城市污泥的表面活性與污泥煤漿的成漿性規律

《城市污泥的表面活性與污泥煤漿的成漿性規律》是依託江蘇大學，由宋新南擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：城市污泥的表面活性與污泥煤漿的成漿性規律
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：宋新南
• 依託單位：江蘇大學

項目摘要

城市污泥是污水處理廠的大宗廢棄物，也是重要的污染源，申請者根據其燃燒發熱能力和表面活性，借鑑污泥混燒技術與煤漿技術的研究成果，創新性地提出污泥煤漿燃料技術，以期在工業燃燒過程中實現污泥的徹底處理與處置。本項目擬通過研究污泥中生物表面活性物質的主體構成以及分散、降黏與穩定行為，實現污泥表面活性、影響因素與物質依據的綜合表征；通過綜合研究污泥對污泥煤漿的顆粒分散與填充、沉降阻滯、液相流變、剪下摩擦、微生物群落髮展等效應，建立生物表面活性物質對於煤粉的表面活化模型、污泥表面活性形成過程的生化作用模型和污泥煤漿顆粒物的空間適配模型，闡釋表面活性、顆粒填充效應及其他相關因素對於污泥煤漿極限濃度、流動性、物理穩定性和生物穩定性的相關關係和影響機理，闡釋污泥煤漿的成漿性規律，為污泥煤漿的製備、儲存與輸送技術奠定理論基礎，為城市污泥環境污染問題的徹底解決提供新的技術方向。

結題摘要

1.通過實驗、綜述判定，污泥表面活性（SSA）物質主要為糖脂、含胺基酸類脂、脂多糖、磷脂等五個大類，糖脂類又包含鼠李糖脂、槐糖脂、海藻糖脂等十餘種，僅鼠李糖脂又有五種常見的同分異構體，鼠李糖脂的作用比較明顯。很難完全解構SSA的物質構成，但通過表面張力、ζ電位等，已可對SSA物質進行較好表征； 2.通過綜述和實驗確定，SSA物質的產出微生物主要為細菌、放線菌和真菌，而細菌中的枯草桿菌、鏈球菌、假單胞菌的貢獻較大；干預生物過程可有效調控污泥表面活性，微生物群落、營養物濃度、C/N是影響SSA的主要因素； 3.通過流變實驗發現，污泥煤漿（CSM）屬擬塑性流體、服從冪律方程，污泥的固相濃度、表面張力、ζ電位，煤粉的乾燥無灰揮發分、O/C、總酸度及最高內水分，是影響CSM流動性的主要因素；污泥藉由表面潤濕、顆粒球化和緩衝潤滑效應影響CSM流動性，利用這些效應可有效控制CSM流動性，使表觀黏度<1200mPaS； 4.通過穩定性實驗發現，藉由顆粒填充、空間位阻、靜電拒斥效應，使CSM具較好穩定性；煤變質程度越低、親水性越好，CSM越穩定，中等變質程度煤粉可製成穩定性>48h、固相濃度60%~65%的CSM； 5.通過靜置實驗發現，至少在48h內未發現微生物對穩定性形成影響，推測煤粉含有酚類物質，對CSM中微生物有較好抑制作用。 6.通過超聲破解實驗發現，超聲可最大程度釋放SSA物質，改善和提高CSM的流動性、穩定性和極限濃度； 7.通過受熱汽化實驗發現，表面活性劑可降低表面張力，利於汽泡的形成和逸出，且污泥含有較多的揮發分，將使污泥煤漿的烘乾和著火更易進行； 8.通過燃燒過程NOx排放數值模擬發現，污泥的含氮量雖較高，但通過控制燃燒過程的溫度和助燃空氣係數，可有效控制其NOx排放； 9.通過煤粉催化燃燒實驗和理論分析發現，污泥帶入和加入的部分無機物具有催化作用，有利於強化CSM的燃燒過程； 10.通過非傅立葉傳熱過程數值模擬，研究煤粉在火焰中的快速加熱過程，認為有利於形成煤粉的二次破碎和燃燒強化。 11.公開發表論文18篇，其中包括直接相關學位論文5篇、Sci收錄3篇、Ei收錄6篇、ISTP收錄3篇，另有2篇SCI源刊、2篇Ei源刊文章待發表； 12.培養研究生5人、年輕教師3人，另有研究生2人在讀。