专利名称：：一种污泥燃料及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及环境科学
技术领域：
中污泥的处理方法，具体地说是一种污泥燃料及其制备方法。
背景技术：
：污泥是在污水处理过程中产生的固体沉淀物质，含有大量的水分、无机灰份和有机挥发物。随着社会经济和城市化的快速发展，我国城市污水处理能力不断增强，产生的污泥量急剧增加。若得不到妥善的处置不仅占用大量的土地，而且将对环境造成二次污染，成为影响城市环境卫生的一大公害。如何科学、妥善地处理污泥己成为城市发展必需解决的关键问题。污泥的处置方法一般有以下几种填埋法基本类似于城市垃圾填埋。填埋处理一是要占用大量土地，浪费土地资源；二是污泥中含有的营养物质使大量病杂菌繁衍，导致污泥霉变，污染环境。污泥、垃圾产生量与日倶增，已很难在短距离内找到填埋场地。实际上大部分采用填埋方法处置污泥的污水厂并未对污泥作填埋处置，而是外运甚至卖给近郊菜农，造成蔬菜等农产品的严重污染，直接危害人类健康。焚烧法需要耗费大量能源而不经济，并造成大气污染，浪费资源，焚烧这种不得已而为之的方法巳越来越不被人们采用。直接烘干法，即将含水率75%80%的污泥采用气流干燥机烘干，温度高达200度以上，杀死各种病菌，然后进行填埋或再处理。缺点是耗费能源，增加处理成本。80年代以前大多数的活性污泥采用厌氧消化法处理，杀灭微生物病菌并生产部分可利用的沼气。该技术有三大缺点一是厌氧消化罐、沼气回收和储存等配套设备投资高昂；二是厌氧消化虽然通过各种厌氧菌的生化反应使污泥稳定，总量降低25%左右，最终仍需卫生填埋；三是系统运行复杂，成本高，不稳定，隐患多。有关资料显示污泥厌氧消化系统的建设投资约为100200万元/吨干泥，包括污泥浓縮、脱水、中温消化、消化污泥再浓缩、脱水外运，其运行费用大约700元/吨干泥900元/吨干泥。生物处理法，即生物堆肥法，它是引进好氧菌种和氧气，使污泥好氧生物高温发酵。堆肥化技术是国际上从60年代后期迅速发展起来的一项新的生物处理技术，它运用多学科技术，利用微生物群落在特定的环境中对多相有机物分解，将污泥改良成稳定的腐殖质，用于肥田或土壤改良。由于堆肥技术在实际应用中可以达到"无害化"、"减量化"、"资源化"的效果，并且具有经济、实用、不需外加能源、不产生二次污染等特点，因此，70年代后，引起了世界各国的广泛重视，并迅速成为环保领域内的一个研究热点。随着科学技术的不断发展和环境工作者的不断研究，人们开始将污泥制成肥料以达到废物利用的目的。综合国内外污泥肥料加工技术，大都存在着技术手段单一、养分利用率低等严重缺陷，难以达到"废物利用，改善环境"的目的。处置不当，反而成为环境和农作物新的污染源。概括分析，首先这些污泥制品小具备有机肥料的一般特性，它们溶解性差，养分利用率低，砂砾化；其次它们的耗能与加工成本高，缺乏经济性，难以持续；由此导致污泥肥料产品市场竞争力不强，不能形成市场的有效供给。研究开发兼顾环境生态效益、社会效益和经济效益的污泥处置与资源化利用的技术、生产工艺，以适应全球资源合理利用及生态环境保护的发展趋势已成为当务之急。
发明内容本发明的目的就是针对现有污泥处理方法的缺陷，提供一种污泥燃料及其制备方法，它解决了城市污泥处理难的问题，实现了废物利用并改善环境的目的。本发明的技术方案是这样实现的它由下述的原料组分按质量百分比混合而成含水污泥29.5—85%，稻壳灰10—70%，脱臭杀菌剂O.5—5%。其中所述的含水污泥为含水量为40—98%wt的城市生活废水污泥、造纸废水污泥、印染废水污泥或油污泥；所述的稻壳灰为稻壳燃烧后的产物；所述的脱臭杀菌剂为氧化钙、次氯酸钙、次氯酸钠、二氧化氯中的一种或一种以上的混合物。优选次氯酸钙和氧化钙的混合物。本发明较好的技术方案是将上述制得的低热值污泥燃料与煤粉或石油焦粉按重量份数1:0.4—3的比例混合可以制得高热值污泥燃料。高热值污泥燃料由下述原料按质量百分比混合而成低热值污泥燃料30-70%、煤粉或石油焦粉30%-70%。其中所述的煤粉或石油焦粉热值在25080kca]/kg以上。本发明的制备方法包括如下步骤(1)将含水40—98Mwt的污泥、稻壳灰及脱臭杀菌剂在室温下混合均匀，其组成质量比例为含水污泥29.5—85%，稻壳灰10—70%，脱臭杀菌剂0.5—5%。(2)将含水污泥、稻壳灰及脱臭杀菌剂的均匀混合物晾干后即制备得到低热值污泥燃料。将上述方法制得的低热值污泥燃料与煤粉或石油焦粉按重量份数l:0.4—3的比例混合均匀即制得高热值污泥燃料；其中所述的低热值污泥燃料的含水量为5-30%wt。优选含水量为5-20%wt。本发明利用生物质废料稻壳灰、脱臭杀菌剂同含水40-98%的污泥混合，通过自然干燥得到低热值污泥燃料；将低热值污泥燃料同高热值的煤粉或石油焦粉混合得到高热值的污泥燃料。本发明的创新之处是利用稻壳灰这一特殊废弃物，其具有较大的比表面积和较为发达的孔结构，其同含水污泥混合后因吸附了污泥中的游离水和部分细胞破壁水，因此改变了污泥的凝胶结构使污泥分散成为以加入的稻壳灰颗粒为核心的一颗一颗的细小颗粒，致使污泥同空气的接触面积大大增加，从而增加了传质面积，将这样的混合物晾晒非常容易干化脱水。因此，稻壳灰的加入可以破除污泥胶团对水分禁锢作用的同时获得巨大的分散表面积，大幅度提高干燥过程的传热传质效率。本发明大大降低了污泥处理费用，将污泥制备为燃料，冋收污泥中储存的能量，燃烧后的污泥燃料灰，不仅将重金属以氧化物的形式钝化而且可以利用其灰中高含量的二氧化硅制备建筑材料。这样彻底将污泥及稻壳灰进行了安全处置并得到资源化利用。具体实施例方式下面通过实施例对本发明作进一歩的阐述，其目的是为了更好理解本发明的内容，所举之例并不限制本发明的保护范围。实施l:取自一家生活污水处理厂的消化污泥，水分含量为80.4%wt，干基挥发份'41.6%wt，干基燃烧热值8670kJ/kg;稻壳灰取自工业锅炉燃烧稻壳后的灰，其二氧化硅含量65K左右，碳含量31%左右。将含生活水污泥、稻壳灰及脱臭杀菌剂按照比例混合均匀，然后进行自然晾干。其晾晒条件为在水泥地上晾晒，混合物晾晒厚度为10cm左右，在最高27'C的气温下，晴天晾晒10小时，每小时翻动一次。具体数据及燃烧热值见表l。注明表1中样品1中脱臭杀菌剂为80%wt氧化钙和20%次氯酸钙的混合物；样品2的脱臭杀菌剂为次氯酸钙(工业级漂白粉)；样品3中脱臭杀菌剂为次氯酸钠和二氧化氯，两者的质量比为6:4;样品4中脱臭杀菌剂为氧化钙；样品5中脱臭杀菌剂为二氧化氯。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>实施2:取自一家造纸厂污水处理后的污泥，水分含量为67.3%wt，干基挥发份61.2%wt，干基燃烧热值12029kJ/kg;稻壳灰取自工业锅炉燃烧稻壳后的灰，其二氧化硅含量65%左右，碳含量31%左右。将含造纸污泥、稻壳灰及脱臭杀菌剂按照比例混合均匀，然后进行自然晾干。其晾晒条件为在水泥地上晾哂，混合物晾晒厚度为10cm左右，在最高29t:的气温下，晴天晾晒10小时，每小时翻动一次。具体数据及燃烧热值见表2。注明表1中样品1中脱臭杀菌剂为80。/oWt氧化,丐和20%次氯酸钙的混合物；样品2的脱臭杀菌剂为次氯酸钙(工业级漂白粉)；样品3中脱臭杀菌剂为次氯酸钠和二氧化氯，两者的质量比为6:4;样品4中脱臭杀菌剂为氧化钙。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>实施3:取自一家印染企业的污水处理后的污泥，水分含量为70.4%wt,干基挥发份49.5°/。wt，干基燃烧热值10740kJ/kg;稻壳灰取自工业锅炉燃烧稻売后的灰，其二氧化硅含量65%左右，碳含量31%左右。将含造纸污泥、稻壳灰及脱臭杀菌剂按照比例混合均匀，然后进行自然晾干。其晚晒条件为在水泥地匕晾晒，混合物晾晒厚度为10cm左右，在最高27i:的气温下，晴天晾晒10小时，每小时翻动一次。具体数据及燃烧热值见表3。注明表1中样品1中脱臭杀菌剂为氧化钙；样品2的脱臭杀菌剂为次氯酸钙(工业级漂白粉)；样品3中脱臭杀菌剂为次氯酸钠和二氧化氯，两者的质量比为6:4;样品4中脱臭杀菌剂为80%wt氧化钙和20%次氯酸钙的混合物。表3污泥量%wt稻壳灰量%wt脱臭杀菌晾晒后水燃烧热值kj/kg样品185105198374样品270291147892样品360391107657样品45049177449实施4:取自一家生活污水处理厂二沉池的剩余污泥，水分含量为98%wt，干基挥发份46.l°/。wt，干基燃烧热值11528kJ/kg;稻壳灰取自工业锅炉燃烧稻壳后的灰，其二氧化硅含量65%左右，碳含量31%左右。将含剩余污泥、稻壳灰及脱臭杀菌剂按照比例混合均匀，然后进行自然晾干。其晾晒条件为在水泥地上晾晒，混合物晾晒厚度为10cm左右，在最高27。C的气温下，晴天晾晒10小时，每小时翻动.次。具体数据及燃烧热值见表4。表4污泥量稻壳灰量氧化钙晾晒后水燃烧热值%wt%wtkj/kg样品185105308261样品27025521782010样品360373157598实施5:取自一炼油企业的含油污泥，水分含量为40Xwt，干基挥发份72.4y。wt，干基燃烧热值25531kJ/kg;稻壳灰取自工业锅炉燃烧稻壳后的灰，其二氧化硅含量65°/。左右，碳含量31%左右。将含剩余污泥、稻壳灰及氧化钙照质量比例75:20:5混合均匀，然后进行自然晾干。其晾晒条件为在水泥地上晾晒，混合物晾晒厚度为10cm左右，在最高27"C的气温下，晴天晾晒10小时，每小时翻动一次。晾晒后的水分为5%wt，燃烧热值为19728kJ/kg。实施6:将实施例1中的样品2同燃烧热值为25080W/kg的煤粉或石油焦粉混合均匀，其混合比例及其燃烧热值见表5。表5|样品2(实施例1)同煤粉的质量比3:75:57:3燃烧热值kj/kg195411584912156样品2(实施例1)同石油焦粉的质量比3:75:57:3燃烧热值kj/kg3068523809〗693权利要求1、一种低热值污泥燃料，它由下述的原料组分按质量百分比混合而成含水污泥29.5-85％，稻壳灰10-70％，脱臭杀菌剂0.5-5％。2、根据权利要求1所述的一种污泥燃料，其中所述的含水污泥为含水量为40—98^wt的城市生活废水污泥、造纸废水污泥、印染废水污泥或油污泥。3、根据权利要求1所述的一种污泥燃料，其中所述的稻壳灰为稻壳燃烧后的产物。4、根据权利要求1所述的一种污泥燃料，其中所述的脱臭杀菌剂为氧化钙、次氯酸钙、次氯酸钠、二氧化氯中的一种或一种以上的混合物。5、一种高热值污泥燃料，它是由权利要求1的低热值污泥燃料与煤粉或石油焦粉按重量份数1:0.4—3的比例混合而成。6、根据权利要求5所述的一种高热值污泥燃料，它由下述原料按质量百分比混合而成低热值污泥燃料30-70%、煤粉或石油焦粉30%-70%。7、根据权利要求5或6所述的一种高热值污泥燃料，其中所述的煤粉或石油焦粉热值在25080kcal/kg以上。8、一种污泥燃料的制备方法，它包括如下步骤(1)将含水40—98Xwt的污泥、稻壳灰及脱臭杀菌剂在室温下混合均匀，其组成质量比例为含水污泥29.5—85%，稻壳灰IO—70%，脱臭杀菌剂O.5—5%。(2)将含水污泥、稻壳灰及脱臭杀菌剂的均匀混合物晾干后即制备得到低热值污泥燃料。9、根据权利要求8的一种污泥燃料的制备方法，其中将上述方法制得的低热值污泥燃料与煤粉或石油焦粉按重量份数1:0.4—3的比例混合均匀即制得高热值污泥燃料。10、根据权利要求8的一种污泥燃料的制备方法，其中所述的低热值污泥燃料的含水量为5-30%wt。全文摘要本发明公开了一种污泥燃料及其制备方法。它由下述的原料组分按质量百分比混合而成含水污泥29.5-85％，稻壳灰10-70％，脱臭杀菌剂0.5-5％。本发明解决了城市污泥处理难的问题，它大大降低了污泥处理费用，将污泥制备为燃料，回收污泥中储存的能量，燃烧后的污泥燃料灰，不仅将重金属以氧化物的形式钝化而且可以利用其灰中高含量的二氧化硅制备建筑材料。这样彻底将污泥及稻壳灰进行了安全处置并得到资源化利用。文档编号C10L5/44GK101597532SQ20091006309公开日2009年12月9日申请日期2009年7月9日优先权日2009年7月9日发明者余国贤,吴宏观申请人:余国贤