以活性污泥為粘結劑的生物質型煤研究

王龍龍 楊萍 林業博 馬文輝

摘 要：本文以活性污泥為生物質型煤粘結劑，采用設計專家軟件設計實驗，研究不同原料組分對生物質型煤跌落強度、防水時間、發熱量、灰分的影響，最終篩選出各項指標最佳的生物質型煤配方。

關鍵詞：活性污泥；生物質型煤；粘結劑

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

活性污泥是廢水處理過程中不可避免的殘留物，它的處理一直是人們關注的焦點。傳統的堆肥、填埋、投海處理等方法因土地資源缺乏，水資源污染嚴重等因素已被立法限制使用[1]。污泥有一定的粘結性，含有大量有機物，如多糖、脂肪和蛋白質，且有一定的熱值。利用污泥代替型煤的黃泥作為粘結劑，不僅可以將污泥變廢為寶，減少二次污染，還可以使型煤的強度大大提高。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

采用寧夏寧東羊腸灣煤為原料；

生物質取自銀川市西夏區草料場廢棄苜蓿草屑；

污泥取自銀川市西夏區第二污水處理廠。

1.2 型煤制備條件

將粉煤、生物質（做改性處理）、污泥混合，在一定壓力下成型，加工成直徑為40mm、高為30mm 的圓柱狀型煤，成型后自然風干，然后進行跌落強度、熱值等測試。

1.3 各指標測定方法

（1）防水時間：用“浸水復干”法作為防水強度的指標。即將晾干的型煤放入盛水的盆中，觀察型煤損失至原來體積的60%時，記錄所消耗的時間，以小時為單位，作為該項考察指標[2]；（2）跌落強度：根據GB/T154959方法進行；（3）灰分：根據GBT212-2001方法進行；（4）發熱量：根據GBT213-2003方法進行。

2 實驗結果與討論

（1）將煤粉碎篩至3mm以下；（2）將苜蓿草粉碎篩至3mm以下，并在1%的氫氧化鈉溶液中80度加熱2小時，得到改性苜蓿草；（3）將煤、改性苜蓿草、活性污泥三者根據設計專家軟件設計實驗。依據煤+改性苜蓿草+污泥=1；共設計出以下7組實驗，做出型煤，考察各個指標。數據見表1：

由此表得出：使用污泥為粘結劑作出的型煤發熱量和灰分都達標。因污泥含有蛋白質、糖類等物質，本身就有一定的熱值，可以降低灰渣中的殘碳，所以發熱量和灰分都達標。

分別作跌落強度、防水時間的趨勢變化圖，下圖圖1中，A組分是煤，B組分是改性苜蓿草，C組分是污泥。（從左到右為含量增加）

跌落強度變化圖如圖1。

隨著煤含量的增加，跌落強度減小；隨著改性苜蓿草和活性污泥含量的增加，跌落強度增大；因為當生物質用堿液水解后，水解產物主要有未分解的纖維素、糖類、果膠、單寧等。其中糖類、果膠、單寧等起黏結作用，未分解纖維素在型煤中起連結作用[3]。而污泥本身就有粘結性能，所以型煤的跌落強度提高。

防水時間變化圖如圖2。

隨著煤和改性苜蓿草含量的增加，防水時間減小；隨著活性污泥含量的增加，防水時間增加；得出活性污泥的加入可以提高型煤的防水時間。

3 結論

（1）改性苜蓿草和污泥的加入大大提高型煤的跌落強度。（2）污泥的加入使型煤防水時間明顯增加，使用污泥做型煤粘結劑是可行的。（3）以污泥為粘結劑作出的型煤發熱量和灰分都達標。（4）根據各指標的考察，篩選出當煤、改性苜蓿草、污泥三者以63.3：13.3：23.3的配比混合，各個指標達到最優。其中，跌落強度是99.5%，防水時間是25h，發熱量是25.81kJ/g，灰分是8.52%。在此配方中，煤做燃料，改性苜蓿草既做粘結劑又做燃料，污泥既做粘結劑又做燃料。

參考文獻：

[1]田福軍，李海濱.污泥型煤技術處理污泥的基礎研究[J].燃料化學學報，2000，28（05）：449-453.

[2]王志和.煤木混合型煤的特性試驗與研究[J].南京林業大學，2006.

[3]張亞婷.復合型生物質型煤粘結劑的制備與應用[J].西安科技大學學報，2009，29（04）：474-477.