CN103805304A - 一种污泥生物质致密成型燃料的制造方法 - Google Patents

一种污泥生物质致密成型燃料的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种污泥生物质致密成型燃料的制造方法。现有方法存在各种不足。本发明包括以下步骤：选取生活污水污泥作为主原料；将混合物料在发酵场地堆积形成堆体，并于堆体表面喷洒除臭及促进物料腐熟的发酵菌液；堆制第一预定时间后，向堆体表面喷洒堆具有分解木质素，复杂有机物，吸水干化堆料功能的白腐真菌菌液，并深度翻堆；每隔第二预定时间翻堆1次，直至堆体物料含水率降至30%，结束堆制发酵过程；将发酵干化物料与木质纤维类的生物质材料，以混合物含水率18%为基准进行充分混合并挤压成型。本发明方法操作更为简便、工艺参数稳定易于控制，能耗大幅度降低，产品没有任何非生物质类添加材料，更为清洁环保。

Description

一种污泥生物质致密成型燃料的制造方法
技术领域
本发明涉及一种污泥处理方法，尤其涉及一种污泥生物质致密成型燃料的制造方法。
背景技术
改革开放以来，我国城市建设快速发展，尤其是十一五期间，污水处理市场快速发展。30年间，污水处理厂从37座增长到2800余座，污水处理能力从64万吨/日增加到12867万吨/日。全国城市污水处理率已经达到73%。污水处理能力及处理率增长迅速的同时也带来了污泥产量的迅速增加。截止到2010年年底，全国城镇污水处理量达到343亿立方米，脱水污泥产生量接近2200万吨。但目前大部分污水处理厂缺少良好稳定的污泥处置配套设施，污泥减量化，稳定化、无害化，资源化问题亟待解决。
污泥常见的处置技术包括堆肥、填埋、焚烧以及农业用回田等。目前，污泥的无害化焚烧已经被越来越广泛的使用，是一种较为彻底较为安全的处置方式。污泥焚烧又分为直接焚烧和干化焚烧两种。直接焚烧任然属于一种高能耗的焚烧方式，干化焚烧被越来越多的采用。干化焚烧也存在燃烧热值低，需要配合煤粉、黑炭等助燃剂进行的缺陷。
目前，也有很多技术在污泥干化的基础上，利用污泥为原料制造生物燃料。但是同样存在以下的技术弱势。① 污泥干化多数采用物理烘干的方式，耗能大；② 污泥干化后需要添加煤粉、黑炭或是其它非生物质类的助燃剂；③ 污泥干化即便采用生物发酵降低了能耗，制造的生物燃料仍然存在干化不彻底，含水率高（30%左右）的问题。
发明内容
针对现有的污泥处理方法存在的上述问题，本发明提供的技术方案的主要目的是：
提供一种更为简便，有效，节能的大批量制造污泥生物质致密成型燃料的方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种污泥生物质致密成型燃料的制造方法，其中，包括以下步骤：
步骤1、选取生活污水污泥作为主原料，测定所述主原料的含水率，以混合物料含水率60%为基准，向污泥中添加木质纤维类生物质材料；
步骤2、将混合物料在发酵场地堆积形成堆体，并于所述堆体表面喷洒除臭及促进物料腐熟的发酵菌液；
步骤3、堆制第一预定时间后，向所述堆体表面喷洒堆具有分解木质素，复杂有机物，吸水干化堆料功能的白腐真菌菌液，并深度翻堆；
步骤4、每隔第二预定时间翻堆1次，直至所述堆体物料含水率降至30%，结束堆制发酵过程；
步骤5、将发酵干化物料与木质纤维类的生物质材料，以混合物含水率18%为基准进行充分混合后，通过生物质燃料造粒机挤压成型。
本发明的另一方面，对所述步骤1和/或步骤4中添加的木质纤维材料进行粉碎，粉碎粒度为25#～40#。
本发明的另一方面，所述木质纤维材料为森林三剩物和/或农业秸秆和/或干化造纸污泥。
本发明的另一方面，所述步骤2中堆体尺寸底部宽不小于1.8米，顶部宽1米，高度0.8米～1.5米，长度不小于50米。
本发明的另一方面，所述步骤2中，所述发酵菌液喷洒量为所述堆体体积的0.001%。
本发明的另一方面，所述步骤2中，所述发酵菌液为放线菌，芽孢杆菌、真菌等调制成的混合菌液。
本发明的另一方面，所述白腐真菌菌液的喷洒量为所述堆体体积的0.005%。
本发明的另一方面，所述第一预定时间为72小时。
本发明的另一方面，所述第二预定时间为12小时。
本发明的另一方面，所述步骤5中，所述生物质燃料造粒机挤压成型尺寸为直径8mm，长度6～8cm。
通过对本发明技术方案的实施，可以获得以下技术效果：
1、污泥原料无需物理干化及分类预处理过程，可直接以混合物料含水率60%为基准与粉碎后的木质纤维类生物质材料混合。简化了原料预处理过程，节约能耗的同时，以含水率为工艺流程同一技术参数指标，避免了原料按固定比例添加造成的发酵堆体水分含量波动大的缺陷。
2、干化发酵过程分阶段添加不同微生物种类，堆制0～72小时阶段添加具有除臭和促进物料腐熟的发酵菌液；堆制72小时后的阶段添加具有分解木质素，复杂有机物，吸水干化堆料功能的白腐真菌（侧耳属）菌液。不同微生物种类分阶段添加，加速了生物干化过程，特别是白腐真菌的添加，利用其菌丝体在生长过程中吸水能力强的特性，使得物料干化更为彻底。一般生物干化后污泥含水率40%～50%，本发明生物干化后污泥含水率≤30%。因此，本发明工艺流程中又取消了发酵产物存储干化过程。
3、发酵干化物料与木质纤维类的生物质材料混合后造粒成型，无需添加煤粉，炭黑，以及其他一切助燃剂或是黏合剂。本发明利用木质纤维中的木质素以及白腐真菌菌丝体中的菌体胶原蛋白在高温高压下的细胞渗出将发酵干化物料与木质纤维类的生物质材料黏合成型，既提高生物质致密成型燃料的燃烧值（3500～4500大卡/千克），又避免了非生物质助燃剂或是化学黏合剂的添加，产品更清洁环保。
4、发酵干化物料与木质纤维类的生物质材料（包括粉碎后的森林三剩物、农业秸秆、干化造纸污泥）混合前不需要任何烘干，或是后处理过程，而是以混合物料含水率18%为基准进行直接混合。污泥生物质致密成型燃料造粒过程取消了一般制造过程必须的烘干工序，简化工艺流程的同时，大幅度减少了技术工艺的能耗。
本发明与现有技术比较，操作更为简便、工艺参数稳定易于控制，能耗大幅度降低，产品没有任何非生物质类添加材料，更为清洁环保。
附图说明
图1为本发明的污泥生物质致密成型燃料的制造方法步骤流程框图。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的技术方案进行说明，在与本发明的发明目的无冲突的前提下，下文中提到的实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
如图1所示，本发明的一种污泥生物质致密成型燃料的制造方法，其中，包括以下步骤：
步骤1、选取生活污水污泥作为主原料，测定主原料的含水率，以混合物料含水率60%为基准，向污泥中添加木质纤维类生物质材料；
步骤2、将混合物料在发酵场地堆积形成堆体，并于堆体表面喷洒除臭及促进物料腐熟的发酵菌液；
步骤3、堆制第一预定时间后，向堆体表面喷洒堆具有分解木质素，复杂有机物，吸水干化堆料功能的白腐真菌菌液，并深度翻堆；
步骤4、每隔第二预定时间翻堆1次，直至堆体物料含水率降至30%，结束堆制发酵过程；
步骤5、将发酵干化物料与木质纤维类的生物质材料，以混合物含水率18%为基准进行充分混合后，通过生物质燃料造粒机挤压成型。
本发明的一种实施例中，对步骤1和/或步骤4中添加的木质纤维材料进行粉碎，粉碎粒度为25#～40#。
本发明的一种实施例中，木质纤维材料为森林三剩物和/或农业秸秆和/或干化造纸污泥。
本发明的一种实施例中，步骤2中堆体尺寸底部宽不小于1.8米，顶部宽1米，高度0.8米～1.5米，长度不小于50米。
本发明的一种实施例中，步骤2中，发酵菌液喷洒量为堆体体积的0.001%。
本发明的一种实施例中，步骤2中，发酵菌液为放线菌，芽孢杆菌、真菌等调制成的混合菌液。
本发明的一种实施例中，白腐真菌菌液的喷洒量为堆体体积的0.005%。
本发明的一种实施例中，第一预定时间为72小时。
本发明的一种实施例中，第二预定时间为12小时。
本发明的一种实施例中，步骤5中，生物质燃料造粒机挤压成型尺寸为直径8mm，长度6～8cm。
在一种较优的实施例中，污泥生物质致密成型燃料制造方法，具体可包括以下步骤：
步骤a：选取生活污水污泥作为生物质致密成型燃料制造的主原料，木质纤维成分较高的印染污泥也可使用。测定进厂的污泥和木质纤维类生物质材料的含水率，对不符合工艺要求的木质纤维材料进行粉碎（粉碎粒度25#～40#）。
步骤b：根据污泥的含水率，以混合物料含水率60%为基准，向污泥中添加木质纤维类的生物质材料（包括粉碎后的森林三剩物、农业秸秆、干化造纸污泥），使用卧式双轴搅拌机搅拌均匀。将混合物料在发酵场地堆积，堆积尺寸底部宽不小于1.8米，顶部宽1米，高度0.8米～1.5米，料堆长度不小于50米。
步骤c：堆体表面喷洒堆体体积0.001%的具有除臭和促进物料腐熟的发酵菌液（放线菌，芽孢杆菌、真菌等调制成的混合菌液）。堆体72小时内不得翻堆，并用农用地膜进行覆盖保温。
步骤d：混合物料堆制72小时后，向堆体表面喷洒堆体体积0.005%的具有分解木质素，复杂有机物，吸水干化堆料功能的白腐真菌（侧耳属）菌液，并深度翻堆1次。
步骤e：堆体每12小时翻堆1次，直至堆体物料含水率降至30%左右，结束堆制发酵过程。获得富含有机质及大量白腐真菌菌丝体的发酵干化物料。
步骤f：将发酵干化物料与木质纤维类的生物质材料（包括粉碎后的森林三剩物、农业秸秆、干化造纸污泥），以混合物含水率18%为基准进行充分混合。
步骤g：用生物质燃料造粒机挤压成型（直径8mm，长度6～8cm），获得污泥生物质致密成型燃料，含水率小于等于10%，燃烧值3500～4500大卡/千克。
上述技术方案简化了污泥原料预处理过程，节约能耗的同时，以含水率为工艺流程同一技术参数指标，避免了按固定比例添加造成的发酵堆体水分含量波动大的缺陷。污泥干化发酵过程分阶段添加不同微生物种类，加速了生物干化过程，特别是白腐真菌的添加，利用其菌丝体在生长过程中吸水能力强的特性，使得物料干化更为彻底。利用木质纤维中的木质素以及白腐真菌菌丝体中的菌体胶原蛋白在高温高压下的细胞渗出将发酵干化物料与木质纤维类生物质材料黏合成型，无需添加煤粉，炭黑，以及其他一切助燃剂或是黏合剂。污泥生物质致密成型燃料造粒过程取消了一般生物质颗粒燃料制造过程必须的烘干工序，简化工艺流程的同时，大幅度减少了技术工艺的能耗。
上述的实施例仅是本发明的部分体现，并不能涵盖本发明的全部，在上述实施例以及附图的基础上，本领域技术人员在不付出创造性劳动的前提下可获得更多的实施方式，因此这些不付出创造性劳动的前提下获得的实施方式均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种污泥生物质致密成型燃料的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、选取生活污水污泥作为主原料，测定所述主原料的含水率，以混合物料含水率60%为基准，向污泥中添加木质纤维类生物质材料；
步骤2、将混合物料在发酵场地堆积形成堆体，并于所述堆体表面喷洒除臭及促进物料腐熟的发酵菌液；
步骤3、堆制第一预定时间后，向所述堆体表面喷洒堆具有分解木质素，复杂有机物，吸水干化堆料功能的白腐真菌菌液，并深度翻堆；
步骤4、每隔第二预定时间翻堆1次，直至所述堆体物料含水率降至30%，结束堆制发酵过程； 
步骤5、将发酵干化物料与木质纤维类的生物质材料，以混合物含水率18%为基准进行充分混合后，通过生物质燃料造粒机挤压成型。
2.如权利要求1所述污泥生物质致密成型燃料的制造方法，其特征在于，对所述步骤1和/或步骤4中添加的木质纤维材料进行粉碎，粉碎粒度为25#～40#。
3.如权利要求2所述污泥生物质致密成型燃料的制造方法，其特征在于，所述木质纤维材料为森林三剩物和/或农业秸秆和/或干化造纸污泥。
4.如权利要求1所述污泥生物质致密成型燃料的制造方法，其特征在于，所述步骤2中堆体尺寸底部宽不小于1.8米，顶部宽1米，高度0.8米～1.5米，长度不小于50米。
5.如权利要求1所述污泥生物质致密成型燃料的制造方法，其特征在于，所述步骤2中，所述发酵菌液喷洒量为所述堆体体积的0.001%。
6.如权利要求1所述污泥生物质致密成型燃料的制造方法，其特征在于，所述步骤2中，所述发酵菌液为放线菌，芽孢杆菌、真菌等调制成的混合菌液。
7.如权利要求1所述污泥生物质致密成型燃料的制造方法，其特征在于，所述白腐真菌菌液的喷洒量为所述堆体体积的0.005%。
8.如权利要求1所述污泥生物质致密成型燃料的制造方法，其特征在于，所述第一预定时间为72小时。
9.如权利要求1所述污泥生物质致密成型燃料的制造方法，其特征在于，所述第二预定时间为12小时。
10.如权利要求1所述污泥生物质致密成型燃料的制造方法，其特征在于，所述步骤5中，所述生物质燃料造粒机挤压成型尺寸为直径8mm，长度6～8cm。
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