专利名称：一种制造复合固态废弃物衍生燃料的方法
技术领域：
本发明涉及一种衍生燃料的制造方法，特别涉及一种制造复合固态废弃物衍生燃 料的方法。
背景技术：
我国是人口众多，正处于工业高速发展阶段，而且又是农业大国，因此，城乡生活 垃圾产量大，工农林业废弃物也相当多，目前，全国城市生活垃圾年产量已超过1亿吨，全 国工业固体垃圾年产量也超过7亿吨，而废弃生物质中仅农作物秸秆年产量约为5 6亿 吨，如果不对其处理，则垃圾与废弃物的污染将对人类环境造成极大危害，并将严重制约着 社会经济的发展和人民生存与生活质量的提高，此外也是资源与能源的巨大浪费。虽然在 野地烧荒变肥是一种利用，但严重污染环境。乡村生活垃圾与废弃的生物质复合压制成型 块燃料，既使生物质再生能源得到充分利用，同时又可解决乡村垃圾污染问题，改善乡村生 活质量。目前，我国二氧化碳的排放总量已超出美国居世界第一位，二氧化碳排放量的70%、 二氧化硫排放量的90%、氮氧化物排放量的66. 7%均来自燃煤。生物质能源来自绿色植物， 在进行光合作用时消耗的二氧化碳与它燃烧时的排放量相当，所以被称为零排放能源。以 生物质燃料替代煤炭，可减少二氧化碳排放，减少碳氢化物、氮氧化物等对大气的污染，减 少酸雨现象的发生。将为改善能源结构、提高能源利用效率、减轻环境压力作出巨大的贡 献。城市污水处理厂是城市的重要基础设施，也是目前国内外用以“防治污染，保护环 境”的重要措施之一。据初步统计，到2008年，我国城镇污水处理率大约为30%，日处理量 约5000万吨，年产生污泥大约900万吨，预计未来5年内，污泥产量将达到2700万吨/年。 如何处理污水处理厂的污泥，成了影响城市污水处理的重要因素。城市污水处理过程中剩 余污泥的主要成分是水份(含水率约70% 85%)，以及其他微生物及其残渣(以有机物为 主，约60% 70%)。 污泥成分与污水水质及处理工艺有关，生活污水污泥含有氮、磷等 营养物质和有机质，使其具备了制造肥料和作为燃料的基本条件。城市混合污水(含生活 污水和工业废水)污泥一般也含有重金属离子或有毒有害化学物质，如可吸附性有机卤素 (A0X)、阴离子合成洗涤剂(LAS)、多环芳烃(PAH)、多氯联苯(PCB)等。目前，提高城市污水 处理率已成为各地共识，然而污水处理残留的高浓度污染物遗留在污泥中，被随意抛弃、 填埋，造成严重的二次污染。这是中国水务系统长期存在的“重水轻泥”问题。中国的污泥 无害化处理率非常低，污水处理厂中有污泥无害化处置设施的还不到1/4，即使在北京和 上海，污泥处理率也仅为20%至25%。随着城市污水处理率不断提高，污泥的污染隐患日 益凸显。国内对污水处理厂污泥大多采取抛弃、填埋等简单处理方式。这种不规范的处置方 式不仅占用宝贵的土地资源，还会产生二次污染，影响周围环境、河道和地下水源。国内某 污水处理厂，每天产生污泥1500吨左右，每年堆放占地250亩，年处理费用高达1亿元。 目前世界上有卫生填埋、生物堆肥、再发酵沼气发电、干化焚烧等多种污泥处置方式。为了 避免污泥中含有的重金属等污染成分通过肥料-瓜果蔬菜-食品的途径进入人体，日本、欧洲等地一般都采用高温焚烧方式。传统的脱水污泥填埋、堆肥、弃置等方法处理污泥会带来 如下问题(1)污泥含水率高会带来运输费用高，大量占用填埋空间，影响垃圾压实操作等 系列问题；(2)简易填埋、堆肥，易使污泥受雨水冲刷，漫流到地表水体或渗入地下引起污 染；(3)露天堆放的污泥易产生恶臭、滋生蚊蝇，严重影响周边环境卫生。随着规划中污水 处理厂的陆续建成，污泥量将越来越多，污泥的处理处置将成为污水处理行业健康发展的 瓶颈问题。污水厂污水处理，污泥处理和污泥处置是三个独立又相互紧密联系的组成部分， 是一个完整的体系。实现污泥“减量化”、“无害化”、“资源化”处理，才能保证污水治理系统 工程真正达到保护环境，造福人类的目的。目前国内污泥处理技术一般可以划分为两大类 一是抛弃型技术，采用填埋等方法处理，把污泥作为废物不再利用；二是资源化技术，充分 利用污泥中的有益成分，实现变废为宝。后者符合可持续发展的战略方针，近年来得到广 泛关注。(1)污泥堆肥，堆肥化是利用微生物的作用，将不稳定的有机质降解和转化成稳定 的有机质，并使挥发性有机质含量降低，减少臭气；物理性状明显改善，便于贮存、运输和使 用；高温堆肥还可以杀灭堆料中的病原菌、虫卵和草籽，使堆肥产品更适合作为土壤改良剂 和植物营养源。自然堆肥过程主要靠自然通风或表面扩散向堆料供氧，由于供氧不充分，不 能作为大规模处理、生产高质量堆肥产品的手段。污泥堆肥过程的主要技术措施比较复杂， 主要包括调整堆料的含水率和适当的C/N比；选择填充料改变污泥的物理性状；建立合适 的通风系统；控制适宜的温度和PH值等。(2)污泥制沼气，污泥厌氧消化是污泥稳定化工 艺。厌氧消化较其他稳定化工艺获得广泛应用的原因是它具有如下优点可以产生能量、减 小污泥体积、可以消除部分恶臭、杀死部分病源微生物。但当处理厂规模较小，污泥数量少， 综合利用价值不大时，虽然可采用污泥好氧消化，但运行费用大、能耗多。(3)污泥燃烧化 技术，随着污泥量的不断增加及污泥成分的变化，现有的污泥处理技术逐渐不能满足要求， 例如燃烧含水率80%的污泥，每吨污泥的辅助燃料需消耗304 565L重油，能耗大；污泥填 埋必须预先脱水到含水率至少小于70%，而达到这样的含水率目前的污泥脱水技术需要消 耗大量的药剂，既增加了成本，也增加了污泥量；土地还原是目前污泥消纳量最大的处理方 法，但很多工业废水中含有重金属和有毒有害的有机物，不能作肥料或土壤改良剂。因此寻 找一种适合处理所有污泥，又能利用污泥中有效成分，实现减量化、无害化、稳定化和资源 化的污泥处理技术，是当前污泥处理技术研究开发的方向。污泥燃料化被认为是有望取代 现有的污泥处理技术最有前途的方法。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种用污泥、秸秆类农业废弃 物、生活垃圾中的可燃物制造复合固态废弃物衍生燃料的方法。本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是一种制造复合固 态废弃物衍生燃料的方法，该方法包括以下步骤
一)污泥的脱水干化处理，采用污泥干燥机干化污泥，污泥中添加生石灰，生石灰与污 泥的重量比为1 2. 5 5，得到干燥污泥颗粒；
二)秸秆类农业废弃物的干燥、粉碎，秸秆类农业废弃物干燥后，用粉碎机粉碎成碎段；
三)生活垃圾处理，采用垃圾分选设备分选出筛上可燃物，再用粉碎机粉碎成可燃物颗粒；四)成型处理，将步骤一)中获得的干燥污泥颗粒、步骤二)中获得的秸秆类农业废弃物 碎段和步骤三)中获得的可燃物颗粒按照重量比1 3:5 8 :5 8混合均勻，进入成型 机挤压成型，获得固态废弃物衍生燃料。本发明还可以采用如下技术方案
所述步骤一)中获得的干燥污泥颗粒的粒径为3 5mm，所述步骤二)中获得的秸秆类 农业废弃物碎段的长度为3 5mm，所述步骤三)中获得的可燃物颗粒的粒径为4 6mm。本发明具有的优点和积极效果是1)将污泥、秸秆类农业废弃物、生活垃圾处理三 位一体，利用现有水泥厂、发电厂、垃圾处理厂的设施，解决了污泥单一焚烧、垃圾单一焚烧 选址难、污染环境的问题；2)在RDF中添加氧化钙等添加剂和秸秆、垃圾可燃物，提高热值， 燃烧时可减少HC1、S02排放，减少尾部烟道腐蚀，减少二恶英排放；3)利用该方法制造的固 体燃料，比直接燃烧垃圾具有燃烧稳定，二次污染低等特点；4)在各个分散处理场制造固体 燃料，减容除臭，便于运输和储藏；综上所述，本发明解决了污泥、垃圾长期以来污染环境， 占用大量土地资源，影响经济建设可持续性发展的难题，为水泥厂、发电厂和垃圾处理厂等 提供了可燃烧的燃料，节约了大量的煤炭资源并降低了成本，达到了环境保护、生态平衡、 节约资源的目的，做到垃圾的资源化、无害化和减量化，具有广阔的前景和经济社会效益。
具体实施例方式为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图
详细说明如下
实施例1
一种制造复合固态废弃物衍生燃料的方法，包括以下步骤 一)污泥的脱水干化处理
采用污泥干燥机干化污泥，污泥中添加生石灰，生石灰与污泥的重量比为1 :2.5，得 到粒径3 5mm的干燥污泥颗粒，污泥干燥机优选天津百利阳光环保设备有限公司生产的 污泥快速干燥机。污泥干化的机理 1)有机污泥无机化
采用高活性生石灰遇水发生强烈的化合反应，并产生高热，在这样的环境中，任何有机 物都无法完整保留，通过分解反应、置换反应、复分解反应的化学机理，转化为无机物。因此 该工艺可以有效地消灭污泥中存在的各种病源菌及病毒。2)污泥大量的脱水
上述干化处理方法与燃烧、流化床式热干化等相比较，无火焰形成的化合热，有效地避 免了温室效应，大幅度降低了二氧化碳的排放。在处理过程中可以使污泥迅速升温至100 V以上，使污泥中的水分(包括细胞水)大量蒸发。3)重金属等有害物质固化
碱性发热剂+细胞水一强碱+水蒸气，强碱+重金属离子一金属氧化物，强碱 +钙镁铝离子一氧化物胶体，碱性氧化物胶体与粘土架桥并吸附，使重金属离子处于被 钝固状态从而有效地控制了重金属离子的活性。4)污泥的稳定化过程上述污泥干化处理方法，使被处理的污泥始终处于强碱及高温的环境中，污泥中水份 大量蒸发，将很不稳定的有机物分解转化为稳定的无机物，从而有效地实现了污泥的减量 化和稳定化。5)处理过程中的除臭作用
在污水处理过程中，大量的腐殖质沉积在污泥内，在细菌的作用下，发酵并产生带有恶 臭的有害气体，使污泥处理及运输过程都伴随着令人难以忍受的恶臭。该处理方法利用强 碱、高温的环境，破坏并分解了污泥中产生恶臭气体的有机物使处理后的污泥臭味大幅度 下降。二)秸秆类农业废弃物的干燥、粉碎
秸秆类农业废弃物干燥后，用粉碎机粉碎成3 5mm的碎段。秸秆类农业废弃物在农 田收获后可利用广阔的空间自然干化，污染小，成本低廉，简单方便。具体实现时，本发明对 秸秆类农业废弃物干燥的方式不做限定，也可以用干燥设备等其它方式进行干燥。三)生活垃圾处理
生活垃圾进场预处理，分选出筛上可燃物，用粉碎机粉碎成可燃物颗粒。粒径最好为 4 6mm。分选设备可采用滚筒筛，具体实现时，本发明对此不做限定，也可以采用综合风选 机等其它设备进行筛分。四)成型处理
将步骤一)中获得的干燥污泥颗粒、步骤二)中获得的秸秆类农业废弃物碎段和步骤三) 中获得的可燃物颗粒按照重量比1:8 5混合均勻，进入成型机挤压成型。经检测采用上述方法制成的固态燃料的有关数据为灰分12% ；挥发物质60% ； 固态碳13% ；发热量:15000kJ/kg ；燃点:220V.实施例2:
一种制造复合固态废弃物衍生燃料的方法，包括以下步骤 一)污泥的脱水干化处理
采用污泥干燥机干化污泥，污泥中添加生石灰，生石灰与污泥的重量比为1 :4，得到 粒径3 5mm的干燥污泥颗粒，污泥干燥机优选天津百利阳光环保设备有限公司生产的污 泥快速干燥机。污泥干化的机理与实施例1相同。二)秸秆类农业废弃物的干燥、粉碎，与实施例1相同。
三)生活垃圾处理，与实施例1相同。四)成型处理
将步骤一)中获得的干燥污泥颗粒、步骤二)中获得的秸秆类农业废弃物碎段和步骤三) 中获得的可燃物颗粒按照重量比3:7:7混合均勻，进入成型机挤压成型。经检测采用上述方法制成的固态燃料的有关数据为灰分19% ；挥发物质55% ； 固态碳10% ；发热量:17500kJ/kg ；燃点:230°C。实施例3
一种制造复合固态废弃物衍生燃料的方法，包括以下步骤 一)污泥的脱水干化处理
采用污泥干燥机干化污泥，污泥中添加生石灰，生石灰与污泥的重量比为1 :5，得到粒径3 5mm的干燥污泥颗粒，污泥干燥机优选天津百利阳光环保设备有限公司生产的污 泥快速干燥机。污泥干化的机理与实施例1相同。二)秸秆类农业废弃物的干燥、粉碎，与实施例1相同。三)生活垃圾处理，与实施例1相同。四)成型处理
将步骤一)中获得的干燥污泥颗粒、步骤二)中获得的秸秆类农业废弃物碎段和步骤三) 中获得的可燃物颗粒按照重量比2:5:8混合均勻，进入成型机挤压成型。经检测采用上述方法制成的固态燃料的有关数据为灰分25%;挥发物质 75% ；固态碳7% ；发热量:12500kJ/kg ；燃点:210°C。上述实施例由于在制作燃料的过程中水分减少了，且在生产过程中加入添加剂 CaO,可防止恶臭产生便于贮存。适合水泥厂参烧，炉灰又可作为水泥厂的原料，达到资源化 和无害化、节能减排的目的。
权利要求
一种制造复合固态废弃物衍生燃料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤一)污泥的脱水干化处理，采用污泥干燥机干化污泥，污泥中添加生石灰，生石灰与污泥的重量比为12.5～5，得到干燥污泥颗粒；二)秸秆类农业废弃物的干燥、粉碎，秸秆类农业废弃物干燥后，用粉碎机粉碎成碎段；三)生活垃圾处理，采用垃圾分选设备分选出筛上可燃物，再用粉碎机粉碎成可燃物颗粒；四)成型处理，将步骤一)中获得的干燥污泥颗粒、步骤二)中获得的秸秆类农业废弃物碎段和步骤三)中获得的可燃物颗粒按照重量比1～3:5～85～8混合均匀，进入成型机挤压成型，获得固态废弃物衍生燃料。
2.根据权利要求1所述的制造复合固态废弃物衍生燃料的方法，其特征在于，所述步 骤一)中获得的干燥污泥颗粒的粒径为3 5mm，所述步骤二)中获得的秸秆类农业废弃物 碎段的长度为3 5mm，所述步骤三)中获得的可燃物颗粒的粒径为4 6mm。
全文摘要
本发明公开了一种制造复合固态废弃物衍生燃料的方法，包括以下步骤一)污泥的脱水干化处理，采用污泥干燥机干化污泥，污泥中添加生石灰，生石灰与污泥的重量比为12.5～5，得到干燥污泥颗粒；二)秸秆类农业废弃物的干燥、粉碎，秸秆类农业废弃物干燥后，用粉碎机粉碎成碎段；三)生活垃圾处理，采用垃圾分选设备分选出筛上可燃物，再用粉碎机粉碎成可燃物颗粒；四)成型处理，将步骤一)中获得的干燥污泥颗粒、步骤二)中获得的秸秆类农业废弃物碎段和步骤三)中获得的可燃物颗粒按照重量比1～3:5～85～8混合均匀，进入成型机挤压成型。本发明解决了污泥、垃圾污染环境，占用土地的难题，为水泥厂、发电厂和垃圾处理厂提供了燃料。
文档编号C10L5/46GK101987984SQ201010264708
公开日2011年3月23日 申请日期2010年8月27日 优先权日2010年8月27日
发明者于金瑞, 任庆斌, 李梓沛, 王嘉琦, 项佩琳 申请人:天津百利阳光环保设备有限公司