城市污泥是城市生活污水处理过程中产生的固体废弃物,对生态环境产生巨大的污染与破坏。石油焦是石化工业延迟焦化装置的副产品,由于其高含硫量,直接作为燃料会加重锅炉脱硫负荷,高硫石油焦的高效、清洁利用成为能源领域关注的热点问题。将城市污泥与石油焦共成浆气化,可以利用污泥絮凝结构提高水焦浆的稳定性,同时可节约污泥脱水处理所需的热量。但污泥与石油焦共成浆浓度低,不能大规模工业应用,且共成浆过程中两者相互作用机理有待深入研究。本文考察两种改性剂和污泥添加量对泥焦浆流变特性、稳定性、成浆浓度和Zeta电位的影响。利用旋转粘度计和转矩流变仪,建立浆体的稳定性理论模型,首次定量计算出泥焦浆的空间结构强度。借助SEM-EDX、红外光谱分析等方法,深入探讨了污泥改性对泥焦浆流变性和稳定性的作用机理。借助聚焦光束反射测量仪(FBRM)研究了污泥与石油焦颗粒在共成浆过程中的相互作用机理。首先,选用Fe2(SO4)3和Ca(OH)2对污泥进行改性处理,改性剂的加入降低了浆体的粘度。随着改性剂添加量的增加,浆体带电量减小,颗粒间静电斥力减小,浆体稳定性降低,析水率增大。综合考虑泥焦浆的流变性和稳定性,确定Fe2(SO4)3和Ca(OH)2改性剂的最佳添加量分别为污泥质量的3%和5%。加入污泥后,泥焦浆的最大成浆浓度为62%,污泥改性处理后最大成浆浓度有所提高。其次,建立了泥焦浆空间结构强度理论模型,研究发现剪切泥焦浆时的单位质量能耗约为剪切水焦浆时的2-3倍,污泥能够显著提高水焦浆的稳定性。污泥的加入提高了浆体的触变环面积,且触变环面积反映出的浆体稳定性规律与两种理论模型结论相一致。SEM-EDX分析结果表明,污泥絮体包裹石油焦颗粒形成具有一定强度的空间网状结构,同时污泥中-OH基团、-NH基团及-CH基团形成的氢键通过键合作用,使得复合焦粒结合成稳定结构,从而增强浆体的稳定性。最后,借助FBRM在线分析泥焦浆的粒径分布和颗粒数在共成浆过程中的变化规律。研究发现,污泥絮体与石油焦颗粒絮凝结合成大颗粒,因此浆体中大颗粒数增大,小颗粒数和总颗粒数均减少。大粒径絮凝颗粒相互连接,形成稳定网状结构,阻止石油焦颗粒沉降,从而提高浆体的稳定性。颗粒间通过链环和链尾作用形成聚合物,具有一定的抗剪切强度。剪切力增大,浆体的平均粒径减小,然后达到对应转速下浆体的絮凝和解絮凝的动态平衡；当剪切力恢复时,由于少部分絮体结构被破坏,无法实现重絮凝,因此浆体中总颗粒数增加,平均粒径减小。