发明提供的一种污泥水煤浆，包括下述配比的组分，均为重量份数：
水处理污泥 5～30份；
印染废水 5～30份；
改性剂 0.0005～0.1份；
煤粉 60～70份；
水 10～30份。
上述的水煤浆中，所述水处理污泥的含水率可为70%~95%，所用水处理污泥为污水处理厂产生的污泥；所述印染废水的含水率可为93%~98%。
上述的水煤浆中，所述煤粉可为烟煤粉、贫瘦煤粉和无烟煤粉中至少一种；所述煤粉的粒径小于3mm。
上述的水煤浆中，所述改性剂可为腐殖酸与丙烯酸在50～100℃下得到的共聚物。
上述的水煤浆中，所述水煤浆由水处理污泥、印染废水、改性剂、煤粉、水和煤浆用分散剂组成，所述煤浆用分散剂与所述水处理污泥的质量份数比可为（0.1~5）：（10~100）。
上述的水煤浆中，所述煤浆用分散剂可为木质素磺酸盐、腐植酸盐和萘磺酸甲醛缩合物中至少一种。
本发明提供的水煤浆中，水处理污泥、印染废水、改性剂、煤粉、水和煤浆用分散剂的质量份数比具体可为70：30：0.003：315：82.5：2.5、80：20：0.005：228：70.8：1.2或50：50：0.005：171：44.6：1.2。
本发明还提供了上述水煤浆的制备方法，包括如下步骤：
（1）将所述水处理污泥和印染废水进行混合，或者将所述水处理污泥、印染废水和改性剂进行混合，并经搅拌得到改性污泥；
（2）将所述改性污泥、煤粉、煤浆用分散剂和水进行混合，并经磨矿即得产品。
本发明具有以下有益效果：可利用现有的水煤浆生产线，经稍加改动即可进行生产；制浆工艺简单，节约能源和制浆成本；水处理污泥添加量高、改性污泥流动性好，易于与煤粉混合均匀；污泥煤浆成浆浓度高于60%，并具有较好的流动性、稳定性和流变性；可以达到节约添加剂40%以上，部分或全部节约制浆用水，节约稳定剂100%；在充分利用污泥热值的同时，为污泥的资源化、减量化、无害化提供了有效的技术途径。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、制备污泥水煤浆
（1）原料
兖州煤粉（中等变质程度烟煤），分析水2.64%，灰分6.29%，粒径小于3mm；
深圳某污水处理厂产生的污泥，含水率约70%；
煤浆分散剂：木质素磺酸钠；
改性剂：腐殖酸与丙烯酸在50℃下得到的共聚物；
（2）水煤浆的制备
将深圳某污水处理厂产生的污泥70份、印染废水30份（含水率为95%）和改性剂0.003份进行混合，在高剪切条件下搅拌30min，静止1小时～3天，得到流动性较好的改性污泥；
将上述方法得到的改性污泥、煤浆用分散剂（木质素磺酸钠）、兖州煤粉和水进行混合磨矿，得到浓度（即为固体质量百分含量）为64.0%的水煤浆，其中，改性污泥、煤浆用分散剂、兖州煤粉和水的质量份数比为20：0.5：63.0：16.5。
本实施例制备的水煤浆的表观粘度为1150mPa.s，稳定性（将水煤浆试样密闭静止，每天用插棒法观察水煤浆的沉淀情况，以水煤浆产生硬沉淀之前的时间作为该水煤浆试样的稳定性）大于30天，为可泵送的水煤浆。
将本实施例制备的水煤浆用于水煤浆锅炉燃烧，燃烧效率可以达到98%以上。
实施例2、制备水煤浆
（1）原料
潞安煤粉（贫瘦煤），全水2.86%，灰分10.71%，粒径小于3mm；
深圳某污水处理厂产生的污泥，含水率约70%；
煤浆分散剂：腐植酸盐
改性剂：腐殖酸与丙烯酸在100℃下得到的共聚物；
（2）水煤浆的制备
将深圳某污水处理厂产生的污泥80份、印染废水20份（含水率为95%）和改性剂0.005份进行混合，在高剪切条件下搅拌20min，静止1小时，得到流动性较好的改性污泥；
将上述得到的改性污泥、潞安煤粉和水进行混合磨矿，得到浓度为61.6%的水煤浆，其中，改性污泥、煤浆用分散剂、潞安煤粉和水的质量份数比为25：0.3：57：17.7。
本实施例制备的水煤浆的表观粘度为1130mPa.s，稳定性大于30天，为可泵送的水煤浆。
将本实施例制备的水煤浆用于水煤浆锅炉，燃烧效率可以达到99%。
实施例3、制备水煤浆
（1）原料
潞安煤粉，全水2.86%，灰分10.71%，粒径小于3mm；
深圳某污水处理厂产生的污泥，含水率约70%；
煤浆用分散剂：腐植酸盐
改性剂：腐殖酸与丙烯酸在100℃下得到的共聚物；
（2）水煤浆的制备
将深圳某污水处理厂产生的污泥50份、印染废水50份（含水率为95%）和改性剂0.005进行混合，在高剪切条件下搅拌30min，静止30min，得到流动性较好的改性污泥；
将上述得到的改性污泥、煤浆用分散剂（腐植酸盐）、潞安煤粉和水进行混合磨矿，得到浓度为63.8%的水煤浆，其中，改性污泥、煤浆用分散剂、潞安煤粉和水的质量份数比为35：0.4：59：44.6。
本实施例制备的水煤浆的表观粘度为1080mPa.s，稳定性大于30天，为可泵送的水煤浆。
将本实施例制备的水煤浆用于水煤浆锅炉，燃烧效率可以达到99%。
由以上实施例可知，本发明具有以下特点：
（1）可仅利用印染废水和改性剂改性污泥，相当于以废治废；
（2）由于改性污泥具有一定的分散剂，在不添加煤浆分散剂时，可以制成浓度大于61%的水煤浆；当添加煤浆分散剂时，可以制成浓度约64%的水煤浆；煤浆分散剂成本低，仅为常规分散剂售价的50%，因此，相当于节约添加剂成本50%。
（3）由于本发明在充分利用污泥、印染废水热值的同时可以代替部分制浆用煤，可以节约大部分制浆用水，可以节约部分制浆用添加剂，同时节约污泥、废水的处置费用，因此本技术可以较大幅度节约制浆原料成本。
上述用于生产水煤浆的污泥、废水不仅只包括水处理污泥及印染废水，还包括其它工业、生活污泥（来自城市污水处理系统以及石化、轻工、化纤、造纸、制药、皮革等工业行业的水处理系统）和废水废液（造纸废水、生活废水、化工废水、炼铁废水、焦化废水、制药废水等）。
Claims (4)
1.一种污泥水煤浆，包括下述配比的组分，均为质量份：
所述煤粉为烟煤粉、贫瘦煤粉和无烟煤粉中至少一种；所述煤粉的粒径小于3mm；所述改性剂与所述水处理污泥的质量份数比为(0.1～2)：(1000～2000)；
所述改性剂为腐殖酸与丙烯酸在50～100℃下得到的共聚物；
所述印染废水的含水率为93％～98％。
2.根据权利要求1所述的水煤浆，其特征在于：所述水处理污泥的含水率为70％～95％。
3.根据权利要求1或2所述的水煤浆，其特征在于：所述水煤浆由水处理污泥、印染废水、改性剂、煤粉、水和煤浆用分散剂组成；所述煤浆用分散剂与所述水处理污泥的质量份数比为(0.1～5)：(10～100)；
所述煤浆用分散剂为木质素磺酸盐、腐植酸盐和萘磺酸甲醛缩合物中至少一种。
4.权利要求3所述水煤浆的制备方法，包括如下步骤：
(1)将所述水处理污泥、印染废水和改性剂进行混合，并经搅拌得到改性污泥；
(2)将所述改性污泥、煤粉、煤浆用分散剂和水进行混合，并经磨矿即得产品。
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