城市污泥的表面活性与污泥煤浆的成浆性规律

城市污泥是污水处理厂的大宗废弃物，也是重要的污染源，申请者根据其燃烧发热能力和表面活性，借鉴污泥混烧技术与煤浆技术的研究成果，创新性地提出污泥煤浆燃料技术，以期在工业燃烧过程中实现污泥的彻底处理与处置。本项目拟通过研究污泥中生物表面活性物质的主体构成以及分散、降黏与稳定行为，实现污泥表面活性、影响因素与物质依据的综合表征；通过综合研究污泥对污泥煤浆的颗粒分散与填充、沉降阻滞、液相流变、剪切摩擦、微生物群落发展等效应，建立生物表面活性物质对于煤粉的表面活化模型、污泥表面活性形成过程的生化作用模型和污泥煤浆颗粒物的空间适配模型，阐释表面活性、颗粒填充效应及其他相关因素对于污泥煤浆极限浓度、流动性、物理稳定性和生物稳定性的相关关系和影响机理，阐释污泥煤浆的成浆性规律，为污泥煤浆的制备、储存与输送技术奠定理论基础，为城市污泥环境污染问题的彻底解决提供新的技术方向。

1.通过实验、综述判定，污泥表面活性（SSA）物质主要为糖脂、含氨基酸类脂、脂多糖、磷脂等五个大类，糖脂类又包含鼠李糖脂、槐糖脂、海藻糖脂等十余种，仅鼠李糖脂又有五种常见的同分异构体，鼠李糖脂的作用比较明显。很难完全解构SSA的物质构成，但通过表面张力、ζ电位等，已可对SSA物质进行较好表征；.2.通过综述和实验确定，SSA物质的产出微生物主要为细菌、放线菌和真菌，而细菌中的枯草杆菌、链球菌、假单胞菌的贡献较大；干预生物过程可有效调控污泥表面活性，微生物群落、营养物浓度、C/N是影响SSA的主要因素；.3.通过流变实验发现，污泥煤浆（CSM）属拟塑性流体、服从幂律方程，污泥的固相浓度、表面张力、ζ电位，煤粉的干燥无灰挥发分、O/C、总酸度及最高内水分，是影响CSM流动性的主要因素；污泥借由表面润湿、颗粒球化和缓冲润滑效应影响CSM流动性，利用这些效应可有效控制CSM流动性，使表观黏度<1200mPaS；.4.通过稳定性实验发现，借由颗粒填充、空间位阻、静电拒斥效应，使CSM具较好稳定性；煤变质程度越低、亲水性越好，CSM越稳定，中等变质程度煤粉可制成稳定性>48h、固相浓度60%~65%的CSM；.5.通过静置实验发现，至少在48h内未发现微生物对稳定性形成影响，推测煤粉含有酚类物质，对CSM中微生物有较好抑制作用。.6.通过超声破解实验发现，超声可最大程度释放SSA物质，改善和提高CSM的流动性、稳定性和极限浓度；.7.通过受热汽化实验发现，表面活性剂可降低表面张力，利于汽泡的形成和逸出，且污泥含有较多的挥发分，将使污泥煤浆的烘干和着火更易进行；.8.通过燃烧过程NOx排放数值模拟发现，污泥的含氮量虽较高，但通过控制燃烧过程的温度和助燃空气系数，可有效控制其NOx排放；.9.通过煤粉催化燃烧实验和理论分析发现，污泥带入和加入的部分无机物具有催化作用，有利于强化CSM的燃烧过程；.10.通过非傅立叶传热过程数值模拟，研究煤粉在火焰中的快速加热过程，认为有利于形成煤粉的二次破碎和燃烧强化。.11.公开发表论文18篇，其中包括直接相关学位论文5篇、Sci收录3篇、Ei收录6篇、ISTP收录3篇，另有2篇SCI源刊、2篇Ei源刊文章待发表；.12.培养研究生5人、年轻教师3人，另有研究生2人在读。