CN104232232A

CN104232232A - 一种利用太湖蓝藻的新方法

Info

Publication number: CN104232232A
Application number: CN201410499839.4A
Authority: CN
Inventors: 孙付保; 张震宇; 唐松
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2014-09-25
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2034-09-25
Also published as: CN104232232B

Abstract

本发明公开了一种利用太湖蓝藻的新方法，属于废弃物资源化利用和生物质能源领域。包括如下步骤：太湖蓝藻脱水干燥至8-25％；其它生物质废弃物脱水干燥至含水量8-25％，粉碎至5-10mm。按干重计将20-100％太湖蓝藻干料与其它的80-0％生物质原料混匀，经成型机在成型压力为100-300MPa和成型温度为70-170℃成型温度时挤压成型，获得固体燃料。本发明之混合型生物质燃料的成型方法：1)本发明具有简便易行、绿色环保、处理效率高、原料成本低、便于大规模工业化生产的特点；2)在固体燃料中添加太湖蓝藻，便于成型，提高了燃料的燃烧特性；3)在实现太湖蓝藻资源化的同时，丰富了固体燃料的原料来源。

Description

一种利用太湖蓝藻的新方法

技术领域

本发明属于废弃物资源化和生物质能源领域，涉及一种太湖蓝藻资源化的方法，具体是指太湖蓝藻和其它生物质废弃物为原料通过挤压成型制备固体燃料。

背景技术

蓝藻水华爆发时，水面形成厚厚的蓝绿色湖靛，对人们生活和生态环境造成极大危害：1)水体浊度增大，水色加深，透明度下降，影响水质；2)有些蓝藻在生长或分解过程中发出难闻的气味，影响旅游景观；3)蓝藻生长时会大量消耗水中的溶解氧，使鱼类窒息死亡，降低和破坏水产品风味和品质；4)蓝藻水华的发生使得水生植被消失，生物多样性下降，原有的群落结构被破坏，原有水体生态***中的物质循环和能量流动发生障碍，最终导致整个水体生态***失衡；5)蓝藻细胞内含有一些藻毒素，当蓝藻细胞死亡腐烂时会向外释放出藻毒素，放出的毒素对生物的肝功能有较大影响，长期饮用含有微囊藻毒素的水可诱发肝癌，直肠癌，直接威胁人类健康。

当蓝藻大规模爆发，打捞仍然是解决蓝藻危机最有效和最可行的方法，不但可以降低藻类的密度，还可以带走氮和碟等营养物质，减轻水体富营养化的问题，但打捞蓝藻如果不妥善处理，将引发一系列问题：1)刚打捞蓝藻含水率(～90％)很高，运输不便，这增加了运输费用和后续处理费用的负担；2)随意放置藻类会占用大量的土地；3)随意放置藻类引发恶臭等环境问题；4)打捞蓝藻还含有的藻毒素等有毒物质，误食可导致肝功能障碍，甚至肝癌，若被雨水冲刷进入地表径流或渗入地下水，会导致二次污染问题。据了解，蓝藻大量爆发期间平均厚度达到2～4厘米。自来水呈绿色且伴有较强臭味，完全无法用于饮用、洗漱等。在影响日常生活的同时，蓝藻的爆发也严重影响了无锡旅游业的正常经营。大量腐烂且散发着臭气的蓝藻堆积在岸边，使太湖四周几乎所有景点都不得不暂停营业，造成了难以估量的损失。据江苏省水利厅统计数据显示，2011年太湖蓝藻打捞量为97万吨,比2010年增加近30万吨。因此，如何及时处理如此大量的蓝藻避免二次污染成为一个的难题。如何及时有效地处置打捞的蓝藻是太湖水华蓝藻治理中面临的关键问题之一。必须对打榜上来的蓝藻进行有效的处理处置，实现蓝藻的资源化、无害化。目前国内外对藻类的研究利用主要集中于对蓝藻治理方面的研究较多，但对其综合利用的研究相对滞后。

目前，国内外关于蓝藻资源化利用主要进行了如下研究和开发：1)厌氧发酵，采用蓝藻厌氧发酵技术生产沼气和肥料，但发酵周期长，占地面积大；2)好氧堆肥，主要包括蓝藻堆肥和蓝藻直接做肥料；3)提取藻蓝蛋白等生物活性物质；4)蓝藻饲料化，主要包括蓝藻处理后加工成饲料或提取氨基酸作为词料添加剂等，但存在着微囊藻毒素残留、蓝藻转化率和蓝藻破壁成本等限制因素。可见，寻求打捞蓝藻废弃物的新型利用仍然是当前资源化研究开发的热点。

发明内容

本发明的目的是针对打捞后太湖蓝藻有效利用问题，提供一种简单易行、易于成型及避免蓝藻二次污染的固体燃料成型生产方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

太湖蓝藻和其它生物质废弃物分别脱水干燥至含水量8-25％；

其它晒干或风干生物质在粉碎前烘干至含水量8-25％，机械粉碎至5-10mm；

按干重计将10-100％太湖蓝藻干料与其它90-0％生物质原料混匀；

混匀后物料通过成型机在成型压力为100-300MPa和成型温度为70-170℃成型，获得生物质固体颗粒燃料。

本方案所述的太湖蓝藻包括新鲜打捞的、堆放一段儿时间的或风干的。新鲜打捞的太湖蓝藻经机械脱水获得含水量<90％的藻泥，采用螺旋挤压对藻泥脱水至50％-70％，然后再通过隧道式微波干燥***或流化床干燥至含水量8-25％；

本方案中其它生物质废弃物是指除太湖蓝藻外的农作物秸秆、农产品生产加工废弃物、各种草本植物、林木废弃物、餐厨垃圾、动物粪便或它们的混合；

本方案所制备的生物质固体燃料成颗粒状，直径为8mm，长度为10-80mm，颗粒破碎率为2％，含水率为9-13％，固体成型燃料密度为0.6-1.4×10³kg/m³，热值为14-24MJ/kg。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

1.本发明将蓝藻与其它生物质混合制备固体燃料，实现了藻类废弃物真正意义上无害化处理和生物质全利用，解决了打捞蓝藻处置不当容易二次污染问题，也避免了目前常见的藻类资源化方法因藻毒素残留问题而不能有效利用。

2.蓝藻干基热值约在20MJ/kg，高于常见的其它生物质废弃物如餐厨垃圾、动物粪便、草类植物和农作物秸秆的热值，所以添加蓝藻后可明显提高固体成型燃料的热值。

3.本发明的蓝藻中含有高达20％的脂类，在生物质燃料制备中作为“润滑剂”；也有助于降低成型固体燃料的吸水性，方便运输和存放。

4.本发明的蓝藻中含有高达40-55％的粗蛋白和一些可溶性多糖，在压缩燃料中起到了粘结剂的作用，因此不需要额外添加粘结剂。

以上几方面的优势凸显本专利所述的固体燃料在成型过程中具有能耗低、效率高、产量高等特点，成型设备运行稳定，易损件寿命长。从而降低了生产成本，易于大规模工业化生产。

具体实施方式

以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例1

本实施例是以风干蓝藻和晒干稻草为混合原料挤压成型制备固体燃料，包括以下步骤：

a.原料与处理：风干稻草含水率12％，热值为16.8MJ/kg，直接经机械粉碎至粒径≤10mm；晒干的藻泥含水量14％，手工打散结块儿。

b.混合与成型：将二者按质量比蓝藻％/稻草％＝50/50混匀后，密封保存2天以使湿度尽可能均匀，通过环模成型机将混合干化原料挤压成型，得固体成型燃料。

本实施例所得的固体成型燃料为颗粒状，直径为8mm，长度为10-50mm，颗粒破碎率为2％，含水率为9％，热值为18.4MJ/kg，固体成型燃料密度为0.9×10³kg/m³。

实施例2

本实施例是以风干蓝藻和干杉木屑为混合原料挤压成型制备固体燃料，包括以下步骤：

a.原料与处理：干杉木屑直接经机械粉碎至粒径≤10mm；晒干的藻泥含水量14％，手工打散结块儿。

b.混合与成型：将二者按质量比蓝藻％/木屑％＝50/50混匀后，密封保存2天以使湿度尽可能均匀，通过环模成型机将混合干化原料挤压成型，得固体成型燃料。

本实施例所得的固体成型燃料为颗粒状，直径为8mm，长度为50-80mm，颗粒破碎率为1％，含水率为9％，热值为20.3MJ/kg，固体成型燃料密度为1.1×10³kg/m³。

实施例3

本实施例是以风干蓝藻和干松木屑为混合原料挤压成型制备固体燃料，包括以下步骤：

a.原料与处理：干松木屑直接经机械粉碎至粒径≤5mm；晒干的藻泥含水量14％，手工打散结块儿。

b.混合与成型：将二者按质量比蓝藻％/木屑％＝80/20混匀后，密封保存2天以使湿度尽可能均匀，通过环模成型机将混合干化原料挤压成型，得固体成型燃料。

本实施例所得的固体成型燃料为颗粒状，直径为8mm，长度为10-40mm，颗粒破碎率为1％，含水率为9％，热值为22.6MJ/kg，固体成型燃料密度为1.3×10³kg/m³。

实施例4

本实施例是以打捞蓝藻、食用菌菌渣和玉米秆为混合原料挤压成型制备固体燃料，包括以下步骤：

a.原料与处理：机械打捞蓝藻经压滤脱水后的藻泥含水量86％，使用前通过螺旋挤压至含水量40％，再进行微波干燥至含水量12％；食用菌渣和玉米秆粗粉碎至10-20mm通过微波干燥至含水量9％。

b.混合与成型：将三者按质量比蓝藻/菌渣/玉米秸＝40/30/30混匀后，密封保存2天以使湿度尽可能均匀，通过环模成型机将混合干化原料挤压成型，得固体成型燃料。

本实施例所得的固体成型燃料为颗粒状，直径为8mm，长度为10-40mm，颗粒破碎率为1％，含水率为10％，热值为23.6MJ/kg，固体成型燃料密度为1.4×10³kg/m³。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种利用太湖蓝藻的新方法，其步骤为：

1)太湖蓝藻和其它生物质废弃物分别脱水干燥至含水量8-25％；

2)其它生物质废弃物机械粉碎至5-10mm；

3)按干重计将10-100％太湖蓝藻干料与其它90-0％生物质原料混匀；

4)混匀后物料通过成型机在成型压力为100-300MPa和成型温度70-170℃成型，获得生物质固体颗粒燃料。

2.根据权利要求1所述一种利用太湖蓝藻的新方法，其太湖蓝藻是指新鲜打捞的、已经自然风干的、已晒干的或人工脱水的。

3.根据权利要求1所述一种利用太湖蓝藻的新方法，其它生物质废弃物是指除太湖蓝藻外的农作物秸秆、农产品生产加工废弃物、各种草本植物、林木废弃物、餐厨垃圾和动物粪便的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种利用太湖蓝藻的新方法，太湖蓝藻与其它生物质废弃物通过干燥粉碎后混合的特征在于：太湖蓝藻与其它生物质的一种或多种相混合，太湖蓝藻添加比例为10-100％，其它生物质废弃物为90-0％。

5.根据权利要求2所述的太湖蓝藻，其特征在于：含水量20-60％的自然风干料或晒干料；新鲜打捞后经机械脱水至含水量40-60％的物料。

6.根据权利要求1所述的一种利用太湖蓝藻的新方法，太湖蓝藻人工脱水干燥是指采用微波干燥或流化床干燥至含水量8-25％。

7.根据权利要求6所述的太湖蓝藻人工脱水干燥方法，其特征在于：微波干燥干燥20s-5min，干燥后原料含水分8-25％；流化床干燥时间5-25min，干燥后物料水分含量8-25％。

8.根据权利要求1所述的生物质固体颗粒燃料，其特征为直径为8mm，长度为10-80mm，颗粒破碎率为2％，含水率为9-13％，固体成型燃料密度为0.6-1.4×10³kg/m³，热值为14-24MJ/kg。