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一種固體燃料及其制備方法

文檔序號(hào):5099289閱讀:261來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:一種固體燃料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種固體燃料的制備方法,以及由該方法制得的固體燃料。
背景技術(shù)
城市污水處理過(guò)程中和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的污泥是污泥的主要來(lái)源。我國(guó)不同規(guī)模、不同處理程度的污水處理廠有100多座,每天產(chǎn)生的污泥量約為污水處理量的
0.5-1.0體積%,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),全國(guó)污水排放量為4.474X 107m3/d,污泥含水量高達(dá)90重量%,循環(huán)再利用難且又不易脫水,因此污泥處理起來(lái)非常困難,對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞大。尤其是木薯淀粉發(fā)酵廢水處理過(guò)程中產(chǎn)生的好氧污泥與厭氧污泥給環(huán)境帶來(lái)了巨大壓力。因此如何處理污泥特別是如何處理城市污水廠產(chǎn)出的大量污泥是一個(gè)值得深入研究的課題。目前,各國(guó)處 理污泥的主要方式有填埋、焚燒、投海及農(nóng)用。但這些處理方式各有其缺點(diǎn):填埋需要占用大量土地,且填埋廢氣排放等易引起二次污染;污泥焚燒能使有機(jī)物全部碳化并殺死病原體,處理量大,占地小,可最大限度地減少污泥體積,但是焚燒處理設(shè)備投資大,處理費(fèi)用高,也會(huì)造成二次污染;投海處理雖然最簡(jiǎn)單、所需費(fèi)用也少,但對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞大,各國(guó)紛紛予以禁止;污泥經(jīng)自然堆垛后可作為農(nóng)用肥料,這是一種環(huán)保經(jīng)濟(jì)的處理方式,但污泥肥料具有使用不便和肥效差等缺點(diǎn),這使其無(wú)法與化肥抗衡,而且近年來(lái)人們對(duì)綠色食品要求的提高和對(duì)土壤污染的警惕,污泥肥料農(nóng)用的標(biāo)準(zhǔn)日趨苛刻,僅通過(guò)自然堆垛是很難達(dá)到農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)的,從而使得污泥用作農(nóng)業(yè)肥料難以為繼。污泥的資源化利用本身就是在節(jié)約能源和資源,并為污泥處理找到一條化害為利、變廢為寶的合理出路,從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益同步增長(zhǎng),因此,仍需要進(jìn)一步探究更有效的污泥處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高效、易操作、低成本的污泥生產(chǎn)固體燃料的方法,解決污泥污染問(wèn)題,提高污泥的附加值。為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供一種固體燃料的制備方法,該方法包括將污泥、含纖維料與脫水劑混合,將得到的混合物進(jìn)行堆垛發(fā)酵直至混合物的水分含量降低至40重量%以下,其中,以所述污泥的重量為基準(zhǔn),所述含纖維料的添加量為30-60重量%,所述脫水劑的添加量為2-10重量%,其特征在于,所述脫水劑含有爐灰和/或硅酸水泥、生石灰以及氯化鈣和/或氯化鎂,所述爐灰和/或硅酸水泥的重量:所述生石灰的重量:所述氯化鈣和/或氯化鎂的重量為4-12: 3-8:1。本發(fā)明還提供一種由上述方法制得的固體燃料。通過(guò)上述技術(shù)方案,大大縮短了污泥制備固體燃料堆垛發(fā)酵的時(shí)間,高效地輔助解決了污泥污染問(wèn)題,提高了污泥的附加值。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式
部分予以詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
以下對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是,此處所描述的具體實(shí)施方式
僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明,并不用于限制本發(fā)明。本發(fā)明提供的固體燃料的制備方法包括將污泥、含纖維料和脫水劑混合,將得到的混合物進(jìn)行堆垛發(fā)酵直至混合物的水分含量降低至40重量%以下,例如30-40重量%,其中,以所述污泥的重量為基準(zhǔn),所述含纖維料的添加量為30-60重量%,優(yōu)選為40-60重量%,所述脫水劑的添加量為2-10重量% ,優(yōu)選3-5重量% ,所述脫水劑含有爐灰和/或娃酸水泥、生石灰以及氯化鈣和/或氯化鎂,所述爐灰和/或硅酸水泥的重量:所述生石灰的重量:所述氯化鈣和/或氯化鎂的重量為4-12: 3-8: 1,優(yōu)選為5-10: 4-6: I。本發(fā)明的堆垛發(fā)酵時(shí)間較短的原因之一可能是:脫水劑中的氧化鈣與水接觸生成氫氧化鈣并釋放出大量的熱量而促進(jìn)水分的蒸發(fā);生成的氫氧化鈣可再分別與脫水劑中的氧化硅和氧化鋁反應(yīng)生成不溶于水的硅酸鈣和硅酸鋁而促進(jìn)水分的滲透流出;同時(shí),生成的氫氧化鈣還可以與污泥中的碳酸和/或空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成水溶性差的碳酸鹽,使得污泥很難再泥化。根據(jù)本發(fā)明,所述脫水劑可以以混合物的形式與污泥、含纖維料混合,也可以將脫水劑的各成分分別與污泥、含纖維料混合,只要在堆垛發(fā)酵前混合均勻即可。根據(jù)本發(fā)明,所述污泥可以為城市污水處理廠或工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物,優(yōu)選情況下,所述污泥為淀粉質(zhì)原料發(fā)酵后產(chǎn)生的好氧污泥、淀粉質(zhì)原料發(fā)酵后產(chǎn)生的厭氧污泥及城市污泥中 的一種或多種。所述污泥的含水量為86-90重量%。根據(jù)本發(fā)明,所述含纖維料可在較寬范圍內(nèi)選擇,只要是能夠降低污泥的粘度、增大污泥的含氣量進(jìn)而加快發(fā)酵速度促進(jìn)發(fā)酵的進(jìn)行、同時(shí)為發(fā)酵提供一定養(yǎng)分的含纖維料即可。優(yōu)選情況下,所述含纖維料為木薯渣、桉樹(shù)皮和秸桿中的一種或多種。所述木薯渣是木薯原料制備乙醇工藝中木薯經(jīng)粉碎、酶解和固液分離后的固體殘余物。所述木薯渣的含水量為8-12重量%。根據(jù)本發(fā)明,所述爐灰可以是各種來(lái)源的爐灰,例如可以是植物或煤燃燒后的殘余物。所述爐灰的主要成分可以包括二氧化硅、氧化鈣、氧化鋁、氧化鎂和氧化鐵。以爐灰的總重量為基準(zhǔn),所述二氧化硅的含量可以為18.2-37.6重量%,所述氧化鈣的含量可以為21.5-40.8重量%,所述氧化鋁的含量可以為2.1-8.3重量%,所述氧化鎂的含量可以為6.8-14.1重量%,所述氧化鐵的含量可以為0.8-2.6重量%,余量為其他雜質(zhì)。所述硅酸鹽水泥可以是現(xiàn)有的各種規(guī)格、牌號(hào)的硅酸鹽水泥,優(yōu)選氧化鈣和二氧化娃的總含量為80-95重量%的娃酸鹽水泥。所述生石灰可以為各種天然或經(jīng)加工的生石灰,優(yōu)選為氧化鈣含量不低于90重量%的生石灰。所述脫水劑的含水量?jī)?yōu)選不超過(guò)0.5重量%。根據(jù)本發(fā)明,所述堆垛發(fā)酵可以在較寬條件下進(jìn)行,只要使得發(fā)酵后混合物的水分降至40重量%以下即可,一般情況下,可以通過(guò)翻垛、打孔、選擇合適的遮蓋物或利用鼓風(fēng)機(jī)來(lái)控制堆垛發(fā)酵所需的氧氣含量及溫度,優(yōu)選情況下,所述堆垛發(fā)酵條件包括通過(guò)通風(fēng)或間歇式翻垛方式使溫度保持在50-70°C。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn),在上述優(yōu)選的堆垛發(fā)酵條件下進(jìn)行堆垛發(fā)酵有利于進(jìn)一步提高污泥脫水速度,減少污泥堆垛發(fā)酵周期,因此本發(fā)明的方法只要堆垛發(fā)酵5-7天即可得到水分含量為40重量%以下的產(chǎn)物。本發(fā)明制得的固體燃料的水分含量為30-40重量%,堆積比重為700_800kg/m3,熱量為1500-1850MJ/kg,可作為燃料燃燒。以下將通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。以下實(shí)施例中,污泥取自廣西中糧生物質(zhì)能源有限公司污水處理廠,含水量為87重量% ;木薯渣取自廣西中糧生物質(zhì)能源有限公司,含水量為10重量% ;爐灰中二氧化硅的含量為28.9重量%,氧化鈣的含量為33重量%,氧化招的含量為4重量%,氧化鎂的含量為8.4重量%,氧化鐵的含量為2.4重量%,鉀的含量為7重量%,磷的含量為2.5重量含水量采用有機(jī)肥料NY 525-2002的方法測(cè)定;堆積比重的測(cè)定參照標(biāo)準(zhǔn)GB-T 16913.3-1997第3部分;熱量的測(cè)定方法參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T213-2003。實(shí)施例1 將污泥、木薯渣按照1: 0.6的重量比混合,添加相對(duì)污泥2重量%的脫水劑(含有爐灰、生石灰與氯化鈣的重量比為4: 8: I),混合均勻后堆成立體梯形垛(上底面面積為I X 2m2,下底面面積為2 X 3m2,高為Im)進(jìn)行堆垛發(fā)酵,每天翻垛2次以保持堆垛溫度為50°C左右,7天后停止翻垛,得到固體燃料,測(cè)定該固體燃料相關(guān)參數(shù)的結(jié)果如表I所示。對(duì)比例I按照實(shí)施例1的方法制備固體燃料,不同的是,添加相對(duì)污泥2重量%的脫水劑(只含有爐灰),測(cè)定該固體燃料相關(guān)參數(shù)的結(jié)果如表I所示。對(duì)比例2按照實(shí)施例1的方法制備固體燃料,不同的是,添加相對(duì)污泥2重量%的脫水劑(只含有生石灰),測(cè)定該固體燃料相關(guān)參數(shù)的結(jié)果如表I所示。對(duì)比例3按照實(shí)施例1的方法制備固體燃料,不同的是,添加相對(duì)污泥2重量%的脫水劑(只含有氯化鈣),測(cè)定該固體燃料相關(guān)參數(shù)的結(jié)果如表I所示。對(duì)比例4按照實(shí)施例1的方法制備固體燃料,不同的是,添加相對(duì)污泥2重量%的脫水劑(含有爐灰、生石灰與氯化鈣的重量比為4: 8: O),測(cè)定該固體燃料相關(guān)參數(shù)的結(jié)果如表I所示。對(duì)比例5按照實(shí)施例1的方法制備固體燃料,不同的是,添加相對(duì)污泥2重量%的脫水劑(含有爐灰、生石灰與氯化鈣的重量比為O: 8: I),測(cè)定該固體燃料相關(guān)參數(shù)的結(jié)果如表I所示。對(duì)比例6按照實(shí)施例1的方法制備固體燃料,不同的是,添加相對(duì)污泥2重量%的脫水劑(含有爐灰、生石灰與氯化鈣的重量比為4: O: I),測(cè)定該固體燃料相關(guān)參數(shù)的結(jié)果如表I所示。對(duì)比例7按照實(shí)施例1的方法制備固體燃料,不同的是,添加相對(duì)污泥2重量%的脫水劑(含有爐灰、生石灰與氯化鈣的重量比為1: 2: I),測(cè)定該固體燃料相關(guān)參數(shù)的結(jié)果如表I所示。對(duì)比例8按照實(shí)施例1的方法制備固體燃料,不同的是,添加相對(duì)污泥2重量%的脫水劑(含有爐灰、生石灰與氯化鈣的重量比為3: 10: I),測(cè)定該固體燃料相關(guān)參數(shù)的結(jié)果如表I所示。實(shí)施例2將污泥、稻草按照1: 0.5的重量比混合,添加相對(duì)污泥10重量%的脫水劑(含有爐灰、生石灰與氯化鈣的重量比為12: 3: I),混合均勻后堆成立體梯形垛(上底面面積為I X 2m2,下底面面積為2 X 3m2,高為Im)進(jìn)行堆垛發(fā)酵,每天翻垛2次以保持堆垛溫度為70°C左右,5天后停止翻垛,得到固體燃料,測(cè)定該固體燃料相關(guān)參數(shù)的結(jié)果如表I所示。實(shí)施例3將污泥、桉樹(shù)皮按照1: 0.3的重量比混合,添加相對(duì)污泥3重量%的脫水劑(含有硅酸水泥、生石灰與氯化鎂的重量比為7: 5: I),混合均勻后堆成立體梯形垛(上底面面積為lX2m2,下底面面積為2X3m2,高為Im)進(jìn)行堆垛發(fā)酵,每天翻垛2次以保持堆垛溫度為60°C左右,6天后停止翻垛,得到固體燃料,測(cè)定該固體燃料相關(guān)參數(shù)的結(jié)果如表I所示。表I
權(quán)利要求
1.一種固體燃料的制備方法,該方法包括將污泥、含纖維料與脫水劑混合,將得到的混合物進(jìn)行堆垛發(fā)酵直至混合物的水分含量降低至40重量%以下,其中,以所述污泥的重量為基準(zhǔn),所述含纖維料的添加量為30-60重量%,所述脫水劑的添加量為2-10重量%,其特征在于,所述脫水劑含有爐灰和/或硅酸水泥、生石灰以及氯化鈣和/或氯化鎂,所述爐灰和/或硅酸水泥的重量:所述生石灰的重量:所述氯化鈣和/或氯化鎂的重量為4-12: 3-8:1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其中,以所述污泥的重量為基準(zhǔn),所述含纖維料的添加量為40-60重量%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其中,以所述污泥的重量為基準(zhǔn),所述脫水劑的添加量為3-5重量%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的制備方法,其中,所述污泥為淀粉質(zhì)原料發(fā)酵后產(chǎn)生的好氧污泥、淀粉質(zhì)原料發(fā)酵后產(chǎn)生的厭氧污泥及城市污泥中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法,其中,所述含纖維料為木薯渣、桉樹(shù)皮和秸桿中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其中,所述爐灰和/或硅酸水泥的重量:所述生石灰的重量:所述氯化鈣和/或氯化鎂的重量為5-10: 4-6: I。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的方法,其中,所述爐灰含有二氧化硅、氧化鈣、氧化鋁、氧化鎂和氧化鐵。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法,其中,以爐灰的總重量為基準(zhǔn),所述二氧化硅的含量為18.2-37.6重量%,所述氧化鈣的含量為21.5-40.8重量%,所述氧化鋁的含量為2.1-8.3重量%,所述氧化鎂的含量為6 .8-14.1重量%,所述氧化鐵的含量為0.8-2.6重量%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其中,所述堆垛發(fā)酵條件包括通過(guò)通風(fēng)或間歇式翻垛方式使溫度保持在50-70°C。
10.一種由權(quán)利要求1-9中任意一項(xiàng)所述的制備方法制得的固體燃料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種固體燃料及其制備方法,該方法包括將污泥、含纖維料與脫水劑混合,將得到的混合物進(jìn)行堆垛發(fā)酵直至混合物的水分含量降低至40重量%以下,其中,以所述污泥的重量為基準(zhǔn),所述含纖維料的添加量為30-60重量%,所述脫水劑的添加量為2-10重量%,其特征在于,所述脫水劑含有爐灰和/或硅酸水泥、生石灰以及氯化鈣和/或氯化鎂,所述爐灰和/或硅酸水泥的重量∶所述生石灰的重量∶所述氯化鈣和/或氯化鎂的重量為4-12∶3-8∶1。本發(fā)明利用污泥、含纖維料和脫水劑進(jìn)行堆垛發(fā)酵制備固體燃料,污泥堆垛發(fā)酵時(shí)間短,高效地輔助解決了污泥污染問(wèn)題,提高了污泥的附加值。
文檔編號(hào)C10L5/40GK103184086SQ20111045935
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者岳國(guó)君, 黃加軍, 柳樹(shù)海, 杜金寶, 嚴(yán)明奕, 崔師泰, 鄧立康 申請(qǐng)人:中糧集團(tuán)有限公司, 廣西中糧生物質(zhì)能源有限公司
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