污泥是污水处理过程中产生的一种特殊的泥水混合物,成分十分复杂,它是由微生物形成的菌胶团与其吸附的有机物和无机物组成的集合体,除含有大量的水分外,还含有难降解的有机物、挥发性物质、重金属离子、寄生虫卵、病原微生物等,且其有机物含量高,容易腐化发臭,如不加妥善处理和处置,直接排放会给水体、土壤和大气造成严重污染,破坏生态环境。水煤浆是一种清洁的代油燃料,也是煤气化技术的原料之一。本文将污泥作为含碳固体物质与煤掺混,协同制备浆体燃料,这种混合浆体可用于锅炉燃烧,也可用作气化原料,不仅解决了大量污泥的环境污染问题,还能实现污泥资源化和无害化利用的目的。将污泥与煤或石油焦协同制备污泥水煤浆或污泥水焦浆,并对这些混合浆体的成浆浓度、.流变性、触变性和稳定性进行了系统深入的研究。在普通水煤浆或水焦浆中加入污泥时,随着污泥掺混量的增加,浆体表观粘度增加,最大成浆浓度下降。与此同时,浆体“剪切变稀”假塑性流体特征变强,触变性也增强。加入污泥使水煤浆或水焦浆稳定性变好,污泥掺混量越大,析水率越低,稳定性越好,采用了碱处理、超声波处理、以及碱-超声波联合处理等多种方法对污泥进行预处理,促使污泥絮体有机物的水解,使难溶的有机物质转化为可溶性的物质。污泥胞外聚合物的水解促使束缚在污泥絮体间隙中和细胞中的水得以释放,降低了污泥颗粒的持水能力,大幅降低了污泥与煤协同制浆粘度。利用CaO处理污泥时,CaO的最佳用量为原生污泥质量的10%-15%,利用超声波处理污泥时,超声波比能量不宜超过40kJ/g干污泥。与单纯碱处理方法和单纯的超声波处理方法相比,碱-超声波联合处理方法对降低污泥与煤掺混制浆粘度有更明显的效果。污泥水煤浆的主要目的是为更大规模的处理污泥,解决其带来的环境问题。污泥预处理改善了污泥成浆特性,可以实现更大比例的污泥掺混量,取得更大的经济和环境效益。利用Matlab进行超声波空化气泡动力学计算,计算结果表明,随着超声波声压幅值的增加,气泡共振初始半径降低,空化气泡所达到的最大半径增加,气泡壁最大冲击速度增加。随着超声波频率的增加,空化气泡所达到的最大半径减小,气泡壁最大冲击速度降低。这说明较大声压以及较低频率的超声波产生的空化效果更加明显,空化气泡发生崩溃时所形成的冲击作用更强。污泥经过较高声压或较低频率的超声波处理后,由其制得的污泥水煤浆粘度降低,成浆性变好。实验结果表明,较高的声压或较低的频率有利于增强超声波对污泥成浆性的改善效果。实验结果很好地验证了空化气泡动力学的计算结果。将高浓度有机废水、污泥和石油焦混合制备水焦浆,污泥提供了发酵所必需的微生物、有机废水可以作为发酵底物,为微生物提供碳源和氮源。在这种水焦浆储存过程中,微生物新陈代谢不断产出的气泡弥散在浆体中,气泡与石油焦疏水性表面结合,形成气固联合体,气泡的提升作用和空间位阻作用有效防止了颗粒沉降和聚结的发生,达到增强水焦浆稳定性的目的。通过建立污泥水焦浆空间结构强度理论模型,研究发现剪切水焦浆时的单位质量能耗Wm,在发酵前,五种含污泥水焦浆接近,在(2.31～2.38)×105J/kg之间。利用高浓度淀粉废水(18000mg/L COD)制得的水焦浆发酵后,单位质量能耗增加至2.77×105J/kg,可见,浆体内部空间结构强度明显提高,有利于增强浆体稳定性。利用工业废液与煤掺混制备水煤浆并进行了中试燃烧试验。废液水煤浆燃烧前期的炉膛温度比普通水煤浆要高,说明利用废液制浆有利于挥发分的析出和着火燃烧。此外,由于废液中含有较高浓度的金属离子起到了一定的脱硫脱硝作用,利用废液制备水煤浆降低了排烟中污染物的排放浓度。然而,废液中的碱金属元素加重了受热面结渣倾向,适当降低负荷可以改善受热面结渣问题。中试燃烧试验表明,利用废液与煤掺混制备水煤浆,在制浆和燃烧技术方面是可行的。