CN102887615A - 废弃物衍生燃料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种废弃物衍生燃料的制备方法，其包括提供纤维质污泥，加入微生物菌、膨松剂以及微生物发酵促进剂于预定比例的混料进行掺杂并均匀混合，将均匀混合后的混料及纤维质污泥进行一段发酵时间，以形成固态废弃物燃料。

Description

废弃物衍生燃料的制备方法
技术领域
本发明是关于一种废弃物衍生燃料的制备方法，尤其指一种由提供纤维质污泥为主体制备废弃物衍生燃料的制备方法。
背景技术
纤维质污泥，如纸浆污泥是造纸过程中所产生的废水，经过沉淀并脱水处理后所产生的污泥。而过去纸浆污泥属于R类的再利用废弃物项目，部分清运业者将纸浆污泥在未经处理下作为土方，用以任意堆弃或作为建筑填方的用途，以收取高额清运费用。但由于此种土方对地基不具支撑力，故易造成工程坍塌危险。此外，未经过处理的纸浆污泥，于不良堆积场所置放时，易因厌氧发酵产生臭味与废水，对环境亦容易造成污染。
现今对纸浆污泥的处理方式，主要计有：以焚化方式回收热能、添加混合料制成水泥砖等建筑用材料(如中国台湾专利公开案号：TW201043590)、添加混合料制成栈板(如中国台湾专利案号：TW499330)、以堆肥方式制成有机肥料(如中国台湾专利案号：TW587069、日本公开专利公报：2000-072581)等等。
目前全球能源短缺的问题，提倡利用可再生能源成为积极发展的目标，就纤维质污泥而言，其中含有大量的纤维质成分，用于作为燃料，不仅解决废弃物的处理问题亦可达到高效率能源的应用。而目前作为替代能源系将纸浆污泥直接投入燃烧炉燃烧，或将纸浆污泥以微波或烘烤加热等外加能源方式干燥后投入燃烧炉等处理方式。
针对上述将纸浆污泥直接投入燃烧炉燃烧处置方式，目前的技术缺点包括：
(1)直接投入锅炉燃烧容易造成燃烧炉管路爆管或炉体寿命缩减，且污泥含水率过高，直接投入燃烧炉进行处理时，会于燃烧过程中产生大量蒸气，使燃烧炉压力负载过高，或因长时间的高温氧化反应造成管路锈蚀爆管，轻则花费巨额维修费用，重则造成工安与人身的安全问题；
(2)需要添加大量燃油辅助燃烧，一般纸浆污泥依干燥机的处理能力，约有百分之七十到九十的含量为水，故投入到燃烧炉燃烧时，若不辅以大量燃油辅助燃烧，将使燃烧炉熄炉，外加燃油不仅耗费成本，且十分不具环保概念；以及
(3)燃烧过程中易使燃烧炉温度下降或造成燃烧不稳定，使汽电共生设备产生蒸气压力不足，无法有效驱动***运作。
如上所述，将纸浆污泥以外加能源方式干燥后，投入燃烧炉目前的技术缺点如下：
(1)高能源消耗，不论使用电力加热、窑炉烘烤、真空低温干燥、减压干燥、微波干燥、或滚动搅拌干燥等方式，以降低污泥的含水率，皆大量需要外部能源的施加，不具节能或成本效益；
(2)干燥***属于机电整合设备，设备建置与维护成本高；
(3)高操作成本，除干燥***附加的费用外，另增加上下料所需的车辆动力使用；
(4)处理量易受限制，除带式窑炉与带式微波干燥炉外，均属于批次生产设备，不仅单次处理容积受限制，上下料的操作工序亦繁多；以及
(5)当批处理量大时，可能产生不均匀干燥的现象，若以外部能源施加进行干燥处理，容易因质传与热传不均匀而造成外面干、里面湿的干燥不均匀状况，不仅影响干燥结果，更可能造成燃料使用上的问题。
因此，目前亟需一种在制作过程中可降低能源消耗、成本低、及大量生产的废弃物衍生燃料制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废弃物衍生燃料的制备方法，能将纤维质污泥掺杂适当的混料后，通过混料中的微生物菌发酵所提供热能，可自污泥整体包含内部与外部同时进行干燥，降低其含水量并调整其燃值，使所制备的废弃物衍生燃料后续更适合于锅炉或焚化炉等燃烧炉应用。
为实现上述目的，本发明提供的废弃物衍生燃料的制备方法，包括下列步骤：
提供一纤维质污泥；
加入一混料，该混料包括一微生物菌、一膨松剂以及一微生物发酵促进剂于一预定比例进行掺杂于该纤维质污泥中并均匀混合；
将该均匀混合后的混料及该纤维质污泥进行一发酵时间，以形成一固态废弃物燃料；
其中，该预定比例为该微生物菌掺杂于纤维质污泥的比例为0.002至1重量百分比之间；该膨松剂掺杂于纤维质污泥的比例为1.5至35重量百分比之间；该微生物发酵促进剂掺杂于纤维质污泥的比例为小于10重量百分比；以及该发酵时间为三天至三十天。
所述的制备方法，其中，该纤维质污泥为纸浆污泥或含木质纤维废弃物。
所述的制备方法，其中，该微生物菌包含放线菌、链霉菌诺卡式菌或其组合的好氧性微生物菌。
所述的制备方法，其中，该微生物菌为一含有微生物菌的液态混合物，其中该微生物菌的含量为1×1010CFU/g以上。
所述的制备方法，其中，该膨松剂为包含木屑、木渣、稻草、稻杆、稻壳、米糠、玉米梗、玉米杆、含植物纤维、微生物菌可分解纤维的小屑末或其组合。
所述的制备方法，其中，该微生物发酵促进剂包含蔗糖、米糠或醣类有机质。
所述的制备方法，其中，该微生物菌掺杂于纤维质污泥的比例为0.005至0.2重量百分比之间。
所述的制备方法，其中，该膨松剂掺杂于纤维质污泥的比例为5至20重量百分比之间。
所述的制备方法，其中，该微生物发酵促进剂掺杂于纤维质污泥的比例为0.2至0.6重量百分比之间。
所述的制备方法，其中，该发酵时间为七天至二十天。
所述的制备方法，其中，该固态废弃物燃料的含水率为小于百分之五十。
所述的制备方法，其中，包括有一造粒的步骤，该造粒步骤是将该固态废弃物燃料制成固态棒状或锭状的燃料。
所述的制备方法，其中，该固态废弃物燃料经该造粒步骤后，其含水率为百分之二十以下。
相较于传统未经干燥工艺而将纤维质污泥直接投入燃烧炉的处置，以本发明所制成的废弃物衍生燃料所解决的问题及带来的优点包含：
(1)降低投入燃烧炉的纤维质污泥或燃料的含水率，降低机台损坏或维修的可能；
(2)减少或避免额外辅助燃油的使用，降低燃烧成本，同时兼具环保效果；
(3)使燃烧炉的燃烧效果稳定，以利用于汽电共生***操作；以及
(4)提升投入燃烧炉的纤维质污泥或废弃物衍生燃料的燃值，以有效达成此类废弃物的再利用。
另相较于纤维质污泥经过外加能源方式干燥后直接投入燃烧炉的处置，以本发明所制成的燃料所解决的问题及带来的优点包含：
(1)以微生物发酵所产生的热能进行干燥，无外加能源使用的需求；
(2)由微生物具发酵所产生的热能，能由纤维质污泥整体的内部与外部同时进行加热，减少受质传或热传影响的外干内湿现象，使干燥均匀化；
(3)由微生物菌进行发酵后的纤维质污泥，经过生物分解后，能细化纤维质污泥中纤维组织，提升燃烧的效果；
(4)掺杂于纤维质污泥中的混料能依需求调整制成的燃料特性，同时增强可燃性与燃烧时间；以及
(5)经微生物菌发酵后的纤维质污泥，味道由原来的刺鼻恶臭味(无论干燥与否)转为与一般土壤相同的味道，对现场操作与环境的可接受性较佳。
附图说明
图1是本发明将纤维质污泥应用于废弃物衍生燃料制作的流程图。
具体实施方式
本发明提供的废弃物衍生燃料的制备方法，其不需要由外加能源即能获得良好干燥效果，特别是，制得废弃物衍生燃料(Refuse Derived Fuel)分类中，称为「第五类废弃物衍生燃料(RDF-5)」的燃料，其主要应用于固体燃料锅炉取代煤炭，或可与煤炭进行混烧。
因此，根据本发明废弃物衍生燃料的制备方法，其包括下列步骤：
提供纤维质污泥；加入一混料，混料包括微生物菌、膨松剂以及微生物发酵促进剂于预定比例进行掺杂于纤维质污泥中并均匀混合；将均匀混合后的混料及纤维质污泥进行一段发酵时间，以形成固态废弃物燃料。
本发明纤维质污泥是指一般事业废弃物中所产生含纤维质的污泥，较佳可为纸浆污泥或含木质纤维废弃物等等。
本发明中掺杂的混料包括微生物菌、膨松剂，及微生物发酵促进剂。
其中，微生物菌的作用为在快速进行发酵程序中提供干燥热能来源，微生物菌可包含放线菌、链霉菌诺卡式菌、或其组合的好氧性微生物菌等等；或可依需求选择为含有微生物菌的液态混合物，其含量为1×1010CFU/g以上(菌落形成单位，colony-forming unit)。微生物掺杂于纤维质污泥的比例为0.002至1重量百分比之间，较佳地，为0.005至0.2重量百分比之间。
再者，膨松剂的作用在于：(1)增加纤维质污泥内部的透气性；(2)作为微生物菌的发酵养分；以及(3)在搅拌程序中，能有效地将纤维质污泥由大团块黏土形式，变更为小团块细化蓬松结构。膨松剂可为包含木屑、木渣、稻草、稻杆、稻壳、米糠、玉米梗、玉米杆、含植物纤维、微生物菌可分解纤维的小屑末、或其组合等等。膨松剂掺杂于纸浆污泥的比例为1.5至35重量百分比之间，较佳地，为5至20重量百分比之间。
再者，微生物发酵促进剂的作用为提供微生物初期成长的营养源。微生物发酵促进剂可包含蔗糖、米糠或醣类有机质等等。微生物发酵促进剂掺杂于纸浆污泥的比例为小于10重量百分比，较佳地，为0.2至0.6重量百分比之间。
本发明中混料的掺杂方式，可依不同需求予以调整，包含以机械混合方式，例如使用铲车等机具将纤维质污泥与掺杂混料逐层堆放、堆放于堆肥道或空地处以翻堆机具进行混合处理、大型搅拌机中进行混合搅拌、或上述方式的组合使用等等，其中搅拌的动作可在反应进行中任一时点进行。其发酵时间为三天至三十天，较佳地，为七天至二十天。
本发明进行微生物菌发酵后的固态废弃物燃料，其含水率可降至百分之六十到二十，较佳为百分之五十以下，加上混合掺杂混料提升燃值，已具有提供燃烧炉稳定操作的燃料条件。
本发明可还包括一造粒步骤，依不同客户与应用需求，可通过此造粒步骤使纤维质污泥定型，以利一般业者操作运送与后续应用效果提升，其造粒步骤为将上述固态废弃物燃料依不同事业场所所需燃料的型态，以造粒机进行造粒定型处理，制成固态棒状或锭状等燃料，即为废弃物衍生燃料RDF-5。此外，提高火料产品于各不同应用场所的操作便利性与产品销售的价格。且经造粒步骤后，其含水率可达百分之二十以下。
根据本发明的具体实施例，将更详细地说明本发明的功效。
请参阅1，废弃物衍生燃料的制备方法，其包括：提供纤维质污泥；加入一混料，混料包括微生物菌、膨松剂以及微生物发酵促进剂于预定比例进行掺杂于纤维质污泥中并均匀混合；将均匀混合后的混料及纤维质污泥进行一段发酵时间，以形成固态废弃物燃料；以及，还包括有一造粒的步骤，该造粒步骤是将该固态废弃物燃料制成固态棒状或锭状的燃料。
微生物菌包含放线菌、链霉菌诺卡式菌、或其组合的好氧性微生物菌等等，可为含有微生物菌的液态混合物，其含量为1×1010CFU/g以上(菌落形成单位，colony-forming unit)。微生物掺杂于纤维质污泥的比例为0.002至1重量百分比之间，较佳地，为0.005至0.2重量百分比之间。
膨松剂可为包含木屑、木渣、稻草、稻杆、稻壳、米糠、玉米梗、玉米杆、含植物纤维、微生物菌可分解纤维的小屑末、或其组合等等。膨松剂掺杂于纸浆污泥的比例为1.5至35重量百分比之间，较佳地，为5至20重量百分比之间。
微生物发酵促进剂的作用为提供微生物初期成长的营养源，微生物发酵促进剂可包含蔗糖、米糠或醣类有机质等等。微生物发酵促进剂掺杂于纸浆污泥的比例为小于10重量百分比之间，较佳地，为0.2至0.6重量百分比之间。
本发明中混料的掺杂方式，包含以铲车等机具将纤维质污泥与掺杂混料逐层堆放、堆放于堆肥道或空地处以翻堆机具进行混合处理、大型搅拌机中进行混合搅拌、或上述方式的组合使用等等，其中搅拌的动作可在反应进行中任一时点进行。其发酵时间为三天至三十天，较佳地，为七天至二十天。
本发明进行微生物菌发酵后的固态废弃物燃料，其固态废弃物燃料的含水率为小于百分之五十。
实施例1
将十四公吨含水率百分之八十至百分之百的纤维质污泥(例如纸浆污泥)，掺杂一点五公斤的微生物菌、一公吨木屑及六十公斤米糠的混料，于大型搅拌机中进行混合搅拌三十分钟，并置于空地上每三天以翻堆机或铲车进行翻堆处理，十天后原纸浆污泥制备成含水率为百分之三十五。
在本实施例中的微生物菌为使用放线菌，亦可依需要选择使用链霉菌诺卡式菌、放线菌及链霉菌诺卡式菌的组合、或其它好氧性微生物菌，皆能达成本实施例中，将微生物菌作为发酵程序并以提供干燥热能的来源。
承前，在本实施例中的膨松剂为使用木屑，亦可依需要选择使用木渣、稻草、稻杆、稻壳、米糠、玉米梗、玉米杆、含植物纤维、微生物菌可分解纤维的小屑末、或前述的组合等，其目的在于增加纤维质污泥内部的透气性，并可作为微生物菌的发酵养分，也可在搅拌程序中有效地将纤维质污泥由大团块黏土形式，以变更为小团块细化蓬松结构。再者，在本实施例中亦有使用米糠作为微生物发酵促进剂，其的作用为提供微生物初期成长的营养源，因此也可依需求而选择使用蔗糖或醣类等有机质。
实施例2
如上述实施例1的方法所制的固态废弃物燃料，更进一步利用造粒机进行造粒后，所制成的废弃物衍生燃料RDF-5，其含水率可达百分之十五以下，燃值相较于外加能源干燥的纸浆污泥燃料提升约百分之十五。
如实施例2所制成的废弃物衍生燃料与锅炉煤炭的燃烧测试结果，如以下表1所示。
其中低位发热量为每公斤二千七百四十仟卡，相同测试的对照组一般锅炉燃烧的煤炭低位发热量为每公斤五千二百一十仟卡，若以相同二氧化碳排放量来计算，实施例废弃物衍生燃料的发热量较煤炭高约百分之十六，若以相同发热量来看，实施例废弃物衍生燃料的二氧化碳排放量较煤炭减少百分之十四。在现今讲求碳排放的环境保护条件来看，实施例的废弃物衍生燃料可于需燃烧煤炭的燃烧炉中发挥相当的替代成效，唯其所产生的灰份较煤炭为高，但若将后续产生的灰份导入如水泥、建材等制备再利用，对环境的冲击亦能减少。
上述实施例仅为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请的权利要求范围所述为准，而非仅限于上述实施例。
表1
Figure BDA0000076727010000081

Claims (13)

1.一种废弃物衍生燃料的制备方法，包括下列步骤：
提供一纤维质污泥；
加入一混料，该混料包括一微生物菌、一膨松剂以及一微生物发酵促进剂于一预定比例进行掺杂于该纤维质污泥中并均匀混合；
将该均匀混合后的混料及该纤维质污泥进行一发酵时间，以形成一固态废弃物燃料；
其中，该预定比例为该微生物菌掺杂于纤维质污泥的比例为0.002至1重量百分比之间；该膨松剂掺杂于纤维质污泥的比例为1.5至35重量百分比之间；该微生物发酵促进剂掺杂于纤维质污泥的比例为小于10重量百分比；以及
该发酵时间为三天至三十天。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，该纤维质污泥为纸浆污泥或含木质纤维废弃物。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，该微生物菌包含放线菌、链霉菌诺卡式菌或其组合的好氧性微生物菌。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，该微生物菌为一含有微生物菌的液态混合物，其中该微生物菌的含量为1×1010CFU/g以上。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，该膨松剂为包含木屑、木渣、稻草、稻杆、稻壳、米糠、玉米梗、玉米杆、含植物纤维、微生物菌可分解纤维的小屑末或其组合。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，该微生物发酵促进剂包含蔗糖、米糠或醣类有机质。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其中，该微生物菌掺杂于纤维质污泥的比例为0.005至0.2重量百分比之间。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其中，该膨松剂掺杂于纤维质污泥的比例为5至20重量百分比之间。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其中，该微生物发酵促进剂掺杂于纤维质污泥的比例为0.2至0.6重量百分比之间。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其中，该发酵时间为七天至二十天。
11.根据权利要求1所述的制备方法，其中，该固态废弃物燃料的含水率为小于百分之五十。
12.根据权利要求1所述的制备方法，其中，包括有一造粒的步骤，该造粒步骤是将该固态废弃物燃料制成固态棒状或锭状的燃料。
13.根据权利要求12所述的制备方法，其中，该固态废弃物燃料经该造粒步骤后，其含水率为百分之二十以下。
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