CN101289637B - 污泥衍生清洁燃料的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种污泥衍生清洁燃料的制造方法，按照污泥预处理步骤、污泥好氧发酵步骤、污泥调理步骤、污泥脱水步骤、产品成型步骤及产品干燥步骤进行操作。本发明污泥衍生清洁燃料的制造方法，具有无害化和减量化最彻底的优点，不但解决了污泥严重的问题、并且做到了处理过程的无害化，同时还获得了大量的符合燃排标准的清洁燃料，通过能源化利用转化为相应的市场价值，从而作为弥补污泥的处理成本，降低污泥处理的总体成本。

Description

污泥衍生清洁燃料的制造方法

技术领域

本发明涉及污泥的处理方法，特别涉及一种污泥衍生清洁燃料的制造方法。

背景技术

随着经济的发展，工业、农业的集约化程度越来越高，产生的有机废弃物种类多、数量大，是生态环境的主要污染源，“垃圾包围城镇”的局面日益严峻。其中城市生活污水处理厂污泥占相当份额，其处理已经成为急待解决的重大环境问题。

城市污泥是城市污水处理厂在水处理过程中产生的沉淀物质，既含有大量微生物、有机质及丰富的营养物质，易腐败发臭，但同时污泥也有高达3000～3500大卡的热值，另外污泥中亦有超标重金属、病原微生物等，处理不善将会造成严重的二次污染，如何安全利用污泥成为世界各国关注的重点课题之一。

目前，世界各国污泥处理方法，主要是填埋、土地农用、焚烧、干化处理等方法，欧美多数先进国家均采用焚烧及干化方法处理，我国目前主要采用填埋和堆肥阶段。

1、填埋处理方法

由于填埋处理方法存在占用土地量大、并且会造成填埋地附近水域和地下水污染的弊端，目前世界发达国家已很少采用。故填埋处理污泥的方法趋于淘汰。

2、污泥农用方法

污泥农用投资少，运行费用低，但存在重金属污染和寄生虫卵、病原菌、病毒深层次隐忧。在欧美等国，一方面鼓励循环利用；另一方面，对食品安全的关注则限制污泥农用。我国污泥农用也在许多地方进行过实验，但到目前还没有一家能够实现产业化运营。因此就世界范围看，污泥农用面临日趋严格的限制。

3、焚烧处理方法

焚烧是最彻底的污泥处理方法，它能使有机物全部碳化，杀死病原体，最大比例减量。但专门的污泥焚烧装置设备投资大，运营费用高，有二恶英排放等问题，高额费用发展中国家难以承受。但随着尾气处理技术的进步，在欧洲和日本污泥焚烧处理的量大幅度增加。

4、新兴的污泥干化处理方法

污泥干化处理是新兴的污泥处理技术，将收集到的污泥直接置入干燥设备进行干化处理，使污泥体积减少为原来的15％～20％，产出物性状稳定，无病原体。干化后的污泥可以用作肥料，还可经过二次处理制作成符合要求的替代能源。

针对目前污泥处理现状，需要研制出一种污泥无害化、能源化、规模化综合利用方法，不但能够解决严重的污染问题，同时还能够获得了可直接利用的、符合燃排标准的大量优质燃料，这也是本发明的宗旨所在。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种污泥衍生清洁燃料的制造方法，它是一种污泥无害化、能源化、规模化综合利用方法，不但能够解决严重的污染问题，同时还能够获得了可直接利用、并符合燃排标准的大量优质燃料。

为了实现上述目的本发明采取的技术方案是：一种污泥衍生清洁燃料的制造方法，是在污泥干化处理过程中增加了污泥好氧发酵及污泥调理、成品成型步骤，使经干燥***出来后直接成为符合燃排标准的洁净燃料，具体按照下述步骤操作，

步骤1)污泥预处理，将收集到的污泥放置到密封的污泥预储罐内进行搅拌；

步骤2)污泥好氧发酵，将步骤1)中搅拌好的污泥密封输送到密封的发酵罐内，同时添加除臭菌种和脱氮菌种，加氧搅拌6-8小时、同时控制温度在10-60℃进行好氧发酵；

步骤3)污泥调理，将步骤2)得到的发酵污泥密封输送到密封的调理罐内，同时添加固硫剂及稳定剂，通过搅拌混合；

步骤4)污泥脱水，经步骤3)调理后的污泥，进行脱水处理，分离出固相物与液相物，液相物通过水处理***达标后排放、固相物破碎待用；

步骤5)产品成型，将步骤4)得到的固相物进行产品成型；

步骤6)产品干燥，将步骤5)得到的成型产品进行干燥处理，得到污泥衍生洁净燃料成品，产生的泥粉回流到步骤5)继续进行产品成型。

为了使本发明更具环保性，所述步骤1)、5)及6)过程中添加生物除臭设备进行除臭处理。

为了使步骤2)中的菌种得到最快的生长速度，所述步骤2)中的控制温度最佳为26-32℃。

为了对进入密封的污泥预储罐的污泥臭气进行封闭、并且稀释污泥，实施所述步骤1)之前，先在污泥预储罐内注入占污泥重量50％的水。

本发明的有益效果是：本发明污泥衍生清洁燃料的制造方法，具有无害化和减量化最彻底的优点，不但解决了污泥严重的问题、并且做到了处理过程的无害化，同时还获得了大量的符合燃排标准的清洁燃料，通过能源化利用转化为相应的市场价值，从而作为弥补污泥的处理成本，降低污泥处理的总体成本。

附图说明

图1是本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

如图1所示的一种污泥衍生清洁燃料的制造方法，

步骤1)污泥预处理

将城市生活污水处理厂的含水率为80％-85％的污泥收集回来待用，首先在污泥预储罐内注入占污泥重量50％的水，然后将待用污泥统一卸载于密封的污泥预储罐内，通过搅拌***进行10分钟的搅拌。加水搅拌的益处在于：一方面，利用水对污泥的臭气进行封闭，阻止臭气的扩散；另一方面，对污泥进行稀释，有利于管道的密封输送。

在自卸车卸载污泥的工作环境中，增加生物除臭设备，对外泄的臭气进行分解，防止二次污染的产生。

步骤2)污泥好氧发酵

将上述步骤1)中搅拌好的污泥立即密封输送到密封的发酵罐内，并且在污泥到达发酵罐的同时、按发酵污泥重量的0.1％比例添加除臭菌种和脱氮菌种复合菌群，然后启动供氧***全程供氧及进行搅拌，加氧搅拌7小时(发酵时间)。为保证菌种能正常发挥作用，溶氧量至少达2毫克/升，发酵的控制温为30℃，因为温度高于60℃会导致细菌死亡，低于10℃细菌生长速度减慢或停止，但不会死亡。在26℃-32℃时菌种生长速度最快，故所述控制温度最佳为26-32℃。所述添加的复合菌群使用美国BIO-FORM L.L.C.生产的BZT、OBT“菌+酶”微生物制剂产品，产品成份为芽孢杆菌、酵母菌属、微球菌属、酶、营养剂等。

所以通过本步骤经过预处理的污泥，通过密封的传输设备，送达密封的污泥发酵罐，由于封闭式发酵的环境可以控制、臭气不外溢、不孳生蚊蝇，同时发酵过程不受天气影响，加上通风供氧及搅拌***的作用，确保物料通气充分，实现好氧发酵。好氧发酵对污泥中的有机质(包括含氮的有机质)进行分解为二氧化碳、水和少量的氨，因此臭味很小，从而达到对污泥进行除臭、脱氮的目的，为避免长时间发酵对污泥热值的损耗，因此采用6-8小时的短时间发酵；通过添加的复合菌群的生物化学作用进一步对污泥脱臭、脱氮；供氧***在发酵过程为污泥提供氧气，使发酵过程成为好氧发酵(厌氧发酵会引发恶臭)；搅拌***使污泥能与氧气充分接触，避免产生局部的厌氧发酵。

好氧发酵本身已是一个脱臭、脱氮的过程，同时加入除臭及脱氮菌种，加强对污泥的 脱臭、脱氮处理，使得产品燃烧达标排放。

步骤3)污泥调理

将步骤2)得到的发酵污泥密封输送到密封的调理罐内，同时添加固硫剂及稳定剂，通过搅拌10分钟混合，使其添加物与污泥充分混合。所述固硫剂主要成份为生石灰，是按污泥重量的5％比例加入。所述稳定剂主要由防腐剂、活性碳、煤粉及秸杆磨研粉组成的，是按污泥重量的15％比例加入。

所以通过本步骤添加主要成分为生石灰的固硫剂，使其与污泥发生化学反应，从而达到固硫的目的，为产品的合格燃排做好准备；同时还可加大污泥固相物的颗粒，便于机械脱水的顺利进行。添加的稳定剂，其防腐剂的作用在于稳定污泥的性状，防止污泥继续发酵，保存污泥的热值；活性碳及煤粉的作用是吸附污泥中的臭气，起到除臭作用的同时又可补充污泥在好氧发酵过程中损失的部分热值；秸杆磨研粉的作用在于增加污泥的纤维素，从而降低污泥的保水性，为下一步骤脱水的顺利实施提供条件，同时亦可提高产品的热值。搅拌***目的在于使污泥能与添加物充分混合。所以通过发酵的污泥，进入调理阶段，加入固硫剂与稳定剂，通过搅拌使其充分混合，从而进一步提高污泥的热值，提高污泥能源化利用的相市价值。添加的调理剂，还能有效脱除产品排放烟气中的二氧化硫。

步骤4)污泥脱水

将步骤3)调理后经改性、脱臭、脱氮的污泥，由污泥输送泵送入、蜗螺离心机，进行压滤脱水处理，在加压至16Mpa-18Mpa的状态下进行30-45分钟的机械脱水过程，本步骤选择加压最佳至16Mpa的状态下进行45分钟的机械脱水，产生的液相废水及含水率在40％的固相物，液相废水经水处理***达标排放，产生的固相物待用。压滤要求的室内温度不得低于5℃，否则会影响产品的脱水。

步骤5)产品成型

将步骤4)脱水得到减量后的固相物破碎后输送至产品成型设备进行产品成型，通过挤压成型设备，配以不同尺寸规格的模具，进行产品成型。虽然提供成型的污泥已进行脱臭、脱氮，为防止臭气的产生，针对性地设置相应的生物除臭设备，对成型过程中产生的臭气进行收集处理，微生物利用废气中的污染物作为能源，维持生命活动，并将其分解为CO₂、H₂O和其他无机盐类，从而使废气得以净化，经处理后的废气符合GB14554-93《恶臭污染物排放标准》。

步骤6)产品干燥

将步骤5)得到的成型产品输送至低温干燥***。将成型产品在托盆中均匀堆放至250mm厚，置于配置了温度调节装置的热风炉上方，热风炉四周和底部均密闭，从而迫使产生的热风只能穿过成型产品料层，从而产生烘干的效果，带走成型产品中的水分。此种穿流式的烘干，可充分带走物料内部的水份，防止物料产生“夹心”的现象，同时烘干效率高，防止热值的流失，高温烘干会带走污泥中的挥发分(Vad)，而挥发分及固定碳含量(Fcad)为污泥的主要热值来源。低温烘干可以降低烘干的成本，同时干燥的污泥本身已是易燃物料，低温的操作更符合安全生产的原则。烘干的温度保持在80-85℃之间，烘干时间为3-4小时，本步骤选择最佳温度80℃，烘干时间4小时，最终得到成品含水率在15％左右的污泥衍生洁净燃料。

本步骤利用穿流式烘干技术，使污泥充分吸收热源的热量，在保留热值的同时将水分蒸发掉，最后烘干成含水率在15％-20％之间的污泥衍生洁净燃料产品。为预防干燥过程中臭气的产生，配置生物除臭器，使热风炉产生的热风，经穿流式烘干机烘干机后进入生物除臭器净化排放，达到污染物综合排放标准的标准执行。

利用本发明一种污泥衍生清洁燃料的制造方法，最终得到的清洁燃料产品指标为的热值>3000大卡；水分15％～20％；落下强度78％；抗压强度400N/个；热稳定性TS+3>60％，TS+6>40％。经过大量试验证实，利用本发明制造的清洁燃料的燃烧排放标准，1)二恶英的排放，由于产生的清洁燃料本身已不含氯的成分，因此使用过程中，二恶英的排放已不存在问题；2)二氧化硫和二氧化碳的排放，由于清洁燃料为低碳产品，因此其二氧化硫和二氧化碳的排放均比燃煤产品的排放要低；3)氮化物的排放，本发明通过对污泥进行好氧发酵，同时添加脱氮菌种，使污泥脱氮，使其排放与煤相仿。

本发明污泥衍生清洁燃料的制造方法，具有无害化和减量化最彻底的优点，不但解决了污泥严重的问题、并且做到了处理过程的无害化，同时还获得了大量的符合燃排标准的清洁燃料，通过能源化利用转化为相应的市场价值，从而作为弥补污泥的处理成本，降低污泥处理的总体成本。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种污泥衍生清洁燃料的制造方法，其特征在于：按照下述步骤进行，

步骤1)污泥预处理，将收集到的污泥放置到密封的污泥预储罐内进行搅拌；

步骤2)污泥好氧发酵，将步骤1)中搅拌好的污泥密封输送到密封的发酵罐内，同时添加除臭菌种和脱氮菌种，加氧搅拌6-8小时、控制温度在10-60℃进行好氧发酵；

步骤3)污泥调理，将步骤2)得到的发酵污泥密封输送到密封的调理罐内，同时添加固硫剂及稳定剂，通过搅拌混合，其中，所述稳定剂主要由防腐剂、活性碳、煤粉及秸秆磨研粉组成的，是按污泥重量的15％比例加入；

步骤4)污泥脱水，经步骤3)调理后的污泥，进行脱水处理，分离出固相物与液相物，液相物通过水处理***达标后排放、固相物破碎待用；

步骤5)产品成型，将步骤4)得到的固相物进行产品成型；

步骤6)产品干燥，将步骤5)得到的成型产品进行干燥处理，得到污泥衍生洁净燃料成品，产生的泥粉回流到步骤5)继续进行产品成型。

2.按权利要求1所述的污泥衍生清洁燃料的制造方法，其特征在于：所述步骤1)、5)及6)过程中添加生物除臭设备进行除臭处理。

3.按权利要求1所述的污泥衍生清洁燃料的制造方法，其特征在于，所述步骤2)中的控制温度为26-32℃。

4.按权利要求1-3任一所述的污泥衍生清洁燃料的制造方法，其特征在于，实施所述步骤1)之前，先在污泥预储罐内注入占污泥重量50％的水。 

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