朱夢園，吳國光，胡遠(yuǎn)豐，孟獻(xiàn)梁，馬少蓮

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堿改性城市污泥-煤的成漿性能

朱夢園1，吳國光1，胡遠(yuǎn)豐1，孟獻(xiàn)梁1，2，馬少蓮1

（1中國礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，江蘇徐州 221116；2江蘇省煤基CO2捕集與地質(zhì)儲(chǔ)存重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇徐州 221116）

為解決污泥與煤摻混制漿時(shí)存在濃度低和摻混量少等問題，本文將污泥干燥基質(zhì)量20%的NaOH粉末與污泥均勻混合以對其進(jìn)行改性，并用改性前后的污泥分別制備污泥-水煤漿，采用紅外光譜儀、SEM掃描電鏡和表面Zeta電位對樣品進(jìn)行表征，考察了改性對污泥結(jié)構(gòu)性質(zhì)的變化及不同污泥及改性污泥添加量對成漿性能的影響。通過NaOH改性處理，得到的改性污泥表面含氧官能團(tuán)含量下降，表面電負(fù)性增強(qiáng)，有利于成漿。結(jié)果表明，改性可以解決污泥-水煤漿濃度低和流動(dòng)性差的問題，對比污泥-水煤漿，當(dāng)改性污泥添加量為10%時(shí)，濃度提高了5.64%，流動(dòng)性得到很大提高，表現(xiàn)為連續(xù)流動(dòng)，穩(wěn)定性也有明顯改善。在滿足污泥-水煤漿性能的條件下，提高了污泥的利用率，促進(jìn)了污泥在水煤漿制備中的應(yīng)用。

污泥；改性；水煤漿；成漿性能

隨著城市污泥產(chǎn)量的大幅增加，其含有的有毒有害物質(zhì)數(shù)量和種類也隨之增加，如沒有進(jìn)行妥善處理，將對環(huán)境造成一定的污染。由于污泥碳含量低，氧含量高，發(fā)熱量低且內(nèi)含有高水分高灰分，直接單獨(dú)燃燒污泥比較困難[1-4]。傳統(tǒng)的污泥處置方法有填埋、干化焚燒、投海、土地利用等[5-6]，但不能實(shí)現(xiàn)資源的有效利用。

污泥的高含水率以及具有一定熱值摻混至水煤漿中可以降低水煤漿的著火點(diǎn)[7]，是一種很好的污泥處置方式。NDAJI等[8]將污泥和煤1∶1混合，得到混合燃燒后的DTG曲線，將污泥和煤單獨(dú)燃燒所得到的曲線和理論曲線進(jìn)行比較。結(jié)果表明，在燃燒的過程中，污泥和煤之間會(huì)發(fā)生明顯的相互影響。OTERO等[9]利用熱重法定性地研究了污泥和煤的混燒特性，結(jié)果表明污泥中的揮發(fā)分在很低溫度下就可以大量析出，使污泥-煤的混合漿體著火溫度降低，且易燃燼。王丹等[10]研究了兩種城市污泥與煤粉摻混制備污泥-水煤漿的可行性，結(jié)果表明，兩種污泥在一定的摻混比例下，能改善水煤漿成漿性能。李偉東等[11]采用Ca(OH)2對污泥進(jìn)行改性，研究了改性污泥與無煙煤的成漿性，結(jié)果表明污泥改性后，提高了污泥煤漿的成漿性能。上述有關(guān)污泥-水煤漿的研究雖然取得了一定的進(jìn)展，但對成漿性差的氣煤摻混制漿的成漿性能、污泥改性的具體條件及改性后污泥表面結(jié)構(gòu)性質(zhì)的變化還未深入研究。

在氣化爐中，堿金屬的加入對氣化反應(yīng)的催化作用效果明顯，使過程中的反應(yīng)活化能降低，也會(huì)提高氣化反應(yīng)速率。因此，本文對污泥進(jìn)行NaOH堿性處理，改變污泥的結(jié)構(gòu)及其表面物理化學(xué)性質(zhì)，以提高其成漿性能。對制備的污泥-水煤漿成漿性能進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)探究，考察改性前后不同污泥添加量下，所制備污泥-水煤漿的成漿濃度、流動(dòng)性及穩(wěn)定性，并深入研究污泥改性前后其表面含氧官能團(tuán)及表面結(jié)構(gòu)性質(zhì)的變化對成漿性能的影響，旨在改善氣煤的成漿性能，促進(jìn)污泥在煤漿制備中的應(yīng)用。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 樣品分析

煤的工業(yè)分析根據(jù)GB/T 212—2008 進(jìn)行測定，包括煤的水分、灰分和揮發(fā)分的測定及固定碳的計(jì)算。煤的元素分析主要是對煤中有機(jī)質(zhì)元素的含量進(jìn)行分析，主要包括C、H、O、N、S，其中 碳?xì)湓馗鶕?jù)GB/T 476—2008進(jìn)行測定，氮元素根據(jù)GB/T 19227—2008進(jìn)行測定，硫元素根據(jù) GB/T 214—2007進(jìn)行測定，氧元素含量由差減法計(jì)算得出。如表1所示。

表1 樣品的工業(yè)分析和元素分析

注：“—”表示未進(jìn)行煤樣全水分含量的測定；M、A和V分別為水分、灰分和揮發(fā)分。

1.2 污泥改性方法

為了研究改性污泥對污泥-水煤漿成漿性能的影響，將占污泥干燥基質(zhì)量20%的固體NaOH粉末與污泥混合均勻后密封靜置1.5h后制得改性污泥。

1.3 污泥-水煤漿的制備

水煤漿的制備采用干法制漿工藝，選取萘磺酸鈉甲醛縮合物（NSF）作為制漿用分散劑，NSF的添加量為煤樣空氣干燥基質(zhì)量的1%。制漿時(shí)，首先稱取0.6g NSF，加入少量去離子水使其充分溶解，在攪拌條件下加入60g煤粉。為考察污泥添加量對水煤漿成漿性能的影響，分別添加0、5%、10%、15%、20%（污泥干燥基占煤干燥基質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的污泥與煤樣進(jìn)行制漿實(shí)驗(yàn)。并在1500r/min的轉(zhuǎn)速條件下攪拌15min，即可制得不同添加量的污泥-水煤漿。

1.4 污泥-水煤漿性能的檢測

根據(jù)GB/T18856.2—2008測定水煤漿的濃度，即稱取2g+0.2g的漿體樣品于稱量瓶中，在105～110℃的烘箱中，干燥1h直至質(zhì)量恒定，干燥后的樣品質(zhì)量占原質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)即為漿體的濃度。污泥-水煤漿流動(dòng)性采取目測法，分4個(gè)等級：A為連續(xù)流動(dòng)；B為半連續(xù)流動(dòng)；C為間斷流動(dòng)；D為無流動(dòng)性。

污泥-水煤漿的穩(wěn)定性評價(jià)采用傳統(tǒng)的棒插法，將制備出的漿體試樣密閉燒杯中靜置24h后，觀察漿體析水沉淀情況。水煤漿穩(wěn)定性的判定分為4個(gè)等級：無析水和沉淀產(chǎn)生；少量析水或有少許軟沉淀產(chǎn)生；有軟沉淀產(chǎn)生但經(jīng)攪拌后可再生；產(chǎn)生部分硬沉淀或全部硬沉淀。

污泥-水煤漿的流變特性測定：在溫度為25℃、漿體攪拌均勻的情況下，使用NXS-4C型水煤漿黏度計(jì)，分別測定剪切速率10s–1、20s–1、40s–1、60s–1、80s–1、100s–1時(shí)水煤漿的表觀黏度值，得到水煤漿表觀黏度隨剪切速率的變化趨勢，并對其作圖，參照其關(guān)系曲線，即可得到水煤漿的流變特性曲線。

1.5 樣品的表征

對改性前后污泥表面官能團(tuán)變化進(jìn)行測定，樣品烘干后采用Nexus 470型紅外光譜儀進(jìn)行紅外光譜分析；對改性前后污泥-水煤漿的表面形貌進(jìn)行分析，將樣品烘干后采用Quanta TM 250型環(huán)境掃描電子顯微鏡觀察污泥和改性污泥的表觀形貌。

2 結(jié)果與討論

2.1 改性污泥對制漿的影響

用添加量為10%的污泥及改性污泥分別制備水煤漿，并研究其成漿性能。結(jié)果見圖1和表2。

圖1 改性污泥對水煤漿漿體濃度和表觀黏度的影響

表2 改性前后污泥-水煤漿的成漿性能對比

由圖1(a)可知，不添加污泥水煤漿的成漿濃度較高，分別加入10%污泥及改性污泥后，濃度迅速降低，而改性污泥-水煤漿的濃度比污泥-水煤漿濃度提高了5.64%。由表2可知，水煤漿流動(dòng)性和穩(wěn)定性較差，污泥的加入對水煤漿的流動(dòng)性和穩(wěn)定性均產(chǎn)生了較大的影響。加入10%污泥后，污泥-水煤漿的穩(wěn)定性增強(qiáng)；而加入10%改性污泥后，改性污 泥-水煤漿對流動(dòng)性和穩(wěn)定性有明顯改善，表現(xiàn)為連續(xù)流動(dòng)，且與水煤漿和污泥-水煤漿的流動(dòng)性相比得到很大提高。在密封靜置7天后，改性前后污泥-水煤漿的穩(wěn)定性均表現(xiàn)為少量析水、無水析出和產(chǎn)生在攪拌條件下即可恢復(fù)流動(dòng)的軟沉淀，與水煤漿在靜置后析出大量水分和產(chǎn)生在攪拌條件下不可恢復(fù)流動(dòng)的硬沉淀相比有了質(zhì)的提高。

由圖1(b)可知，顯示污泥在低剪切速率下具有剪切增稠性質(zhì)，污泥在剪切速率較低時(shí)污泥黏度隨著剪切速率的增大而迅速增大，當(dāng)剪切速率較高時(shí)黏度逐漸減小。涉及粒子簇機(jī)理，即流體在相對高的剪切應(yīng)力或者外界應(yīng)力作用下，流體的動(dòng)力學(xué)作用力將克服粒子間的排斥力，使粒子聚集，粒子間產(chǎn)生強(qiáng)烈的相互作用應(yīng)力而形成粒子簇，體系黏度急劇增大。隨著剪切速率的進(jìn)一步增大，污泥的絮凝體結(jié)構(gòu)遭到破壞，使得其結(jié)構(gòu)間的連接作用變?nèi)酰ざ冉档蚚12]。雖然增大剪切速率可以降低污泥的黏度，但其值依然很高，不能滿足水煤漿的黏度要求。而堿改性后，污泥絮凝體及微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)被破壞，粒子間不能形成粒子簇，即而表現(xiàn)為賓漢塑性型流體，其黏度明顯比改性前低。隨著剪切速率的增大，表觀黏度逐漸降低，表現(xiàn)為賓漢塑性流體，可以滿足水煤漿對黏度的要求。

由此可見，改性在一定程度上可以降低污泥-水煤漿的黏度，改善流變特性。

由圖1(c)可知，水煤漿的黏度隨著剪切速率的增加而增大，漿體呈現(xiàn)屈服脹塑性，主要由于煤樣顆粒堆積效率高，顆粒間排列緊密，內(nèi)部含水量少，在外界剪切作用下，漿體中的自由水分進(jìn)入顆粒間出現(xiàn)的松散空隙中，使得自由流動(dòng)的水分含量降低，體系黏度升高。分別加入10%污泥和10%改性污泥后，污泥-水煤漿和改性污泥-水煤漿的黏度隨著剪切速率的增加而減小，漿體呈現(xiàn)剪切變稀的變化趨勢，同為賓漢塑性流體。相比于污泥-水煤漿的表觀黏度，改性后污泥-水煤漿黏度降低效果明顯，這與煤粒和污泥的表面物理化學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)密切 相關(guān)。

2.2 污泥改性對成漿性能的影響

污泥表面Zeta電位反映其表面親水性的強(qiáng)弱程度，進(jìn)而直接影響污泥-水煤漿的濃度、表觀黏度、流動(dòng)性和穩(wěn)定性。分別將不同添加量的污泥和改性污泥與煤進(jìn)行制漿實(shí)驗(yàn)，得到漿體的濃度變化及對改性前后不同添加量污泥的Zeta電位進(jìn)行分析，得到其Zeta電位隨pH的變化關(guān)系，如圖2所示。

對比圖2(a)和圖2(b)可知，污泥-水煤漿和改性污泥-水煤漿的Zeta電位值都隨pH的升高而降低，且隨著污泥添加比例的增加，電負(fù)性都逐漸增強(qiáng)。在添加相同比例污泥的情況下，改性污泥-水煤漿要比污泥-水煤漿的電負(fù)性要強(qiáng)。改性污泥-水煤漿電負(fù)性的增強(qiáng)，會(huì)增大煤漿體系內(nèi)顆粒之間的靜電斥力，因此可以改善漿體的流動(dòng)性及穩(wěn)定性，與前述所制備的污泥-水煤漿的成漿性能規(guī)律相一致。

由圖2(c)可知，漿體的濃度隨著污泥添加量的增加呈現(xiàn)明顯的下降趨勢，添加污泥后，會(huì)顯著降低水煤漿的成漿濃度。這是由于污泥中含有大量的水，這部分水被污泥的絮凝體結(jié)構(gòu)所固定[13-14]，在制漿過程中并不能被有效地釋放出來參與到成漿體系中，導(dǎo)致在制漿時(shí)需要外加大量的水，使制得的污泥-水煤漿濃度大大降低。而污泥改性后，破壞了污泥的絮凝體結(jié)構(gòu)，被污泥絮凝體結(jié)構(gòu)所固定的水分大部分被釋放出來，參與到污泥-水煤漿的成漿體系當(dāng)中去，使得制漿時(shí)加入的水量減少[15-16]，因此改性污泥-水煤漿的成漿濃度較改性前有了較大提高。改性污泥添加比例為10%時(shí)，漿體成漿濃度降至58.75%，比相同添加量下的污泥-水煤漿濃度高5.64%，符合制漿濃度的要求。且隨著改性污泥添加比例的增加，煤漿濃度提高比例逐漸增加。由此可見，污泥改性對提高污泥-水煤漿的成漿濃度效果顯著。

2.3 污泥性質(zhì)的變化

污泥-水煤漿成漿性能與污泥的結(jié)構(gòu)及其表面性質(zhì)密切相關(guān)，為了深入研究污泥表面性質(zhì)的影響，對污泥改性前后表面含氧官能團(tuán)以及表面電位進(jìn)行檢測分析，探討其性質(zhì)改變對成漿性能的影響。污泥的性質(zhì)變化如圖3所示。

圖2 污泥-水煤漿在不同pH下的Zeta電位和不同污泥添加量下的成漿濃度

由圖3(a)可知，3500～3200cm–1處為分子間氫鍵締合羥基的伸縮振動(dòng)峰，污泥和改性污泥的—OH伸縮振動(dòng)峰波數(shù)均在3420cm–1附近，且吸收峰較寬。污泥經(jīng)過改性后，其羥基的伸縮振動(dòng)峰強(qiáng)度減弱，表明改性后污泥表面的羥基官能團(tuán)含量減少。改性污泥的—OH含量降低，可以降低污泥-水煤漿的黏度?！狾H是活性較高的含氧官能團(tuán)，其含量越高，污泥的親水性就越強(qiáng)，大量的水分子就會(huì)被吸附在表面，減少了污泥-水煤漿體系中自由水量，使得污泥-水煤漿的黏度升高。另一方面，—OH官能團(tuán)含量降低，可以降低污泥對分散劑的反吸附作用，從而增強(qiáng)分散劑的分散效果。1300～1000cm–1處為—O—官能團(tuán)伸縮振動(dòng)峰，在污泥改性后， 其—O—的伸縮振動(dòng)強(qiáng)度明顯減弱，表明其含量在改性后也有所降低。—O—是極性較弱的含氧官能團(tuán)，可能與水形成氫鍵，增加污泥表面的水化膜厚度，對降低污泥-水煤漿的黏度產(chǎn)生不利影響。改性后其含量降低，有利于改善污泥-水煤漿的流動(dòng)性。綜上所述，污泥改性處理后，對其表面含氧官能團(tuán)的影響效果明顯。改性后其含氧官能團(tuán)含量減少，親水性減弱，表面疏水性增強(qiáng)，內(nèi)在水分含量減少，同時(shí)對分散劑的吸附作用增強(qiáng)，從而改善了污泥-水煤漿的成漿性能。

污泥改性處理后，改變了其表面官能團(tuán)的含量，直接影響了表面電位的大小。在污泥-水煤漿體系中，污泥的表面電位對成漿性能影響顯著，因此對污泥和改性污泥分別進(jìn)行表面電位分析，得到其吸附分散劑前后的Zeta電位隨pH的變化關(guān)系如圖3(b)所示，計(jì)算求得污泥和改性污泥吸附分散劑前后的等電點(diǎn)見表3。

表3 樣品吸附NSF及未吸附NSF的等電點(diǎn)

由圖3(b)可知，改性前后污泥的表面電負(fù)性都隨著pH的增大而逐漸增強(qiáng)，且改性污泥的電負(fù)性較改性前有了一定程度的增強(qiáng)?？梢杂杀?看出，污泥的等電點(diǎn)為1.528，改性污泥的等電點(diǎn)為1.324，等電點(diǎn)有所降低。因?yàn)镹aOH的強(qiáng)堿性破壞了污泥表面的帶電細(xì)菌等微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)所致。在pH相對較低時(shí)，只能破壞污泥的絮凝結(jié)構(gòu)，而不能破壞微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)；當(dāng)pH相對較高時(shí)，可以破壞上述兩種結(jié)構(gòu)，水解了菌體中糖類、蛋白質(zhì)及核酸，使原來不溶性的有機(jī)物從污泥微生物細(xì)胞內(nèi)釋放出來，成為溶解性物質(zhì)，使等電點(diǎn)降低[17-24]。污泥和改性污泥在吸附NSF后，其Zeta電位值較吸附前有所降低，表明其吸附NSF后電負(fù)性增強(qiáng)。這是由于帶負(fù)電荷的陰離子型分散劑NSF的疏水基團(tuán)吸附在顆粒表面后，使其電負(fù)性增強(qiáng)，而電負(fù)性增強(qiáng)會(huì)增加體系內(nèi)顆粒之間的靜電斥力，在一定程度上改善污泥-水煤漿的成漿性能。

污泥改性對微觀結(jié)構(gòu)也會(huì)產(chǎn)生影響，對改性前后的污泥和污泥-水煤漿的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測分析，通過SEM分析探討污泥結(jié)構(gòu)改變化對成漿性能的影響，如圖4所示。

由圖4(a)和圖4(b)可以看出，污泥的結(jié)構(gòu)疏松，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，呈現(xiàn)出特殊的絮凝體結(jié)構(gòu)。污泥改性后，NaOH的強(qiáng)堿性使污泥絮凝體結(jié)構(gòu)遭到破壞，結(jié)構(gòu)變得致密，孔隙結(jié)構(gòu)減少。因此絮凝體結(jié)構(gòu)中吸附的水分被釋放出來，減少了對漿體中自由水分的吸收量，與煤摻混制備污泥-水煤漿時(shí)，容易形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增加污泥-水煤漿的穩(wěn)定性，有利于成漿。

圖4(c)和圖4(d)可知，EDS接收到的由電子衰退所發(fā)出的P次級X射線的強(qiáng)度越強(qiáng)，則元素含量越高，污泥和改性污泥中主要含有C、O、Si、Ca、Al、P、Fe、Na等元素，但是改性污泥中Na元素的含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于污泥中的含量。由此可以證明煤粒表面覆蓋的細(xì)小顆粒為污泥，也說明在污泥-水煤漿體系中，污泥包裹煤粒，相鄰污泥絮凝體之間相互作用，彼此相互連接形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。另外，污泥絮凝體結(jié)構(gòu)孔隙發(fā)達(dá)，吸附在煤粒表面后，增大了煤粒的表面積，更有利于分散劑的吸附，兩者共同作用，提高了污泥-煤漿的穩(wěn)定性。

圖4(e)和圖4(f)煤粒表面覆蓋的細(xì)小顆粒為污泥，污泥改性后，其在煤粒表面的吸附量大大增加。當(dāng)改性污泥添加量為10%時(shí)，煤粒已被改性污泥緊緊地包裹住，而污泥亦是通過氫鍵作用來維持其絮凝體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，加之污泥的絮凝體結(jié)構(gòu)易與添加的高分子水煤漿分散劑發(fā)生交聯(lián)，形成復(fù)雜的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[25]，煤粒進(jìn)入該結(jié)構(gòu)中，增加了煤粒間的空間距離，顆粒間位阻增大，顆粒間團(tuán)聚絮凝作用降低，顆粒沉降速率降低，漿體穩(wěn)定性增加。改性污泥-水煤漿其成漿性能也隨著改性污泥添加量的增加而得到改善，在滿足污泥-水煤漿性能的條件下，提高了污泥的利用率。

3 結(jié)論

本研究以污泥干燥基質(zhì)量20%的NaOH粉末與污泥混合，對其進(jìn)行改性，用改性前后的污泥分別制備污泥-水煤漿。結(jié)果表明，隨著污泥加入量的增加，污泥-水煤漿濃度明顯下降，而將污泥改性后進(jìn)行制漿，濃度較改性前有很大提高。當(dāng)改性污泥添加量為10%時(shí)，漿體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為58.75%，與污泥-水煤漿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相比提高了5.64%，并且在一定程度上改善了漿體的流動(dòng)性及穩(wěn)定性，符合制漿要求。既改善了污泥-水煤漿的成漿性能，同時(shí)也提高了污泥的利用率，有利于促進(jìn)改性污泥在煤漿制備中的應(yīng)用。

[1] 馬淞江，張仲歡，王勁，等. 半焦與城市污泥混合物的燃燒性能研究[J]. 環(huán)境污染與防治，2016，38（5）：22-26.

MA S J，ZHANG Z H，WANG J，et al. Study on combustion performance of semi-coke and municipal sludge mixture[J]. Environ. Poll. Control，2016，38（5）：22-26.

[2] 陳濤，孫水裕，劉敬勇，等. 城市污水污泥焚燒二次污染物控制研究進(jìn)展[J]. 化工進(jìn)展，2010，29（1）：157-162.

CHEN T，SUN S Y，LIU J Y，et al. Progress in the treatment of secondary pollutants generated from municipal sewage sludge incineration[J]. Chemical Industry and Engineering Progress，2010，29（1）：157-162.

[3] 姚杰. 污水污泥與高灰熔點(diǎn)煤制備水煤漿及氣化實(shí)驗(yàn)研究[D]. 淮南：安徽理工大學(xué)，2015.

YAO J. Experimental study on slurry preparation and gasification of urbaⅡsewage sludge and high ash fusion temperature coal[D]. Huainan：Anhui University of Science and Technology，2015.

[4] 金大鉞，孔順利，朱芝材，等. 利用城市污泥制備水煤漿的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 廣州化工，2015，43（17）：106-110.

JIN D Y，KONG S L，ZHU Z C，et al. CWS preparation with sewage sludge[J]. Guangzhou Chem. Ind.，2015，43（17）：106-110.

[5] 張輝，胡勤海，吳祖成，等. 城市污泥能源化利用研究進(jìn)展[J]. 化工進(jìn)展，2013，32（5）：1145-1151.

ZHANG H，HU Q H，WU Z C，et al. An overview on utilization of municipal sludge as energy resources[J]. Chemical Industry and Engineering Progress，2013，32（5）：1145-1151.

[6] HOU X F，XUE H F. Application of genetic algorithm in site selection of municipal sewage sludge treatment and disposal projects[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University，2011，45（7）：1080-1084.

[7] 張宏科，孫少文，徐輝，等. 活性污泥摻混水煤漿的成漿性能實(shí)驗(yàn)研究[J]. 煤化工，2016，44（2）：30-33.

ZHANG H K，SUN S W，XU H，et al. Study on slurrying performance of activated sludgeblending CWS [J]. Coal Chem. Ind.，2016，44（2）：30-33.

[8] NDAJI F E，ELLYAT W A T，MALIK A A，et al. Temperature programmed combustion studies of the-processing of coal and waste materials[J]. Fuel，1999，78（3）：301-307.

[9] OTERO M，DIEZ C，CALVO L F，et a1. Analysis of the-combustion of sewage sludge and coal by TG-MS[J]. Biomass Bioenerg.，2002，22（4）：319-329.

[10] 王丹，孟媛媛，胡勤海，等. 兩種城市污泥摻混水煤漿的成漿性[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2009，29（8）：1690-1695.

WANG D，MENG Y Y，HU Q H，et a1. Slurry ability of coal water slurry prepared with two kinds of sewage sludge[J]. Acta. Scientiae Circumstantia.，2009，29（8）：1690-1695.

[11] 李偉東，李明，李偉鋒，等. 改性污泥與無煙煤成漿性的研究[J]. 燃料化學(xué)學(xué)報(bào)，2009，37（1）：26-30.

LI W D，LI M，LI W F，et a1.slurryability of modified sewage sludge and anthracite[J]. J. Fuel Chem. Technol.，2009，37（1）：26-30.

[12] 楊威，張明月，任雅楠，等. 剪切增稠液體材料的研究現(xiàn)狀及其在人體防護(hù)裝備上的應(yīng)用[J]. 中國塑料，2013，27（9）：1-5.

YANG W，ZHANG M Y，REN Y N，et a1. Research progress in shear-thickening fluids and its application in body protection[J]. China Plastics，2013，27（9）：1-5.

[13] LI W，LI W, LIU H. Effects of sewage sludge on rheological characteristics of coal-water slurry[J]. Fuel，2010，89（9）：2505-2510.

[14] 周加祥，佘鵬，劉錚，等. 水平電場污泥脫水過程[J]. 化工學(xué)報(bào)，2001，52（7）：635-638.

ZHOU J X，SHE P，LIU Z，et a1. Sludge dewatering in horizontal field[J]. CIESC J.，2001，52（7）：635-638.

[15] 曹秉帝，張偉軍，王東升，等. 污泥絮凝調(diào)理對絮體理化性質(zhì)的影響機(jī)制研究[J]. 環(huán)境污染與防治，2016，38（2）：29-33.

CAO B D，ZHANG W J，WANG D S，et al. Influence of physical and chemical properties of sludge flocculation conditioning[J]. Environ. Poll. Control，2016，38（2）：29-33

[16]DENG W Y，LI X D，YAN J H，et al. Moisture distribution in sludge based on different testing methods[J]. J. Environ. Sci.，2011，23（5）：875-880.

[17] 劉曉玲. 城市污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸條件優(yōu)化及其機(jī)理研究[D]. 無錫：江南大學(xué)，2008.

LIU X L. Optimization of anaerobic fermentation conditions for municipal wastewater and its mechanism[D]. Wuxi：Jiangnan University，2008.

[18] YU G H，HE P J，SHAO L M，et al. Toward understanding the mechanism of improving the production of volatile fatty acids from activated sludge at pH 10.0[J]. Water Res.，2008，42（18）：4637-4644.

[19] SONG Y，F(xiàn)ENG Q，AHN Y. Performance of the bioelectrochemical anaerobic digestion of sewage sludge at different HRTs[J]. Energ. Fuel.，2015，30（1）：352-359.

[20] ZHANG Y，ZHANG P，ZHANG G，et al. Sewage sludge disintegration by combined treatment of alkaline + high pressure homogenization[J]. Bioresource Technol.，2012，123：514-519.

[21] XIAO B，HAN Y，LIU X，et al. Relationship of methane and electricity production in two-chamber microbial fuel cell using sewage sludge as substrate[J]. Int. J. Hydrogen Energ.，2014，39（29）：16419-16425.

[22] 池勇志，劉曉敏，李玉友，等. 微波預(yù)處理剩余污泥的研究進(jìn)展[J]. 化工進(jìn)展，2013，32（9）：2221-2226.

CHI Y Z，LIU X M，LI Y Y，et al.Research progress on microwave pretreatment of waste activated sludge[J]. Chemical Industry and Engineering Progress，2013，32（9）：2221-2226.

[23] LI J，ZHANG G，SHANG T，et al. Synthesis, characterization and application of a dispersant based on rosin for coal-water slurry[J]. Int. J. Min. Technol.，2014，24（5）：695-699.

[24] 肖本益，劉俊新. 污水處理系統(tǒng)剩余污泥堿處理融胞效果研究[J]. 環(huán)境科學(xué)，2006，27（2）：319-323.

XIAO B Y，LIU J X. Study on treatment of excess sludge under alkaline condition[J]. Environ. Sci.，2006，27（2）：319-323.

Effect of alkali-treated sludge on sludge-coal water slurry performance

ZHU Mengyuan1，WU Guoguang1，HU Yuanfeng1，MENG Xianliang1，2，MA Shaolian1

（1School of Chemical Engineering，China University of Mining and Technology，Xuzhou 221116，Jiangsu，China；2The Key Laboratory of Coal-Based CO2Capture and Geological Storage，Jiangsu Province，Xuzhou 221116， Jiangsu，China）

In order to improve the addition of sludge and sludge coal water slurry concentration，sludge was mixed with NaOH powder（NaOH∶sludgedrying=1∶5） to modify its quality. The sludge-coal water slurry（CWS）was prepared with the sludge and modified sludge，respectively，and the effects of modification on the properties of the sludge and different additions on the slurry properties were investigated by Fourier transform infrared spectrum（FTIR），scanning electron microscope（SEM） and surface zeta potential.The content of oxygen-containing functional groups on the surface of modified sludge decreased and the surface electronegativity was enhanced by being modified on sludge after alkali-treated，which had an advantage on slurry. Sludge modification can solve the problem of the low concentration，poor fluidity and stability of CWS. Comparing with sludge-CWS，results showed that when the amount of modified sludge addition was 10%，the concentration increased by 5.64% and fluidity improved greatly. Stability was also improved significantly. Under the condition of satisfying the performance of sludge-coal slurry，the utilization rate of sludge was improved and the application of sludge in coal slurry preparation was promoted.

municipal sludge；modification；coal water slurry；slurry performance

TQ536.1

A

1000–6613（2017）07–2691–07

10.16085/j.issn.1000-6613.2016-2130

2016-11-18；

2016-12-30。

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51674256，51204179）。

朱夢園（1993—），女，碩士研究生，主要從事煤化工及潔凈能源方面研究。E-mail：zhumycumtedu@163.com。

聯(lián)系人：吳國光，教授，主要從事煤化工及潔凈能源方面研究。E-mail：ggwucumtedu@163.com。