污泥与石油焦成浆絮凝结构及稳定性机理研究

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1、东南大学硕±学位论文污泥与石油焦成浆絮凝结构及稳定性机理研究专业名称：动力工巧巧工括热物巧作者姓名：甫化化搭导教师，不素幸，採辅鋒，对Ｉ猛ＳｔｕｄｙｏｎＦｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎＳｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆ－ＳｔａｂｉｌｉｔｔｈｅＣｏｓｌｕｒｒｙｏｆｙＳｌｕｄｅａｎｄＰｅｔｒｏｌｅｕｍＣｏｋｅｇＡＴｈｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｅｄ化ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｏｒｔｈｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅ

2、ｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＢＹＨｕａｎＢ－ｇｉｎｂｉｎｇｇＳｕｅｒｖｉｓｅｄｂｐｙｒｏｆＷＡＮＧＳｕ－ｍｅＡｓｓｏｃｉａｔｅＰ，ｉＰｒｏｆ－．ＤＵＡＮＹｕｆｅｎｇＤｒ．ＬＩＵＭｅｎｇＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙ＆ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＤｅｃｅｍｂｅｒ２０１４本论文获得基金资助：国家重点基础研究发展计划（９７３计划）项目资助２０１０ＣＢ２２７００１；国家自（）（）。然科学基

3、金项目资助项目批准号：５１２０６０２８东南大学学位论文巧初性再明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，，，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一同工作的同志对本。与我研究巧做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。＂讀、１化研究生签名：日期：ｆｅｙｆＬ＊东南大学学位论义使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究巧、国

4、家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档。，可Ｗ采用影印、缩印或其它复制手段保存论文本人电子文档的内容和纸质论文的内巧相一致，，可Ｗ公。除在保密期内的保密论文外允许论文被查阅和借阅布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名导师签名：Ｉ争尸日期：之摘要摘要城市污泥是城市生活污水处理过程中产生的固体废弃物，对生态环境产生巨大的污染与破坏。石油焦是石化工业延迟焦化装置的副产品，由于其高含硫量，直接作为燃料会加重

5、锅炉脱硫负荷，高硫石油焦的高效、清洁利用成为能源领域关注的热点问题。将城市污泥与石油焦共成浆气化，可Ｗ利用污泥絮凝结构提高水焦浆的稳定性，同时可节约污泥脱水处理所需的热量。但污泥与石油焦共成浆浓度低，不能大规模工业应用，且共成浆过程中两者相互作用机理有特深入研究。本文考察两种改性剂和污泥添加量对泥焦浆流变特性、稳定性、成浆浓度和Ｚｅ化电位的影响。利用旋转粘度计和转矩流变仪，，建立浆体的稳定性理论模型－。ＳＥＭＥＤＸ、红外光谱分析等方法首次定量计算出泥焦浆的空间结构强度借助，深

6、入探讨了污泥改性对泥焦浆流变性和稳定性的作用机理。借助聚焦光束反射测量仪（ＦＢＲＭ）研究了污泥与石油焦颗粒在共成浆过程中的相互作用机理。首先，选用Ｆｅ２（Ｓ〇４）３和Ｃａ（０巧２对污泥进行改性处理，改性剂的加入降低了浆体的粘度，，。随着改性剂添加量的增加浆体带电量减小颗粒间静电斥力减，小，浆体稳定性降低，析水率增大。综合考虑泥焦浆的流变性和稳定性确定Ｆｅ２（Ｓ〇４）３和Ｃａ（０Ｈ）２改性剂的最佳添加量分别为污泥质量的３％和５％。加入污泥后，泥焦浆的最大成浆浓度为６２％，污泥改性处

7、理后最大成浆浓度有所提高。其次，建立了泥焦浆空间结构强度理论模型，研究发现剪切泥焦浆时的单位￣，污泥能够显著提高水焦浆的稳定性质量能耗约为剪切水焦浆时的２３倍。污泥的加入提高了浆体的触变环面积，且触变环面积反映出的浆体稳定性规律与两种一ＳＥＭ－ＥＤＸ分析结果表明理论模型结论相致。，污泥絮体包裹石油焦颗粒形成一－－ＮＨ基团－具有定强度的空间网状结构，同时污泥中０Ｈ基团、及ＣＨ基团形成的氨键通过键合作用，使得复合焦粒结合成稳定结构，从而增强浆体的稳定性。最后，借助ＦＢＲＭ在线分析

8、泥焦浆的粒较分布和颗粒数在共成浆过程中的变化规律。研究发现，污泥絮体与石油焦颗粒絮凝结合成大颗粒，因此浆体中大颗粒数増大，小颗粒数和总颗粒数均减少。大粒轻絮凝颗粒相互连接，形成稳定网状结构，阻止石油焦颗粒沉降，从而提高浆体的稳定性。颗粒间通过链环和链一尾作用形成聚合物，具有定的抗剪切强度。剪切力增大，浆体的平均粒径减小，然后达到对应转速下浆体的絮凝和解絮凝的动态平衡，由于；当剪切力恢复时少部分絮体结构被破坏，无法实现