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燃燒充分污泥生物質及制備方法

發布時間:2019-6-18 9:20:18  中國污水處理工程網

  申請日2018.05.29

  公開(公告)日2018.10.26

  IPC分類號C10L5/46; C10L5/44; C10L9/10

  摘要

  本發明提供一種可燃燒充分的污泥生物質的制備方法,包括:將污泥、植物纖維、膨松劑、偶氮二甲酰胺混合均勻,制成圓柱狀污泥棒,微波加熱成型,即得;所述的植物纖維由水稻秸稈或玉米稈經干燥、粉碎、過80‑150目篩而得。燃燒值可達到相關要求,污泥作為燃料被再次利用,其燃燒值與添加的植物纖維量有關,灰分≤22%,含水量≤1%,硫分≤0.45%。步驟簡單、操作方便、實用性強。

  權利要求書

  1.一種可燃燒充分的污泥生物質的制備方法,其特征在于,包括:

  將污泥、植物纖維、膨松劑、偶氮二甲酰胺混合均勻,制成圓柱狀污泥棒,微波加熱成型,即得;

  所述的植物纖維由水稻秸稈或玉米稈經干燥、粉碎、過80-150目篩而得。

  2.如權利要求1所述的方法,其特征在于,所述污泥、植物纖維、膨松劑、偶氮二甲酰胺的質量比為100:14–20:1-3:1-3。

  3.如權利要求1所述的方法,其特征在于,所述微波作用條件為:功率800-1000W,加熱時間為2-3分鐘。

  4.如權利要求1所述的方法,其特征在于,所述污泥的含水量為含水量75-80%,污泥干粉中有機物含量為60-70%。

  5.如權利要求1所述的方法,其特征在于,植物纖維的吸水率400-500%。

  6.如權利要求1所述的方法,其特征在于,所述膨松劑為碳酸氫鈉、碳酸氫銨、碳酸銨、碳酸鈣或碳酸鎂。

  7.如權利要求1-6任一項所述的方法制備的污泥生物質。

  8.一種污泥基生物質燃料,其特征在于,包括:權利要求7所述的污泥球。

  9.偶氮二甲酰胺在制備污泥基生物質燃料中的應用。

  10.水稻秸稈或玉米稈在降低污泥干燥過程中臭氣排放量中的應用。

  說明書

  一種燃燒充分的污泥生物質及制備方法

  技術領域

  本發明屬于污泥資源化領域,具體涉及一種利用污泥、植物纖維制備生物質方法。

  背景技術

  20世紀90年代以來,以燃料乙醇和生物柴油為代表的第一代生物質能得以發展。目前,美國為第一大燃料乙醇生產國,巴西位居第二,歐盟各國則是最主要的生物柴油生產地,其他國家也都在積極發展生物質能。生物質能的發展帶來糧食種植結構偏重玉米、糧食供應總量下降、糧食(油料)價格振蕩上升、糧食危機引發動蕩等一系列問題。因此開發第二代、第三代生物燃料(即非糧生物燃料)成為世界各國關注的重要課題。但由于麥稈、草和木材等農林廢棄物為主要原料(第二代生物燃料)的技術成本較高,真正商業化的項目較少;而第三代生物燃料是以微藻為原料生物燃料的油脂很難提煉,從海藻中提煉生物燃料的研究正處于實驗室階段,距離商業化階段還比較遠。因此,發展新型、低成本的生物燃料成為目前研究的熱點。

  論文《污泥摻混制備生物質燃料技術現狀與發展前景》介紹了污泥與煤摻混制備污泥水煤漿、與煤(半焦)摻混制備成型燃料以及與植物秸稈摻混造粒制備燃料制備生物質燃料的研究現狀。結果表明,污泥制備生物質燃料可以充分利用污泥中有效熱值,既可以代替少量煤炭,還為污泥合理利用提供有效的技術途徑。分析了污泥制備生物質燃料還存在規模小、能耗高、工藝復雜以及燃料熱值低等問題,同時針對這些問題提出了應加強污泥深度改性制備高濃度燃料水煤漿、污泥與燃料秸稈造粒及污泥與煤(半焦)制備成型燃料所用高效黏結劑的開發、污泥在成型前的脫水干燥、成型燃料的防水處理以及污泥制備生物質燃料的工業化等方面的研究,以加速污泥制備生物質燃料的工業化應用。

  但最新研究表明:污泥與其它植物混合制備生物質的實際燃燒并不理想:由于污泥和植物纖維制備的生物質之間都經過擠壓或者干燥處理,生成的污泥生物質存在燃燒不充分,產灰量高,灰分中仍然存在黑心等問題。這些問題影響了污泥生物質的發熱量等性能。

  發明內容

  為了克服上述不足,本發明提供一種利用污泥、植物纖維和膨松劑、偶氮二甲酰胺制備燃燒充分的生物質的方法,燃燒值可達到相關要求,污泥作為燃料被再次利用,其燃燒值與添加的植物纖維量有關,灰分≤22%,含水量≤1%,硫分≤0.45%。

  為了實現上述目的,本發明采用如下技術方案:

  本發明目的之一是提供一種可燃燒充分的污泥生物質的制備方法,包括:

  將污泥、植物纖維、膨松劑、偶氮二甲酰胺混合均勻,制成圓柱狀污泥棒,微波加熱成型,即得;所述的植物纖維由水稻秸稈或玉米稈經干燥、粉碎、過80-150目篩而得。

  為了克服現有的污泥基生物質存在燃燒不充分,產灰量高,灰分中仍然存在黑心的問題,本申請對污泥基生物質(主要以污泥和植物纖維為原料)的燃燒規律和影響因素進行了系統分析,發現:在污泥基生物質燃料成型過程中,污泥中高含量有機物會產生自膠結現象,使污泥與植物纖維的結合過于緊密,在燃燒過程中空氣難以有效地進入生物質內部,使燃燒不充分。為此,本申請通過加入一定量的膨化劑和偶氮二甲酰胺來提高污泥基生物質的燃燒效率,結果表明:燃燒值可達到相關要求,灰分≤22%,含水量≤1%,硫分≤0.45%。

  另一方面,為了保證植物纖維對污泥的吸水效果,需要保證植物纖維吸水率可達到400-500%,因此,本申請對其進行粉碎處理,并過80~150目篩,以保證粉碎后的植物纖維具有足夠的長徑比和比表面積。

  優選的,所述污泥、植物纖維、膨松劑、偶氮二甲酰胺的質量比為100:14–20:1-3:1-3。

  優選的,所述微波作用條件為:功率800-1000W,加熱時間為2-3分鐘。

  優選的,所述污泥的含水量為含水量75-80%,污泥干粉中有機物含量為60-70%。

  優選的,植物纖維由水稻秸稈或玉米稈自制而成,吸水率400-500%。

  本申請研究過程中還發現:采用水稻秸稈或玉米稈作為吸水性的植物纖維不僅可以增強污泥團球的強度;而且由于稻稈或玉米稈在微波作用下會產生新的裂隙和孔洞,污泥可以深入孔洞進行填充,增加強度的同時,秸稈裂隙和孔洞的增加還加強了臭氣的吸收,減少了污泥干燥過程中臭氣的排放量。

  優選的,所述膨松劑為碳酸氫鈉、碳酸氫銨、碳酸銨、碳酸鈣或碳酸鎂。

  本發明目的之二是提供任一上述的方法制備污泥生物質。

  本發明目的之三是提供一種生物質燃料,包括:上述的圓柱狀污泥基生物質。

  本發明目的之四是提供偶氮二甲酰胺在制備污泥基生物質燃料中的應用。

  本發明目的之五是提供水稻秸稈或玉米稈在降低污泥干燥過程中臭氣排放量中的應用。

  本發明的有益效果

  (1)本申請在污泥中填加膨松劑、偶氮二甲酰胺,利用植物纖維吸收水分時污泥與植物纖維成形,經過成型機制成圓柱形、圓形或塊狀體,在800W微波快速加熱3分鐘除水干燥、固化,制備成型生物質,實現污泥資源化利用。

  (2)本發明中污泥圓柱狀生物質,燃燒值可達到相關要求,污泥作為燃料被再次利用,其燃燒值與添加的植物纖維量有關,灰分≤22%,含水量≤1%,硫分≤0.45%。

  (3)本發明制備方法簡單、效率高、實用性強,易于推廣。

  具體實施方式

  應該指出,以下詳細說明都是例示性的,旨在對本申請提供進一步的說明。除非另有指明,本文使用的所有技術和科學術語具有與本申請所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。

  需要注意的是,這里所使用的術語僅是為了描述具體實施方式,而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的,除非上下文另外明確指出,否則單數形式也意圖包括復數形式,此外,還應當理解的是,當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時,其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

  下面結合具體的實施例,對本發明做進一步的說明。

  碳酸氫鈉、碳酸氫銨、碳酸銨、碳酸鈣或碳酸鎂、偶氮二甲酰胺均由市購;

  污泥為某企業處理污水產物,含水量75-80%,污泥干粉中有機物含量為60-70%。

  植物纖維由玉米稈自制而成,吸水率400-500%。

  實施例1

  1)以某污水處理廠經壓濾后的新鮮污泥1000g為原料(含水量75%,污泥干粉中有機物含量為60%),制成圓柱狀污泥棒;

  2)將上述圓柱狀污泥棒在800W微波干燥3分鐘,即得。

  3)按照相關標準要求檢測了污泥干燥后燃燒的熱值、發熱量和灰份。

  實施例2

  1)以某污水處理廠經壓濾后的新鮮污泥1000g為原料(含水量75%,污泥干粉中有機物含量為60%),向其中添加1g的碳酸氫鈉,攪拌混合均勻后,制成圓柱狀污泥棒;

  2)將上述圓柱狀污泥棒在800W微波干燥3分鐘,即得。

  3)按照相關標準要求檢測了污泥干燥后燃燒的熱值、發熱量和灰份。

  實施例3

  1)以某污水處理廠經壓濾后的新鮮污泥1000g為原料(含水量75%,污泥干粉中有機物含量為60%),向其中添加400g玉米秸稈(過80目篩),攪拌混合均勻后,制成圓柱狀污泥棒;

  2)將上述圓柱狀污泥棒在800W微波干燥3分鐘,即得。

  3)按照相關標準要求檢測了污泥干燥后燃燒的熱值、發熱量和灰份。

  實施例4

  1)以某污水處理廠經壓濾后的新鮮污泥1000g為原料(含水量75%,污泥干粉中有機物含量為60%),向其中添加400g玉米秸稈(過80目篩)、1g的碳酸氫鈉,攪拌混合均勻后,制成圓柱狀污泥棒;

  2)將上述圓柱狀污泥棒在800W微波干燥3分鐘,即得。

  3)按照相關標準要求檢測了污泥干燥后燃燒的熱值、發熱量和灰份。

  實施例5

  1)以某污水處理廠經壓濾后的新鮮污泥1000g為原料(含水量75%,污泥干粉中有機物含量為60%),向其中添加400g玉米秸稈(過80目篩)、1g的偶氮二甲酰胺,攪拌混合均勻后,制成圓柱狀污泥棒;

  2)將上述圓柱狀污泥棒在800W微波干燥3分鐘,即得。

  3)按照相關標準要求檢測了污泥干燥后燃燒的熱值、發熱量和灰份。

  實施例6

  1)以某污水處理廠經壓濾后的新鮮污泥1000g為原料(含水量75%,污泥干粉中有機物含量為60%),向其中添加400g玉米秸稈(過80目篩)、0.79g的碳酸氫銨、0.11g的偶氮二甲酰胺,攪拌混合均勻后,制成圓柱狀污泥棒;

  2)將上述圓柱狀污泥棒在800W微波干燥3分鐘,即得。

  3)按照相關標準要求檢測了污泥干燥后燃燒的熱值、發熱量和灰份。

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