CN101376855A - 一种污泥合成燃料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种污泥合成燃料，所述的合成燃料中包括污泥、煤粉和植物纤维原料，所述的污泥包括生活污水处理排放所产生的污泥、河流淤泥、造纸工业处理过程中产生的污泥或者粪便，且所述污泥经过以下前处理：(1)在污泥中加入微生物菌剂进行处理；(2)经过步骤(1)处理后的污泥中再加入除味剂进行处理。本发明所述的污泥合成燃料中污泥进行前处理时，加入了微生物菌剂和除味剂进行处理，这样能将污泥中的金属及异味除去，使得该燃料燃烧时能减少对环境的污染。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种合成燃料，更具体的说，涉及的是一种污泥合成燃料及其制备方法，属于燃料领域。
背景技术
能源是人类赖以生存的必需条件，有史以来，人们在与自然界斗争中，对能源利用的研究始终是一项不可缺少的课题。我国目前仍是一个能源贫乏而分布不均，同时又污染比较严重的国家。
申请号为200410035895.9，名称为“城市垃圾合成燃料”的专利申请中公开了一种城市垃圾合成燃料，该申请中提供了一种城市垃圾合成燃料，包括粉碎后的生活垃圾80-150重量份，沥青6-10重量份，煤粉30-50重量份，燃料油1-6重量份。这些城市垃圾合成燃料，可充分利用生活垃圾中的可燃成分，消除了其对环境的污染。
申请号为200610113512.4，名称为“民用合成燃料”的专利申请中公开了一种民用合成燃料，由甲醇、汽油、轻油、乙醇、碳5、乙烷、丙酮、硝酸钾和高锰酸钾组成，得到的燃料比传统民用燃料热值高，燃烧更加充分彻底，无烟尘无PM，更为节能环保，同时使用安全，搬运方便。
申请号为200610019755.1，名称为“化工合成燃料”的专利申请中公开了一种化工合成燃料，由碳酸氢铵28-36％、氢氧化钠2-8％、高锰酸钾3-8％、乙醇26-3％、硫酸29-38％组成，通过化学反应成为气体燃料，本发明具有热值高、成本低的显著特点，是新的化工合成替代性燃料。
申请号为200610087465.0，名称为“一种合成燃料及其制备方法”的专利申请中公开了一种合成燃料及其制备方法，这种燃料是一种利用服装类废料和助剂加工成的合成燃料，燃烧所产生的热能不仅高于一般焦炭，合成燃料中添加的助剂，解决了有害气体的释放，而且解决了服装类废料的堆放废弃，利于环保。
申请号为96119861.3，名称为“合成燃料”的专利申请中公开了一种合成燃料，是一种液体燃料，由70％的轻质油，20％的混合碳四、3.7％丙酮、0.3％的二茂铁混合而成。本燃料可贮存在常压的容器中，在常温常压下即可气化，因此无需加压、预热、加装气化装置，即可点火使用。钢瓶、灶具通用。该合成燃料的操作使用与液化石油气相同。热值可达11218大卡。
申请号为94114254.X，名称为“纸浆废液合成燃料及其配制方法”的专利申请中提供了一种纸浆废液合成燃料，首先将胺法纸浆废液通过S B Y型泵用磁性过滤器清除液体介质中的金属杂物，输入到静态混合器中，再加入硝酸纤维素、硝酸正辛酯或硝酸环己酯、甲醇、丙酮、聚乙二醇辛基苯基醚、十二烷基醇酰胺或脂肪酸聚氧乙烯醚、乙醇，在静态混合器中经过混合、吸收、萃取、反应后，经300-400目筛网过滤再入反应釜切混，新燃料即成。这种新燃料，节约能源、易于生产、成本低，发展潜力大。
对于含有污泥的合成燃料，已有多种将污泥转化成为燃料的技术，其中包括：
专利ZL200410017577.X，名称为“一种超细污泥燃料及其生产方法”的专利中公开了一种超细污泥燃料及其生产方法，所述污泥燃料包括：(1)30-80重量份数的含水污泥，(2)0.001-50重量份数的煤粉；和(3)10-70重量份数的燃料油；其中，固体颗粒的平均粒径为20微米以下，是一种燃净率高，污染极小，成本低廉的洁净燃料。但是，该种超细污泥燃料中必须要入燃料油，随着资源的不断缺乏，这种超细污泥燃料在使用时也必然会受到一些限制。
专利申请CN200610011414.X，名称为“一种污泥燃料棒及其制备方法”的专利申请中公开了一种污泥燃料棒及其制备方法，该污泥燃料棒中含有脱水污泥、助燃剂、粘结剂、脱硫剂，其质量百分比：脱水污泥50-70％，助燃剂20-50％，粘结剂3-5％，脱硫剂5-10％。所述的助燃剂为粉煤灰、植物秸秆、谷物或煤中的任何一种。由于本事情通过焚烧有效地将污泥稳定化处置，也实现了植物秸秆、炉渣、煤渣和飞灰等固体废弃物的处置，达到了以废治废的作用，另一方面利用了污泥的热量，降低了添加剂的成功，但由于污泥属于废弃物，因此其中往往含有一些重金属，而且往往会有异味产生，这样就大大影响了燃料的质量。
专利申请CN200710004991.0，名称为“利用污泥生产固体燃料的方法”的专利申请中公开了一种利用污泥生产固体燃料的方法，该方法是将生物质高温炭化后通入水蒸气成为表面积较高的生物质亚活性炭，与污水混和，污水中的污染物被吸附到生物质活性炭中。本申请可有效去除重金属和色度以及一些难降解有机物，可对污泥进行再利用，污泥处理成本低。
综上所述，现有技术的合成燃料中，不管是固体燃料还是气体、液体燃料或气体燃料，都必须在其中加入有机易燃物质，在增加了生产成本的同时，还给运输及贮存带来了一定的麻烦，有鉴于此，特提出此发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种合成燃料。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种污泥合成燃料，所述的合成燃料中包括污泥、煤粉和植物纤维原料，所述的污泥包括生活污水处理排放所产生的污泥、河流淤泥、造纸工业处理过程中产生的污泥或者粪便，且所述污泥经过以下前处理：
(1)在污泥中加入微生物菌剂进行处理；
(2)经过步骤(1)处理后的污泥中再加入除味剂进行处理。
本发明所述的除味剂包括十二烷基二甲基苄基氯化铵或者十二烷基二甲基苄基溴化铵。
本发明所述的微生物菌剂中包括噬金属菌和噬非金属菌。
本发明中，在进行前处理前，当污泥中的金属含量和非金属含量符合国家标准GB 18918-2002时，所述微生物菌剂的加入量为每千克污泥中加入0.05-0.2mg微生物菌剂，优选所述微生物菌剂的加入量为每千克污泥中加入0.1mg微生物菌剂。
本发明所述的除味剂的加入量根据污泥中的菌群数量来确定，当污泥中的菌群数量为10万cfu/克-100万cfu/克时，除味剂的加入量为每千克污泥0.02-0.04mg，优选所述除味剂的加入量为每千克污泥0.03mg；当污泥中的菌群数量少于10万cfu/克时，除味剂的加入量为每千克污泥0.05-0.15mg，优选所述除味剂的加入量为每千克污泥0.01mg。
本发明所述的污泥合成燃料包括
经所述前处理后得到的污泥： 5-100重量份；
煤粉： 5-50重量份；
植物纤维原料： 5-50重量份；
本发明所述的污泥合成燃料的组成包括：
经所述前处理后得到的污泥： 30-100重量份；
煤粉： 10-50重量份；
植物纤维原料： 10-50重量份；
本发明所述的污泥合成燃料的组成包括：
经所述前处理后得到的污泥： 50-100重量份；
煤粉： 20-50重量份；
植物纤维原料： 20-50重量份。
本发明中十二烷基二甲基苄基氯化铵或者十二烷基二甲基苄基溴化铵，属非氧化性杀菌剂，具有广谱、高效的杀菌灭藻能力，能有效地控制水中菌藻繁殖和粘泥生长，并具有良好的粘泥剥离作用和一定的分散、渗透作用，同时具有一定的去油、除臭能力和缓蚀作用。且这两种物质毒性小，无积累性毒性，并易溶于水，并不受水硬度影响，因此广泛应用于石油、化工、电力、纺织等行业的循环冷却水***中，用以控制循环冷却水***菌藻滋生，对杀灭硫酸盐还原菌有特效。。
本发明的另一目的在于提供一种合成燃料的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种制备所述污泥合成燃料的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(1)将污泥进行前处理，得到经过前处理后的污泥；
(2)将污泥、煤粉和植物纤维原料进行混合，形成原料混合物；
(3)将所述的原料混合物进行研磨，过筛，再进行晾干或者烘干，得到所述的合成燃料。
本发明所述的前处理包括：
1)在污泥中加入微生物菌剂进行处理；
2)经过步骤1)处理后的污泥中再加入除味剂进行处理。
本发明所述的步骤1)所述的处理在常温下进行4-6天；步骤2)所述的处理在常温下进行1-2天。
本发明所述的前处理在密闭型生化处理池中进行。
现有技术中以污泥为原料制备合成燃料时，一般都没有对污泥进行前处理，这样不可避免的导致了如下一些问题：
1、由于所述的污泥包括生活污水处理排放所产生的污泥、河流淤泥、造纸工业处理过程中产生的污泥或者粪便，污泥中一般都会含有一些重金属等污染物质，在将污泥制备成燃料产品后，燃烧过程中会产生一些有毒气体等，从而对环境造成了污染。
2、由于污泥通常都是长期积累而成的，其中通常会含有一些微生物菌群，会产生异味，比如臭味，刺激性气味等，这样的话，如果不将异味去除，将含有污泥的燃料进行燃烧时同样也会产生异味，这样会对空气造成很大的污染。
针对这些问题，本发明中作为合成燃料主要成分的污泥，在进行原料混合前对污泥进行前处理，以达到除去污泥中的重金属和消除污泥的异味的目的，从而保证了所述合成燃料的燃烧质量，而且对环境不会产生危害。
在进行前处理前，当污泥中的金属含量和非金属含量符合国家标准GB18918-2002时，所述微生物菌剂的加入量为每千克污泥中加入0.05-0.2mg微生物菌剂，优选所述微生物菌剂的加入量为每千克污泥中加入0.1mg微生物菌剂。
本发明所述的除味剂的加入量根据污泥中的菌群数量来确定，当污泥中的菌群数量为10万cfu/克-100万cfu/克时，除味剂的加入量为每千克污泥0.02-0.04mg，优选所述除味剂的加入量为每千克污泥0.03mg；当污泥中的菌群数量少于10万cfu/克时，除味剂的加入量为每千克污泥0.05-0.15mg，优选所述除味剂的加入量为每千克污泥0.01mg。
在将污泥进行前处理后，将所述合成燃料各种原料进行混合，使各种原料混合均匀，为了保证燃料燃烧完全充分，需要将原料混合物进行研磨，使得固体颗粒变小，其固体颗粒的平均粒径为10-20微米最好。
将原料混合物进行研磨后，由于燃料中的各成分中的含水量不一，为了防止水分含量过高从而影响合成燃料成品的燃烧质量，将研磨后的原料混合物进行筛选，把不合格的产物除去，最后再进行常温条件下晾干或者在40-60℃的条件下进行烘干即可得到本发明所述的污泥合成燃料产品。
本发明所述的微生物菌剂是指能大量降解污泥中金属和非金属的微生物菌剂，所述的微生物菌剂包括氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)，氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxidans)，脱氮硫杆菌(Thiobacillus)，硫化叶菌(Sulfolobus)等。微生物菌剂中包括上述微生物菌中的一种或一种以上的组合，根据污泥中所含有的金属和非金属的量进行加入，在这些细菌的作用下，污泥中难溶性的金属硫化物可以变成可溶性的金属硫酸盐，通过固液分离达到去除重金属和非金属的目的。
本发明所述的植物纤维原料包括稻草，麦草、芦苇、甘蔗渣、玉米秆、棉秆、毛竹、龙须草、剑麻、桑皮、坚果壳等。
本发明的有益效果是：本发明中的污泥合成燃料包括经过前处理的污泥、煤粉和植物纤维原料，污泥进行前处理时，加入了微生物菌剂，这样能将污泥中的金属和非金属除去一大部分，使得该燃料燃烧时能减少污染。现有技术中，由于煤中一般都还有硫，在其燃烧时会产生二氧化硫气体，造成环境污染，而本发明通过将污泥与煤进行结合，造纸处理的污泥中一般都含有碱性化学物质，这样煤燃烧所产生的二氧化硫与污泥中的碱发生反应，生成了盐，从而减少了对环境的污染。另外，在对污泥处理中，还包括化学处理的过程，能除去燃烧时燃料产生的异味，从而减少对环境的空气污染。
具体实施方式
实施例1
一种污泥合成燃料，所述的污泥合成燃料中包括污泥、煤粉和植物纤维原料，所述的污泥包括生活污水处理排放所产生的污泥、河流淤泥、造纸工业处理过程中产生的污泥或者粪便，且所述污泥经过以下前处理：
(1)在污泥中加入微生物菌剂进行处理；当污泥中的金属含量和非金属含量符合国家标准GB 18918-2002时，所述微生物菌剂的加入量为每千克污泥中加入0.1mg微生物菌剂，常温下处理时间为4天。
(2)经过步骤(1)处理后的污泥中再加入除味剂十二烷基二甲基苄基氯化铵或者十二烷基二甲基苄基溴化铵进行处理。所述的除味剂的加入量根据污泥中的菌群数量来确定，当污泥中的菌群数量为10万cfu/克-100万cfu/克时，除味剂的加入量为每千克污泥0.03mg，常温下处理1天。
所述的污泥合成燃料包括：
经所述前处理后得到的污泥： 50kg；
煤粉： 20kg；
植物纤维原料(稻草)： 30kg。
所得到的污泥合成燃料经检测得到的质量指标如下：
表1 污泥合成燃料经检测得到的质量指标
实施例2
一种污泥合成燃料，所述的污泥合成燃料中包括污泥、煤粉和植物纤维原料，所述的污泥包括生活污水处理排放所产生的污泥、河流淤泥、造纸工业处理过程中产生的污泥或者粪便，且所述污泥经过以下前处理：
(1)在污泥中加入微生物菌剂进行处理；当污泥中的金属含量和非金属含量符合国家标准GB 18918-2002时，所述微生物菌剂的加入量为每千克污泥中加入0.2mg微生物菌剂，常温下处理时间为5天。
(2)经过步骤(1)处理后的污泥中再加入除味剂十二烷基二甲基苄基氯化铵或者十二烷基二甲基苄基溴化铵进行处理。所述的除味剂的加入量根据污泥中的菌群数量来确定，当污泥中的菌群数量为10万cfu/克-100万cfu/克时，除味剂的加入量为每千克污泥0.02mg，常温下处理1.5天。
所述的污泥合成燃料包括：
经所述前处理后得到的污泥：100kg；
煤粉： 5kg；
植物纤维原料(麦草)： 5kg。
所得到的污泥合成燃料的燃烧产物如表2所示：
表2 合成燃料燃烧产物的分析数据
实施例3
一种污泥合成燃料，所述的污泥合成燃料中包括污泥、煤粉和植物纤维原料，所述的污泥包括生活污水处理排放所产生的污泥、河流淤泥、造纸工业处理过程中产生的污泥或者粪便，且所述污泥经过以下前处理：
(1)在污泥中加入微生物菌剂进行处理；当污泥中的金属含量和非金属含量符合国家标准GB 18918-2002时，所述微生物菌剂的加入量为每千克污泥中加入0.05微生物菌剂，常温下处理时间为6天。
(2)经过步骤(1)处理后的污泥中再加入除味剂十二烷基二甲基苄基氯化铵或者十二烷基二甲基苄基溴化铵进行处理。所述的除味剂的加入量根据污泥中的菌群数量来确定，污泥中的菌群数量少于10万cfu/克时，除味剂的加入量为每千克污泥0.05mg，常温下处理2天。
所述的污泥合成燃料包括：
经所述前处理后得到的污泥：30kg；
煤粉： 30kg；
植物纤维原料(芦苇)： 40kg。
所得到的合成燃料燃烧后，对残留的灰分进行检测，结果如表3所示，
表3 对燃料燃烧后的灰分进行检测结果
实施例4
一种污泥合成燃料，所述的污泥合成燃料中包括污泥、煤粉和植物纤维原料，所述的污泥包括生活污水处理排放所产生的污泥、河流淤泥、造纸工业处理过程中产生的污泥或者粪便，且所述污泥经过以下前处理：
(1)在污泥中加入微生物菌剂进行处理；当污泥中的金属含量和非金属含量符合国家标准GB 18918-2002时，所述微生物菌剂的加入量为每千克污泥中加入0.1mg微生物菌剂，常温下处理时间为4天。
(2)经过步骤(1)处理后的污泥中再加入除味剂十二烷基二甲基苄基氯化铵或者十二烷基二甲基苄基溴化铵进行处理。所述的除味剂的加入量根据污泥中的菌群数量来确定，当污泥中的菌群数量少于10万cfu/克时，除味剂的加入量为每千克污泥0.15mg，常温下处理1天。
所述的污泥合成燃料包括：
经所述前处理后得到的污泥：5kg；
煤粉： 50kg；
植物纤维原料(玉米秆)： 50kg。
实施例5
一种污泥合成燃料，所述的污泥合成燃料中包括污泥、煤粉和植物纤维原料，所述的污泥包括生活污水处理排放所产生的污泥、河流淤泥、造纸工业处理过程中产生的污泥或者粪便，且所述污泥经过以下前处理：
(1)在污泥中加入微生物菌剂进行处理；当污泥中的金属含量和非金属含量符合国家标准GB 18918-2002时，所述微生物菌剂的加入量为每千克污泥中加入0.2mg微生物菌剂，常温下处理时间为5天。
(2)经过步骤(1)处理后的污泥中再加入除味剂十二烷基二甲基苄基氯化铵或者十二烷基二甲基苄基溴化铵进行处理。所述的除味剂的加入量根据污泥中的菌群数量来确定，当污泥中的菌群数量为10万cfu/克-100万cfu/克时，除味剂的加入量为每千克污泥0.04mg，常温下处理时间为1天。
所述的污泥合成燃料包括：
经所述前处理后得到的污泥：60kg；
煤粉： 20kg；
植物纤维原料(棉秆)：5kg。
实施例6
一种污泥合成燃料，所述的污泥合成燃料中包括污泥、煤粉和植物纤维原料，所述的污泥包括生活污水处理排放所产生的污泥、河流淤泥、造纸工业处理过程中产生的污泥或者粪便，且所述污泥经过以下前处理：
(1)在污泥中加入微生物菌剂进行处理；当污泥中的金属含量和非金属含量符合国家标准GB 18918-2002时，所述微生物菌剂的加入量为每千克污泥中加入0.05mg微生物菌剂，常温处理时间为6天。
(2)经过步骤(1)处理后的污泥中再加入除味剂十二烷基二甲基苄基氯化铵或者十二烷基二甲基苄基溴化铵进行处理。所述的除味剂的加入量根据污泥中的菌群数量来确定，当污泥中的菌群数量为10万cfu/克-100万cfu/克时，所述除味剂的加入量为每千克污泥0.03mg，常温下处理时间为2天。
所述的污泥合成燃料包括：
经所述前处理后得到的污泥：80kg；
煤粉： 10kg；
植物纤维原料(甘蔗渣)： 20kg。
实施例7
一种污泥合成燃料，所述的污泥合成燃料中包括污泥、煤粉和植物纤维原料，所述的污泥包括生活污水处理排放所产生的污泥、河流淤泥、造纸工业处理过程中产生的污泥或者粪便，且所述污泥经过以下前处理：
(1)在污泥中加入微生物菌剂进行处理；当污泥中的金属含量和非金属含量符合国家标准GB 18918-2002时，所述微生物菌剂的加入量为每千克污泥中加入0.05-0.2mg微生物菌剂，优选所述微生物菌剂的加入量为每千克污泥中加入0.1mg微生物菌剂。
(2)经过步骤(1)处理后的污泥中再加入除味剂十二烷基二甲基苄基氯化铵或者十二烷基二甲基苄基溴化铵进行处理。所述的除味剂的加入量根据污泥中的菌群数量来确定，当污泥中的菌群数量为10万cfu/克-100万cfu/克时，除味剂的加入量为每千克污泥0.02mg。
所述的污泥合成燃料包括：
经所述前处理后得到的污泥：90kg；
煤粉： 15kg；
植物纤维原料(坚果壳)：40kg。
Claims (10)
1、一种污泥合成燃料，其特征在于，所述的污泥合成燃料中包括污泥、煤粉和植物纤维原料，所述的污泥包括生活污水处理排放所产生的污泥、河流淤泥、造纸工业处理过程中产生的污泥或者粪便，且所述污泥经过以下前处理：
(1)在污泥中加入微生物菌剂进行处理；
(2)经过步骤(1)处理后的污泥中再加入除味剂进行处理。
2、根据权利要求1所述的污泥合成燃料，其特征在于，所述的除味剂包括十二烷基二甲基苄基氯化铵或者十二烷基二甲基苄基溴化铵。
3、根据权利要求1所述的污泥合成燃料，其特征在于，所述的微生物菌剂中包括噬金属菌和噬非金属菌。
4、根据权利要求3所述的污泥合成燃料，其特征在于，在进行前处理前，当污泥中的金属含量和非金属含量符合国家标准GB 18918-2002时，所述微生物菌剂的加入量为每千克污泥中加入0.05-0.2mg微生物菌剂，优选所述微生物菌剂的加入量为每千克污泥中加入0.1mg微生物菌剂。
5、根据权利要求2所述的污泥合成燃料，其特征在于，所述的除味剂的加入量根据污泥中的菌群数量来确定，当污泥中的菌群数量为10万cfu/克-100万cfu/克时，除味剂的加入量为每千克污泥0.02-0.04mg，优选所述除味剂的加入量为每千克污泥0.03mg；当污泥中的菌群数量少于10万cfu/克时，除味剂的加入量为每千克污泥0.05-0.15mg，优选所述除味剂的加入量为每千克污泥0.01mg。
6、根据权利要求1所述的污泥合成燃料，其特征在于，
所述的污泥合成燃料包括：
经所述前处理后得到的污泥： 5-100重量份；
煤粉： 5-50重量份；
植物纤维原料： 5-50重量份；
优选所述的污泥合成燃料的组成包括：
经所述前处理后得到的污泥： 30-100重量份；
煤粉： 10-50重量份；
植物纤维原料： 10-50重量份；
更优选所述的污泥合成燃料的组成包括：
经所述前处理后得到的污泥： 50-100重量份；
煤粉： 20-50重量份；
植物纤维原料： 20-50重量份。
7、一种制备权利要求1-6中任意一项所述的污泥合成燃料的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(1)将污泥进行前处理，得到经过前处理后的污泥；
(2)将污泥、煤粉和植物纤维原料进行混合，形成原料混合物；
(3)将所述的原料混合物进行研磨，过筛，再进行晾干或者烘干，得到所述的合成燃料。
8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的前处理包括：
1)在污泥中加入微生物菌剂进行处理；
2)经过步骤1)处理后的污泥中再加入除味剂进行处理。
9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤1)所述的处理在常温下进行4-6天；步骤2)所述的处理在常温下进行1-2天。
10、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的前处理在密闭型生化处理池中进行。
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