[發(fā)明專利]一種污泥與生物質(zhì)混合制備固體燃料的方法

無效

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• 申請日: 2013-01-17
• 公開（公告）號: CN103060044A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁興中;蔣龍波;郭晶晶;肖智華;李輝;梁婕;柴琦;黃華軍
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號: C10L5/44
• 分類號: C10L5/44;C10L5/46
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所 43008
• 代理人: 趙洪;楊斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固體廢棄物再利用領(lǐng)域，具體涉及一種污泥與生物質(zhì)先干化后混合成型制備固體燃料的方法。

背景技術(shù)

進(jìn)入21世紀(jì)以來，能源和環(huán)境問題一直是當(dāng)今世界各國都面臨的關(guān)系到國家經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的中心議題。為了緩解和逐步解決這個問題，世界各國都在積極開發(fā)可再生新能源。

伴隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們對環(huán)境的日益關(guān)注，污水處理量快速上升，相應(yīng)的污泥產(chǎn)量也迅速增加。污泥是指處理污水所產(chǎn)生的固體、半固體及液態(tài)的棄物，是一種由有機(jī)殘片、細(xì)菌菌體、膠體、各種微生物和有機(jī)、無機(jī)顆粒組成的極其復(fù)雜的非均質(zhì)體，其中的不穩(wěn)定有機(jī)物易分解產(chǎn)生惡臭，更重要的是其中的有毒污染物、重金屬、有害病原體和寄生蟲等嚴(yán)重威脅人類的健康。污泥量的不斷增加及成分的變化使現(xiàn)有的污泥處理技術(shù)逐漸不能滿足環(huán)保要求，因此，尋找一種既能合理處理處置所有污泥，又能利用污泥中有效成分，實(shí)現(xiàn)污泥的穩(wěn)定化、減量化、無害化和資源化利用，是當(dāng)前污泥處理處置技術(shù)研究開發(fā)的主要方向。

國內(nèi)外對污泥的處置多采用填埋、堆肥和焚燒。我國主要采用填埋的方法，但填埋需要占用大量的土地和大量資金，而且不能根本治理，容易帶來地下水污染，在國際上已逐漸成為被淘汰的污泥處理方法。堆肥是污泥資源化利用的有效方式，堆肥產(chǎn)品用作農(nóng)用肥料可以利用污泥中的N、P、K等營養(yǎng)元素以及植物中必需的微量元素Fe、Ca、Mg等。但由于污泥中含有致病菌、病原體等對環(huán)境有害的微生物和不同程度的重金屬離子，用作農(nóng)用肥料時可能導(dǎo)致土壤污染，致使污泥作為肥料利用受到一定的限制。焚燒不僅使污泥得到最大限度的減量化處理，而且充分利用了污泥的固有熱值。在美國、歐洲、日本等發(fā)達(dá)國家，污泥焚燒技術(shù)日漸成熟且得到廣泛的使用，污泥焚燒被認(rèn)為是污泥處理中最具發(fā)展前景的實(shí)用技術(shù)之一。然而，盡管污泥焚燒在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)取得很大的進(jìn)展，但由于污泥含水率高且不穩(wěn)定、密度小、熱值較低、揮發(fā)份含量高、固定碳含量低，導(dǎo)致污泥焚燒存在不易著火、燃燒不穩(wěn)定等問題。另外，污泥焚燒還存在設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用高等問題，經(jīng)濟(jì)投入太大，更無效益可言。

我國每年排放干污泥約5×10⁶t，且每年以10%的速度增長。污泥與其他廢棄物的處理一樣,?無害化、減量化、穩(wěn)定化、資源化和能源化是污泥處理的發(fā)展趨勢。污泥都具有高揮發(fā)份、低固定碳、高灰分、低熱值的特點(diǎn)。污泥焚燒有諸多好處，但也有不少瓶頸。在焚燒污泥的過程中遇到的最大問題就是高昂的運(yùn)行成本、燃燒效率低，伴隨有二次污染。污泥燃料是一種具有較大發(fā)展?jié)摿Φ木G色能源，但由于污泥特殊的燃燒特性，污泥燃燒的熱效率是制約其利用的關(guān)鍵因素。成型后的燃料制品具有一定的抗成型壓強(qiáng)度，不僅便于保存和運(yùn)輸，更有利于燃料在焚燒爐中保持穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)，得以充分燃燒。成型后的污泥能夠緩解揮發(fā)份的析出以緩解燃燒速度，達(dá)到供氧量和需氧量的平衡，從而減少熱損失和中間產(chǎn)物的產(chǎn)生，以提高燃燒效率。中國生物質(zhì)資源量巨大，年產(chǎn)農(nóng)林廢棄物達(dá)10.3億噸。通過污泥與生物質(zhì)成型能夠達(dá)到資源化處理污泥和綜合利用生物質(zhì)的目的。

近年來，國內(nèi)外也有一些文獻(xiàn)和專利報道了污泥與生物質(zhì)或是原煤混合直接作為燃料，或經(jīng)過成型加工成固體燃料，《一種復(fù)合型污泥燃料及其制備方法》（申請?zhí)枺?01010221587.0）的專利中采用了重量百分比20%～50%的煤粉，《污泥合成燃料及其合成方法》（申請?zhí)枺?00910019860.9）的專利中采用了重量百分比20%～40%的煤粉；也有一些專利采用了污泥與生物質(zhì)在較高含水率下先成型后干化的工藝，如《一種制備污泥成型燃料的方法及裝置》（申請?zhí)枺?01110123139.1）的專利中將含水率70%～85%的污泥與秸稈混合，加入化學(xué)調(diào)質(zhì)劑后脫水，經(jīng)造粒機(jī)造粒，自然干燥得到含水率35%左右的固體燃料；還有一些專利采用了污泥與生物質(zhì)先混合，再脫水干燥至較低含水率，然后將混合物成型得到固體燃料，如《一種固型燃料的生產(chǎn)方法》（申請?zhí)枺?01010119602.0）的專利中將含水80%以上的城市污泥與生物質(zhì)粉混合，脫水至含水率20%以下，然后低壓成型得固體燃料。上述這些方法都有各自的缺點(diǎn)：添加煤粉不利于節(jié)能環(huán)保；在較高含水率下先成型后干化生產(chǎn)固體燃料，一般需要添加粘結(jié)劑，成本高，且成型燃料在干化過程中易出現(xiàn)開裂，強(qiáng)度不高的現(xiàn)象；將污泥與生物質(zhì)先混合再干化，不利于兩者的充分混合均勻，造成生產(chǎn)出的燃料性質(zhì)不均一，對鍋爐損害大，且成型在低壓下進(jìn)行，固體燃料強(qiáng)度不夠。通過實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)含水率30%～50%的污泥與生物質(zhì)在沒有粘結(jié)劑的條件下難以成型。因此，尋求更好的污泥資源化處理處置方法受到廣泛關(guān)注與重視。

發(fā)明內(nèi)容