CN116103070A - 一种利用脱水有机污泥制备高热值燃料的资源化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于固废资源化利用技术领域,公开了一种利用脱水有机污泥制备高热值燃料的资源化处理方法。将含水率为15%~25%的干化有机污泥与助燃剂、催化剂、脱硫剂、热值提升剂搅拌混合均匀,然后压缩成型,得到所述高热值燃料;所述助燃剂包括硝酸钾、硝酸镁、氯酸钠、二茂铁和过硫酸钾;所述催化剂包括碳酸钙、氧化铝、二氧化锰和石英砂;所述脱硫剂包括氧化钙、氢氧化钙和环氧树脂;所述热值提升剂包括废油和生物质燃料。本发明制备的燃料以有机污泥为主体,不含化石燃料且氧化剂用量少,成本低、燃烧充分、不产生二噁英等二次污染物。解决了有机污泥含水率高、热值低、作为燃料不能充分燃烧等问题。
Description
技术领域
本发明属于固废资源化利用技术领域,具体涉及一种利用脱水有机污泥制备高热值燃料的资源化处理方法。
背景技术
有机污泥含有大量的有机质成分,来源广泛,含水率高。但因大部分有机污泥都含有N、P等营养元素,以及病原微生物、重金属、抗生素、多氯联苯等难降解的有毒有害物质,而使其处理困难。有机污泥含水率高,某些来源的有机污泥含水率高达99%以上,导致污泥堆存所需空间巨大,进一步限制其资源化利用途径。而且有机污泥若得不到有效的处理,其含有的各类型污染物会随着雨水进入到周围环境中造成污染。所以对于有机污泥亟需一种能够方便、有效地使其脱水的处理方法,使其含水率、所需堆存空间得到大幅度地降低。污泥脱水后大部分有机质及有毒有害物质都会保留在脱水后的污泥中。脱水后的污泥含有大量的有机质、各种有毒有害物质等,对于脱水后污泥目前常用的最终处理方法有固化法、填埋法以及焚烧法等。固化法是指加入水泥、粉煤灰等具有胶凝性的材料与污泥混合制备具有一定强度的建筑基材,该方法工艺简单、稳定性好,但是需要消耗大量的水泥、粉煤灰等胶凝材料,例如专利CN102424511A公开了一种城市污水厂污泥的固化处理方法,其中所添加的石灰、水泥、粉煤灰等占污泥湿重比达11.9%-17.7%。填埋法是处理污泥最简单的方法,但是污泥中各污染物的含量要严格保持在国家标准规定范围之内。焚烧法是处理污泥最彻底的方法,而且运用得当还可以回收焚烧过程中产生的热能,是一种应用前景广阔、值得进一步发展的方法。如专利CN113698973A公开了一种有机污泥资源化的处理方法,通过生物处理有机污泥,使有机污泥的pH值、MLSS及COD达预设值;使用聚合物调理经生物处理的有机污泥;脱水及干燥经聚合物调理的有机污泥;以及将经脱水及干燥的有机污泥造粒制成生物质燃料。但该方法需要使用生物处理过程,设备复杂,且不能有效利用其中的有机污染物热值。专利CN110835568A公开了一种用于危废处置的污泥衍生燃料制备方法,将污泥粉作为主料,辅料包括辅助燃料细粉、工业固废细粉、调节剂粉、固硫脱酸剂粉、黏结剂粉和调湿水,将其输送到混合机充分混合搅拌均匀,挤压及搅拌成型后烘干,得到污泥衍生燃料。但该污泥衍生燃料热值较低(1800kcal/kg),燃烧性能较差,且未对湿污泥的脱水过程进行研究。
目前最常用的污泥脱水方法是机械脱水,但高含水有机污泥呈现胶体稳定性,其分子物质与水分结合十分紧密,无论采用哪种类型的压滤机都很难将污泥含水率降至80%以下。所以近年来慢慢出现絮凝和机械脱水联用的方法来使污泥脱水。向有机污泥中投加具有絮凝作用的药剂,使污泥中的小分子物质团聚生成大分子物质并沉淀,破坏其胶体稳定性、使其更容易脱水。但常规药剂脱水性能弱、药剂投加量大、工艺复杂,且往往忽视了污泥力学性能的影响。若污泥力学性能较差、在压滤作用下污泥间毛细管道会坍塌,影响水分的脱除,且力学性能的改善也有助于后续的运输以及资源化应用。专利CN101985386A公开了一种生活污泥脱水用调理剂及调理方法,在常温常压条件下,向待处理污泥中依次加入的药剂有聚合硫酸铝、生石灰和竹炭,聚丙烯酰胺和季铵盐等。以及专利CN109928603A公开了一种污泥绿色脱水药剂的制备方法及使用方法,脱水药剂由助滤剂、絮凝剂和氧化剂组成。上述专利所得脱水污泥热值较低,所生成的泥饼力学性能也较低,不适合后续处理以及作为燃料资源化利用。因此,能够促进不同性质的有机污泥高效脱水的同时,又能使产生的泥饼具有良好力学性能脱水药剂的研发具有很高的社会、经济效益。
有机污泥如若燃烧不充分,可能产生二噁英等会造成二次污染的有毒有害物质,所以减少二噁英的生成确保有机污泥完全燃烧也是其作为燃料应用的一大难点。现有将有机污泥制备燃料的工艺中需要添加大量的氧化剂、原煤或其他化石燃料才能保证污泥充分燃烧,不利于大量消耗有机废物和节约原煤。专利CN107974325A公开了一种电厂用环保节煤助燃剂及其制备方法,其氧化剂含量高达35%-70%,而污泥含量不到20%。专利CN106753648A公开了一种污泥垃圾制备环保型生物质复合燃料及其制备方法,该方法所制备的合成燃料所用燃煤含量大、成本高。因此亟需一种能够使污泥充分燃烧,并且能够节约原煤的绿色、环保、高效的方法。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处,本发明的首要目的在于提供一种利用脱水有机污泥制备高热值燃料的资源化处理方法。
本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的高热值燃料。
本发明目的通过以下技术方案实现:
一种利用脱水有机污泥制备高热值燃料的资源化处理方法,包括如下步骤:
将含水率为18%~25%的干化有机污泥与助燃剂、催化剂、脱硫剂、热值提升剂搅拌混合均匀,然后压缩成型,得到所述高热值燃料;所述助燃剂包括硝酸钾、硝酸镁、氯酸钠、二茂铁和过硫酸钾;所述催化剂包括碳酸钙、氧化铝、二氧化锰和石英砂;所述脱硫剂包括氧化钙、氢氧化钙和环氧树脂;所述热值提升剂包括废油和生物质燃料。
进一步地,所述高热值燃料的质量百分含量组成为:干化有机污泥50%~70%、助燃剂10%~30%、催化剂3%~5%、脱硫剂1%~7%、热值提升剂10%~20%。
进一步地,所述助燃剂的质量百分含量组成为:硝酸钾30%~80%、硝酸镁0~40%、氯酸钠0~10%、二茂铁0~10%、过硫酸钾0~10%。
进一步地,所述催化剂的质量百分含量组成为:碳酸钙30%~40%、氧化铝40%~50%、二氧化锰10%~20%、石英砂0~10%。
进一步地,所述脱硫剂的质量百分含量组成为:氧化钙40%~50%、氢氧化钙40%~50%、环氧树脂0~20%。
进一步地,所述热值提升剂的质量百分含量组成为:废油0~100%、生物质燃料0~100%。
进一步地,所述干化有机污泥通过如下方法制备得到:
(1)在搅拌条件下,向有机污泥中投加骨架结构剂混合反应5~30min;所述骨架结构剂由CaO、Ca(OH)2、活性白泥和活性炭组成;
(2)在步骤(1)的混合物料中投加絮凝改性剂,持续搅拌混合反应5~30min;所述絮凝改性剂由聚合硫酸铁、聚合硫酸铝和表面活性剂组成;
(3)在步骤(2)的反应混合料中投加絮凝剂,继续搅拌混合反应5~30min;所述絮凝剂由季铵盐和聚丙烯酰胺组成;
(4)将步骤(3)处理后的混合污泥经压滤脱水,得到脱水污泥;
(5)将步骤(4)所得脱水污泥经低温干化处理,得到干化有机污泥。
进一步地,步骤(1)中所述有机污泥的含水率为30%~99%。
进一步地,步骤(1)中所述骨架结构剂中各组分质量百分含量组成为:CaO30%~50%,Ca(OH)230%~40%,活性白泥10%~20%,活性炭10%~20%。
进一步优选地,所述骨架结构剂的投加量为0.01~0.02kg/L污泥。
进一步地,步骤(2)中所述絮凝改性剂中各组分质量百分含量组成为:聚合硫酸铁20%~75%,聚合硫酸铝20%~75%,表面活性剂5%~10%。所述表面活性剂优选为硬脂酸钠。
进一步优选地,所述絮凝改性剂的投加量为0.01~0.02kg/L污泥。
进一步地,步骤(3)中所述絮凝剂中各组分质量百分含量组成为:季铵盐40%~80%,聚丙烯酰胺20%~60%。所述季铵盐选自壳聚糖季铵盐、聚二甲基二烯丙基氯化铵或聚硅氧烷季铵盐。更优选为聚硅氧烷季铵盐。在本发明的污泥脱水过程中,采用聚硅氧烷季铵盐具有相比其它季铵盐更好的改善污泥脱水的性能。
进一步优选地,所述絮凝剂的投加量为0.01~0.02g/L污泥。
进一步地,步骤(4)中所述压滤脱水采用板框压滤机,脱水压力为1~2MPa。
进一步地,步骤(5)中所述干化有机污泥的热值为3000~4500kcal/kg
一种高热值燃料,通过上述方法制备得到,所述高热值燃料的热值在3500~5000kcal/kg。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
(1)本发明制备的燃料以有机污泥为主体,不含化石燃料且氧化剂用量少,成本低、燃烧充分、不产生二噁英等二次污染物。解决了有机污泥含水率高、热值低、作为燃料不能充分燃烧、易产生二次污染物等问题。
(2)本发明解决了高含水且具有胶体稳定性污泥的难脱水问题。脱水过后污泥饼含水率可降低至15%~25%;加药量小,使用本调理剂总共加药量为含水污泥质量的的5%左右,相比较单一药剂而言,生石灰添加量减少50%~80%,干基添加量减量至少达50%,使污泥干固体物质增重在一个可控制的范围内。可有效固化污泥中的重金属,药剂中的有效成分与污泥中的重金属结合,转化为难溶沉淀固化在污泥中,降低重金属污染风险。固液分离效果显著,经压滤过后的水几乎不含大分子有机质,所得干化有机污泥热值高。
(3)本发明通过对骨架结构剂、絮凝改性剂和絮凝剂成分进行设计,并结合特定的处理顺序,可显著提高脱水效率和低温干化效率,所得干化有机污泥可直接用于制备高热值燃料。所得高热值燃料燃烧充分,几乎无烟尘产生,不产生二噁英等二次污染物。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例的一种利用脱水有机污泥制备高热值燃料的资源化处理方法,包括如下步骤:
按质量百分含量计,将60%干化有机污泥与20%助燃剂、4%催化剂、4%脱硫剂、12%热值提升剂添加至搅拌机内搅拌混合均匀,然后将搅拌均匀后的混合物装入压缩机内,压缩成饼状,成型后得到所述高热值燃料。
所述助燃剂的质量百分含量组成为:硝酸钾60%、硝酸镁20%、氯酸钠8%、二茂铁8%、过硫酸钾4%。
所述催化剂的质量百分含量组成为:碳酸钙35%、氧化铝45%、二氧化锰15%、石英砂5%。
所述脱硫剂的质量百分含量组成为:氧化钙40%、氢氧化钙45%、环氧树脂15%。
所述热值提升剂的质量百分含量组成为:废油60%、生物质燃料40%。
本实施例所述干化有机污泥通过如下方法制备得到:
(1)在搅拌条件下,向含水率为97%的有机污泥中投加骨架结构剂混合反应15min;所述骨架结构剂由40%CaO、30%Ca(OH)2、15%活性白泥和15%活性炭组成;骨架结构剂的投加量为0.015kg/L污泥。
(2)在步骤(1)的混合物料中投加絮凝改性剂,持续搅拌混合反应15min;所述絮凝改性剂由50%的聚合硫酸铁、42%的聚合硫酸铝和8%硬脂酸钠组成;絮凝改性剂的投加量为0.015kg/L污泥。
(3)在步骤(2)的反应混合料中投加絮凝剂,继续搅拌混合反应15min;所述絮凝剂由60%的壳聚糖季铵盐和40%的聚丙烯酰胺组成;絮凝剂的投加量为0.015g/L污泥。
(4)将步骤(3)处理后的混合污泥经板框压滤机在1.6MPa压力下压滤脱水,得到脱水污泥;测得脱水污泥的含水率为48%。
(5)将步骤(4)所得脱水污泥经低温干化处理(65℃,2h),得到含水率为19%的干化有机污泥。
本实施例所得干化有机污泥的热值为3600kcal/kg;所得高热值燃料的热值为4200kcal/kg。
对本实施例所得干化有机污泥及制备的高热值燃料进行燃烧测试,结果显示干化有机污泥能够自持燃烧,但燃烧不充分,产生大量烟尘,检出二噁英浓度为23.8ngTEQ/m3。而所得高热值燃料充分燃烧,几乎无烟尘产生,未检出二噁英二次污染物。说明本发明所得高热值燃料具有显著改善的燃烧性能。
对比例1
本对比例与实施例1相比,高热值燃料缺少助燃剂组分,由80%干化有机污泥与4%催化剂、4%脱硫剂、12%热值提升剂制备而成。
对本对比例所得高热值燃料进行燃烧测试,结果显示燃料并未充分燃烧,产生大量烟尘,检出二噁英浓度为15.3ngTEQ/m3。
对比例2
本对比例与实施例1相比,高热值燃料缺少催化剂组分,由64%干化有机污泥与20%助燃剂、4%脱硫剂、12%热值提升剂制备而成。
对本对比例所得高热值燃料进行燃烧测试,结果显示燃料并未充分燃烧,产生少许烟尘,检出二噁英浓度为12.5ngTEQ/m3。
通过实施例1与对比例1~2的比较可以看出,本发明通过添加特定的助燃剂和催化剂,可以显著改善干化有机污泥的燃烧性能,所得燃料具有燃烧充分、不产生二噁英等二次污染物的优点。
对比例3
本对比例与实施例1相比,干化有机污泥制备过程不加入骨架结构剂反应,其余步骤相同。
经本对比例处理后脱水污泥的含水率为77%;干化有机污泥的含水率为64%,热值为700kcal/kg;所得高热值燃料的热值为1900kcal/kg。
对本对比例所得高热值燃料进行燃烧测试,结果显示燃料并未充分燃烧,产生少许烟尘,检出二噁英浓度为7.2ngTEQ/m3。
通过本对比例与实施例1的比较结果可以看出,本发明的骨架结构剂作为泥饼的骨架增加泥饼的结构强度,从而使水易于从泥饼中脱除,固液分离效果显著,低温干化效率提高。所得干化有机污泥及制备的燃料热值高,燃烧充分且不产生二噁英等二次污染物。
对比例4
本对比例与实施例1相比,干化有机污泥制备过程不加入絮凝改性剂,其余步骤相同。
经本对比例处理后脱水污泥的含水率为63%;干化有机污泥的含水率为44%,热值为2000kcal/kg;所得高热值燃料的热值为2700kcal/kg。
对本对比例所得高热值燃料进行燃烧测试,结果显示燃料充分燃烧,几乎无烟尘产生,未检出二噁英二次污染物。
通过本对比例与实施例1的比较结果可以看出,本发明的絮凝改性剂具有强化絮凝沉淀、降低压滤后污水中有机质含量、增强过滤和提高低温干化效率的效果,显著提高干化有机污泥和燃料热值。
对比例5
本对比例与实施例1相比,干化有机污泥制备过程不加入絮凝剂反应,其余步骤相同。
经本对比例处理后脱水污泥的含水率为72%;干化有机污泥的含水率为61%,热值为800kcal/kg;所得高热值燃料的热值为2100kcal/kg。
对本对比例所得高热值燃料进行燃烧测试,结果显示燃料并未充分燃烧,产生少许烟尘,检出二噁英浓度为5.7ngTEQ/m3。
通过本对比例与实施例1的比较结果可以看出,本发明的絮凝剂具有改善污泥的脱水性能,促进污泥的脱水,可以快速实现污泥的减量,并去除水中大部分有机物。所得干化有机污泥及制备的燃料热值高,燃烧充分且不产生二噁英等二次污染物。
对比例6
本对比例与实施例1相比,干化有机污泥制备过程将骨架结构剂、絮凝改性剂和絮凝剂一次性加入反应45min,其余相同。
经本对比例处理后脱水污泥的含水率为64%;干化有机污泥的含水率为46%,热值为1600kcal/kg;所得高热值燃料的热值为2500kcal/kg。
对本对比例所得高热值燃料进行燃烧测试,结果显示燃料并未充分燃烧,产生少许烟尘,未检出二噁英二次污染物。
通过本对比例与实施例1的比较结果可以看出,相比一次性投加各调理剂的方法,本发明通过先投加骨架结构剂反应,再依次投加絮凝改性剂反应和絮凝剂进行反应,可显著提高脱水效率和低温干化效率,所得干化有机污泥及制备的燃料热值高。
对比例7
本对比例与实施例1相比,制备过程先投入骨架结构剂反应15min,然后一次性投入絮凝改性剂和絮凝剂反应30min,其余相同。
经本对比例处理后脱水污泥的含水率为60%;干化有机污泥的含水率为42%,热值为2100kcal/kg;所得高热值燃料的热值为2800kcal/kg。
对本对比例所得高热值燃料进行燃烧测试,结果显示燃料充分燃烧,几乎无烟尘产生,未检出二噁英二次污染物。
通过本对比例与实施例1的比较结果可以看出,分批加入絮凝改性剂和絮凝剂进行反应相比一次性投入絮凝改性剂和絮凝剂反应,可显著提高脱水效率和低温干化效率,所得干化有机污泥及制备的燃料热值高。
对比例8
本对比例与实施例1相比,制备过程先一次性投入骨架结构剂和絮凝改性剂反应30min,然后投入絮凝剂反应15min,其余相同。
经本对比例处理后脱水污泥的含水率为63%;干化有机污泥的含水率为45%,热值为1900kcal/kg;所得高热值燃料的热值为2600kcal/kg。
对本对比例所得高热值燃料进行燃烧测试,结果显示燃料充分燃烧,几乎无烟尘产生,未检出二噁英二次污染物。
通过本对比例与实施例1的比较结果可以看出,分批加入骨架结构剂和絮凝改性剂进行反应相比一次性投入骨架结构剂和絮凝改性剂反应,可显著提高脱水效率和低温干化效率,所得干化有机污泥及制备的燃料热值高。
对比例9
本对比例与实施例1相比,制备过程先一次性投入骨架结构剂和絮凝剂反应30min,然后投入絮凝改性剂反应30min,其余相同。
经本对比例处理后脱水污泥的含水率为71%;干化有机污泥的含水率为56%,热值为1100kcal/kg;所得高热值燃料的热值为2300kcal/kg。
对本对比例所得高热值燃料进行燃烧测试,结果显示燃料并未充分燃烧,产生少许烟尘,检出二噁英浓度为4.5ngTEQ/m3。
通过本对比例与实施例1的比较结果可以看出,相比先一次性投入骨架结构剂和絮凝剂反应,然后投入絮凝改性剂反应,本发明通过先投加骨架结构剂反应,再依次投加絮凝改性剂反应和絮凝剂进行反应,可显著提高脱水效率和低温干化效率,所得干化有机污泥及制备的燃料热值高。燃料燃烧充分且不产生二噁英等二次污染物。
对比例10
本对比例与实施例1相比,制备过程先一次性投入絮凝改性剂和絮凝剂反应30min,然后投入骨架结构剂反应15min,其余相同。
经本对比例处理后脱水污泥的含水率为75%;干化有机污泥的含水率为63%,热值为750kcal/kg;所得高热值燃料的热值为2000kcal/kg。
对本对比例所得高热值燃料进行燃烧测试,结果显示燃料并未充分燃烧,产生少许烟尘,检出二噁英浓度为6.6ngTEQ/m3。
通过本对比例与实施例1的比较结果可以看出,本发明通过先投加骨架结构剂反应,再依次投加絮凝改性剂反应和絮凝剂进行反应,相比先投入絮凝改性剂和絮凝剂反应,然后投入骨架结构剂反应的方式,可显著提高脱水效率和低温干化效率,所得干化有机污泥及制备的燃料热值高。燃料燃烧充分且不产生二噁英等二次污染物。
实施例2
本实施例的一种利用脱水有机污泥制备高热值燃料的资源化处理方法,包括如下步骤:
按质量百分含量计,将55%干化有机污泥与15%助燃剂、5%催化剂、5%脱硫剂、20%热值提升剂添加至搅拌机内搅拌混合均匀,然后将搅拌均匀后的混合物装入压缩机内,压缩成饼状,成型后得到所述高热值燃料。
所述助燃剂的质量百分含量组成为:硝酸钾80%、二茂铁10%、过硫酸钾10%。
所述催化剂的质量百分含量组成为:碳酸钙30%、氧化铝50%、二氧化锰20%。
所述脱硫剂的质量百分含量组成为:氧化钙50%、氢氧化钙50%。
所述热值提升剂的质量百分含量组成为:废油100%。
本实施例所述干化有机污泥通过如下方法制备得到:
(1)在搅拌条件下,向含水率为97%的有机污泥中投加骨架结构剂混合反应10min;所述骨架结构剂由30%CaO、30%Ca(OH)2、20%活性白泥和20%活性炭组成;骨架结构剂的投加量为0.02kg/L污泥。
(2)在步骤(1)的混合物料中投加絮凝改性剂,持续搅拌混合反应10min;所述絮凝改性剂由20%的聚合硫酸铁、75%的聚合硫酸铝和5%硬脂酸钠组成;絮凝改性剂的投加量为0.02kg/L污泥。
(3)在步骤(2)的反应混合料中投加絮凝剂,继续搅拌混合反应10min;所述絮凝剂由80%的壳聚糖季铵盐和20%的聚丙烯酰胺组成;絮凝剂的投加量为0.02g/L污泥。
(4)将步骤(3)处理后的混合污泥经板框压滤机在1.6MPa压力下压滤脱水,得到脱水污泥;测得脱水污泥的含水率为45%。
(5)将步骤(4)所得脱水污泥经低温干化处理(65℃,2h),得到含水率为16%的干化有机污泥。
本实施例所得干化有机污泥的热值为3800kcal/kg;所得高热值燃料的热值为4500kcal/kg。
对本实施例所得干化有机污泥及制备的高热值燃料进行燃烧测试,结果显示干化有机污泥能够自持燃烧,但燃烧不充分,产生大量烟尘,检出二噁英浓度为16.2ngTEQ/m3。而所得高热值燃料充分燃烧,几乎无烟尘产生,未检出二噁英二次污染物。说明本发明所得高热值燃料具有显著改善的燃烧性能。
实施例3
本实施例的一种利用脱水有机污泥制备高热值燃料的资源化处理方法,包括如下步骤:
按质量百分含量计,将70%干化有机污泥与10%助燃剂、5%催化剂、5%脱硫剂、10%热值提升剂添加至搅拌机内搅拌混合均匀,然后将搅拌均匀后的混合物装入压缩机内,压缩成饼状,成型后得到所述高热值燃料。
所述助燃剂的质量百分含量组成为:硝酸钾30%、硝酸镁40%、氯酸钠10%、二茂铁10%、过硫酸钾10%。
所述催化剂的质量百分含量组成为:碳酸钙40%、氧化铝40%、二氧化锰10%、石英砂10%。
所述脱硫剂的质量百分含量组成为:氧化钙40%、氢氧化钙40%、环氧树脂20%。
所述热值提升剂的质量百分含量组成为:生物质燃料100%。
本实施例所述干化有机污泥通过如下方法制备得到:
(1)在搅拌条件下,向含水率为97%的有机污泥中投加骨架结构剂混合反应30min;所述骨架结构剂由40%CaO、40%Ca(OH)2、10%活性白泥和10%活性炭组成;骨架结构剂的投加量为0.01kg/L污泥。
(2)在步骤(1)的混合物料中投加絮凝改性剂,持续搅拌混合反应30min;所述絮凝改性剂由70%的聚合硫酸铁、20%的聚合硫酸铝和10%硬脂酸钠组成;絮凝改性剂的投加量为0.01kg/L污泥。
(3)在步骤(2)的反应混合料中投加絮凝剂,继续搅拌混合反应30min;所述絮凝剂由40%的壳聚糖季铵盐和60%的聚丙烯酰胺组成;絮凝剂的投加量为0.01g/L污泥。
(4)将步骤(3)处理后的混合污泥经板框压滤机在1.6MPa压力下压滤脱水,得到脱水污泥;测得脱水污泥的含水率为50%。
(5)将步骤(4)所得脱水污泥经低温干化处理(60℃、2.5h),得到含水率为20%的干化有机污泥。
本实施例所得干化有机污泥的热值为3500kcal/kg;所得高热值燃料的热值为4000kcal/kg。
对本实施例所得干化有机污泥及制备的高热值燃料进行燃烧测试,结果显示干化有机污泥能够自持燃烧,但燃烧不充分,产生大量烟尘,检出二噁英浓度为19.5ngTEQ/m3。而所得高热值燃料充分燃烧,几乎无烟尘产生,未检出二噁英二次污染物。说明本发明所得高热值燃料具有显著改善的燃烧性能。
实施例4
本实施例与实施例3相比,干化有机污泥制备过程絮凝剂中季铵盐成分采用聚二甲基二烯丙基氯化铵替代壳聚糖季铵盐,其余相同。
经本实施例处理后脱水污泥的含水率为48%,干化有机污泥的含水率为18%。干化有机污泥的热值为3600kcal/kg;所得高热值燃料的热值为4100kcal/kg。
实施例5
本实施例与实施例3相比,干化有机污泥制备过程絮凝剂中季铵盐成分采用聚硅氧烷季铵盐-16替代壳聚糖季铵盐,其余相同。
经本实施例处理后脱水污泥的含水率为42%,干化有机污泥的含水率为15%。干化有机污泥的热值为3900kcal/kg;所得高热值燃料的热值为4500kcal/kg。
通过实施例3~5的结果可见,本发明絮凝剂中季铵盐成分采用聚硅氧烷季铵盐具有相比其它季铵盐更好的改善污泥脱水的性能,脱水污泥及干化有机污泥的含水率进一步显著降低,可以在更少的调理剂用量下,达到更好的脱水效果,干化有机污泥及制备的燃料热值显著提高。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种利用脱水有机污泥制备高热值燃料的资源化处理方法,其特征在于,包括如下步骤:
将含水率为15%~25%的干化有机污泥与助燃剂、催化剂、脱硫剂、热值提升剂搅拌混合均匀,然后压缩成型,得到所述高热值燃料;所述助燃剂包括硝酸钾、硝酸镁、氯酸钠、二茂铁和过硫酸钾;所述催化剂包括碳酸钙、氧化铝、二氧化锰和石英砂;所述脱硫剂包括氧化钙、氢氧化钙和环氧树脂;所述热值提升剂包括废油和生物质燃料。
2.根据权利要求1所述的一种利用脱水有机污泥制备高热值燃料的资源化处理方法,其特征在于,所述高热值燃料的质量百分含量组成为:干化有机污泥50%~70%、助燃剂10%~30%、催化剂3%~5%、脱硫剂1%~7%、热值提升剂10%~20%。
3.根据权利要求1所述的一种利用脱水有机污泥制备高热值燃料的资源化处理方法,其特征在于,所述助燃剂的质量百分含量组成为:硝酸钾30%~80%、硝酸镁0~40%、氯酸钠0~10%、二茂铁0~10%、过硫酸钾0~10%;所述催化剂的质量百分含量组成为:碳酸钙30%~40%、氧化铝40%~50%、二氧化锰10%~20%、石英砂0~10%;所述脱硫剂的质量百分含量组成为:氧化钙40%~50%、氢氧化钙40%~50%、环氧树脂0~20%;所述热值提升剂的质量百分含量组成为:废油0~100%、生物质燃料0~100%。
4.根据权利要求1所述的一种利用脱水有机污泥制备高热值燃料的资源化处理方法,其特征在于,所述干化有机污泥通过如下方法制备得到:
(1)在搅拌条件下,向有机污泥中投加骨架结构剂混合反应5~30min;所述骨架结构剂由CaO、Ca(OH)2、活性白泥和活性炭组成;
(2)在步骤(1)的混合物料中投加絮凝改性剂,持续搅拌混合反应5~30min;所述絮凝改性剂由聚合硫酸铁、聚合硫酸铝和表面活性剂组成;
(3)在步骤(2)的反应混合料中投加絮凝剂,继续搅拌混合反应5~30min;所述絮凝剂由季铵盐和聚丙烯酰胺组成;
(4)将步骤(3)处理后的混合污泥经压滤脱水,得到脱水污泥;
(5)将步骤(4)所得脱水污泥经低温干化处理,得到干化有机污泥。
5.根据权利要求4所述的一种利用脱水有机污泥制备高热值燃料的资源化处理方法,其特征在于,步骤(1)中所述有机污泥的含水率为30%~99%。
6.根据权利要求4所述的一种利用脱水有机污泥制备高热值燃料的资源化处理方法,其特征在于,步骤(1)中所述骨架结构剂中各组分质量百分含量组成为:CaO 30%~50%,Ca(OH)230%~40%,活性白泥10%~20%,活性炭10%~20%;所述骨架结构剂的投加量为0.01~0.02kg/L污泥。
7.根据权利要求4所述的一种利用脱水有机污泥制备高热值燃料的资源化处理方法,其特征在于,步骤(2)中所述絮凝改性剂中各组分质量百分含量组成为:聚合硫酸铁20%~75%,聚合硫酸铝20%~75%,表面活性剂5%~10%;所述絮凝改性剂的投加量为0.01~0.02kg/L污泥。
8.根据权利要求4所述的一种利用脱水有机污泥制备高热值燃料的资源化处理方法,其特征在于,步骤(3)中所述絮凝剂中各组分质量百分含量组成为:季铵盐40%~80%,聚丙烯酰胺20%~60%;所述絮凝剂的投加量为0.01~0.02g/L污泥。
9.根据权利要求4所述的一种利用脱水有机污泥制备高热值燃料的资源化处理方法,其特征在于,步骤(5)中所述干化有机污泥的热值为3000~4500kcal/kg。
10.一种高热值燃料,其特征在于,通过权利要求1~9任一项所述的方法制备得到,所述高热值燃料的热值为3500~5000kcal/kg。
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