以活性污泥为粘结剂的生物质型煤研究

王龙龙 杨萍 林业博 马文辉

摘 要：本文以活性污泥为生物质型煤粘結剂，采用设计专家软件设计实验，研究不同原料组分对生物质型煤跌落强度、防水时间、发热量、灰分的影响，最终筛选出各项指标最佳的生物质型煤配方。

关键词：活性污泥；生物质型煤；粘结剂

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.043

活性污泥是废水处理过程中不可避免的残留物，它的处理一直是人们关注的焦点。传统的堆肥、填埋、投海处理等方法因土地资源缺乏，水资源污染严重等因素已被立法限制使用[1]。污泥有一定的粘结性，含有大量有机物，如多糖、脂肪和蛋白质，且有一定的热值。利用污泥代替型煤的黄泥作为粘结剂，不仅可以将污泥变废为宝，减少二次污染，还可以使型煤的强度大大提高。

1 实验部分

1.1 实验材料

采用宁夏宁东羊肠湾煤为原料；

生物质取自银川市西夏区草料场废弃苜蓿草屑；

污泥取自银川市西夏区第二污水处理厂。

1.2 型煤制备条件

将粉煤、生物质（做改性处理）、污泥混合，在一定压力下成型，加工成直径为40mm、高为30mm 的圆柱状型煤，成型后自然风干，然后进行跌落强度、热值等测试。

1.3 各指标测定方法

（1）防水时间：用“浸水复干”法作为防水强度的指标。即将晾干的型煤放入盛水的盆中，观察型煤损失至原来体积的60%时，记录所消耗的时间，以小时为单位，作为该项考察指标[2]；（2）跌落强度：根据GB/T154959方法进行；（3）灰分：根据GBT212-2001方法进行；（4）发热量：根据GBT213-2003方法进行。

2 实验结果与讨论

（1）将煤粉碎筛至3mm以下；（2）将苜蓿草粉碎筛至3mm以下，并在1%的氢氧化钠溶液中80度加热2小时，得到改性苜蓿草；（3）将煤、改性苜蓿草、活性污泥三者根据设计专家软件设计实验。依据煤+改性苜蓿草+污泥=1；共设计出以下7组实验，做出型煤，考察各个指标。数据见表1：

由此表得出：使用污泥为粘结剂作出的型煤发热量和灰分都达标。因污泥含有蛋白质、糖类等物质，本身就有一定的热值，可以降低灰渣中的残碳，所以发热量和灰分都达标。

分别作跌落强度、防水时间的趋势变化图，下图图1中，A组分是煤，B组分是改性苜蓿草，C组分是污泥。（从左到右为含量增加）

跌落强度变化图如图1。

随着煤含量的增加，跌落强度减小；随着改性苜蓿草和活性污泥含量的增加，跌落强度增大；因为当生物质用碱液水解后，水解产物主要有未分解的纤维素、糖类、果胶、单宁等。其中糖类、果胶、单宁等起黏结作用，未分解纤维素在型煤中起连结作用[3]。而污泥本身就有粘结性能，所以型煤的跌落强度提高。

防水时间变化图如图2。

随着煤和改性苜蓿草含量的增加，防水时间减小；随着活性污泥含量的增加，防水时间增加；得出活性污泥的加入可以提高型煤的防水时间。

3 结论

（1）改性苜蓿草和污泥的加入大大提高型煤的跌落强度。（2）污泥的加入使型煤防水时间明显增加，使用污泥做型煤粘结剂是可行的。（3）以污泥为粘结剂作出的型煤发热量和灰分都达标。（4）根据各指标的考察，筛选出当煤、改性苜蓿草、污泥三者以63.3：13.3：23.3的配比混合，各个指标达到最优。其中，跌落强度是99.5%，防水时间是25h，发热量是25.81kJ/g，灰分是8.52%。在此配方中，煤做燃料，改性苜蓿草既做粘结剂又做燃料，污泥既做粘结剂又做燃料。

参考文献：

[1]田福军，李海滨.污泥型煤技术处理污泥的基础研究[J].燃料化学学报，2000，28（05）：449-453.

[2]王志和.煤木混合型煤的特性试验与研究[J].南京林业大学，2006.

[3]张亚婷.复合型生物质型煤粘结剂的制备与应用[J].西安科技大学学报，2009，29（04）：474-477.