添加活性污泥對水煤漿氣化影響的研究

周春平 惠生工程 (中國)有限公司 武漢 430073

甘 丹 航天科工武漢磁電有限責任公司 武漢 430074

1 課題的提出

水系統的活性污泥通常集中送往企業自備熱電站進行處理，一定程度上增加企業“三廢”處理的成本，如果這部分活性污泥送往氣化工序進行利用，會降低企業的活性污泥處理成本，實現資源的充分利用。

本研究課題針對企業提供的生物污泥樣品進行工業分析、元素分析、灰熔點及灰成份分析，并實驗研究了生物污泥對氣化原料煤成漿性的影響。根據實驗分析結果，提出生物污泥樣品送往氣化裝置的可行性。

2 污泥成份分析

對水系統產生的活性污泥作檢測分析，分析結果見表1。

3 成漿性分析

將壓縮污泥粉碎，105℃條件下烘干，備用。

為研究污泥對煤樣成漿性能的影響，選用神華煤樣進行了粉體制備、煤粉粒度級配，進行了實驗室煤樣成漿性能試驗［1］。向制備好的煤漿樣品中添加上述處理后的污泥樣品，考察活性污泥的添加對煤漿成漿性能的影響。

成漿性實驗研究發現，以萘磺酸鹽作為分散劑［2］，添加量為 100∶0.3(煤粉質量∶添加劑質量)，不添加穩定劑時，調整適當的煤粗細顆粒［3］配比，神華煤樣可制備出濃度為62wt%左右、穩定性及流動性均良好的水煤漿;添加少量壓縮后的污泥，煤的成漿性能無影響，當添加量達到1%時，煤漿粘度增大，其穩定性和流動性變差。

4 活性污泥對氣化工藝的影響

4.1 活性污泥添加后氯離子含量的變化

由于氣化原料煤中氯離子本身存在一定的波動，以下假定原料煤中氯離子含量分別為300ppm、400ppm、500ppm，分析了不同污泥添加比例下污泥與原煤混合后的氯離子含量變化，其分析結果見表2、3、4、5。

表2 活性污泥中氯離子含量分析 (mg/g)

表3 污泥與原料煤混合后的氯離子含量(原料煤氯含量300ppm)

表4 污泥與原料煤混合后的氯離子含量(原料煤氯含量400ppm)

表5 污泥與原料煤混合后的氯離子含量(原料煤氯含量500ppm)

表1 活性污泥成份分析

從表3、4、5中可見，當污泥添加量相同時，壓縮后的污泥對原料煤中氯離子含量影響最小，其次是濃縮后的污泥，膜池混合液中氯離子含量對原料煤中氯離子含量影響最大;污泥添加量越少，污泥對原料煤中氯離子含量影響越小。

4.2 污泥的添加對原料煤灰渣粘溫特性的影響

將壓縮后的活性污泥添加到原料煤中，進行原料煤灰渣粘溫特性實驗分析，考察了0.1wt%、0.5wt%、1wt%的三種不同添加量對灰渣粘溫特性的影響，其實驗分析結果見圖1。

圖1 原料煤與污泥不同添加比例下的灰渣粘溫特性曲線

從圖1可知，1%以下的污泥添加量，對原料煤灰渣粘溫特性幾乎沒有影響。

4.3 污泥的添加對氣化工藝指標的影響

將壓縮后的污泥添加到原料煤中進行模擬分析，采用Aspen Plus流程模擬軟件進行模擬研究，考察了活性污泥三種不同的添加量對氣化工藝指標的影響，其模擬結果見表6。

從表6中可見，不同的污泥添加量，對合成氣組成影響并不顯著，碳轉化率幾乎無影響，但有效氣成分隨添加量的增加而減小，比氧耗隨添加量的增加而增加，比煤耗隨添加量的增加而增加。

5 結語

根據以上分析結果知，生物活性污泥可以循環至氣化裝置處理，但要注意添加方式。可行的添加方式:

(1)與原料煤的混合方式:采取將活性污泥壓縮后與原料煤混合的方式。

(2)生物活性污泥處理量:應小于1%的干煤量。

(3)循環方式:應避免生物污泥集中返回，建議采用均勻循環返回的方式。

表6 活性污泥不同的添加量對氣化工藝指標的影響

1 張榮曾.水煤漿制漿技術 ［M］.北京:科學出版社，1996.

2 賀永德.現代煤化工技術手冊［M］.北京:化學工業出版社，2003.

3 李艷昌，周志強，程 軍等.煤的理化特性對其成漿性能的影響 ［J］.煤炭轉化，2009，32(3):35－39.