污泥与石油焦的成浆性及流变特性实验研究

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污泥是生活和工业生产过程中产生的固体废弃物,含有大量的重金属、有机污染物、寄生虫卵等有害物质,如果处理处置不当,会对生态环境造成严重威胁;石油焦是石化工业延迟焦化装置的副产品,富含碳、极低挥发份、低灰份、高热值,是可再利用的固体燃料。本文采用NHF分散剂,考察了石油焦的成浆性,分析了污泥预处理方法对污泥与石油焦共成浆性的影响,并研究了污泥焦浆的流变特性和静态稳定性。主要内容和结论如下:   首先,对污泥进行预处理。选取具有代表性的石化污泥、城市污泥和造纸污泥,用Ca(OH)2、CaO、KOH、NaOH、和Na2CO3对三种污泥进行改性,综合考虑Ca(OH)2的改性效果较好。改性剂的加入降低了污泥浆的表观粘度,增大了污泥颗粒Zeta电位绝对值,提高了污泥颗粒之间的静电斥力;改性前后,三类污泥浆的表观粘度均随着温度的升高而降低。   其次,研究了石油焦的单独成浆性及污泥与石油焦的共成浆性。结果表明:石油焦的成浆性较好,在不添加稳定剂的情况下,成浆浓度可达70%以上;在相同的浓度下,稳定剂的加入使得浆体的表观粘度上升较大;在污泥添加量为12%时,石化污泥焦浆、城市污泥焦浆和造纸污泥焦浆的最大成浆浓度分别为62%、62%和64%;通过分析污泥焦浆的温升特性,得到三类浆体的1nη与1/T匀近似成线性关系,表明三类污泥焦浆的表观粘度与温度的关系均近似服从于Arrehennius关系式。   最后,研究了三类污泥焦浆的流变特性和稳定性。采用屈服幂律流变模型τ=τy+kγ"对污泥焦浆剪切应力随剪切速率的变化曲线进行拟合,得到了三类污泥焦浆的流变模型方程。随着污泥添加量的增加,污泥焦浆的屈服应力变大,触变性增强。采用静置观察法和析水率法对污泥焦浆的稳定性做了详细分析,结果表明:污泥添加量的增加、浆体浓度的增加和屈服应力的增加均可使得浆体的稳定性变好。通过对污泥及石油焦的红外光谱图、SEM的分析,探讨了污泥作为浆体稳定剂的作用机理,提出污泥焦浆中存在两种空间网络结构,共同组成了污泥焦浆的“骨架”,提高了浆体的稳定性。
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