本发明属于废弃物处理领域，更具体地涉及有机废弃物处理剂及该处理剂制备燃料的方法。
背景技术：
有机废弃物(有机废弃物渗沥液、餐厨垃圾废弃物、河水污泥等)是由高浓度有机物、二氧化碳(CO2)，氢化硫和氨气等多种混合在一起的高浓度恶性排水，净化处理困难且净化费用高。目前，多数企业采取投放海洋的方法。
随着《伦敦公约》等相关文件的生效，自2013年起将全面禁止上述废弃物投放海洋。废弃物投放海洋方式必然转换为陆上处理。废弃物禁止投放海洋会危及那些不能妥善处理有机废弃物的企业的存亡。
餐厨垃圾等有机废弃物通常采用填埋方式处理。近来，已出现从餐厨垃圾中分离出异物质经过烘干、碾碎，最后制成饲料、肥料或燃料的回收利用法。
现有的处理方法采用微生物发酵工程的方法。微生物发酵工程法通常采用酸性发酵及甲烷发酵形成的厌氧菌加水分解污水的处理方法。但是，该方法处理周期长，平均超过20日，保管时间长，需要大型处理设备，且运输条件要求高，最根本问题是该厌氧工程产生的渗沥液的处理效率低，厌氧消化需要时间过长，且厌氧消化时产生的恶臭会污染环境。微生物发酵法处理的另一缺陷是。餐厨垃圾等有机废弃物经厌氧发酵堆肥时，废弃物所含的类似盐类、高分子类产品堆肥后的基本作为垃圾处理，无再利用价值。
另一种处理方法是根据活性污泥槽的生物学原理采用排水合并处理方法。当废弃物附近有排水处理场时，用普通活性污泥槽处理，需将氧需求量(BOD)降到生物学要求的5，000ppm基准以下，但实际操作更为复杂，需经过多个前处理阶段才能将普通渗沥液中BOD降低数十万ppm至基准要求。
为保证总悬浮物含量降低到10，000ppm以下，需增设降低氮、磷和油分含量的前处理工艺。该前处理工艺通常使用圆芯干燥机降低总悬浮物的质量，具备该功能的圆芯干燥机价格昂贵，且经圆芯干燥机干燥(或脱水)后仍需要除油工艺，因此还需要同时处理水分、固体和油污的圆芯干燥机。所以，处理成本高，设备昂贵一直是困扰国内有机废弃物处理场的问题。
有机废弃物干燥时产生的悬浮物(或称污泥)有机物和油份的含量高。利用微生物工法给悬浮物加热、凝固时，悬浮物的成份之间出现中和、凝缩反应，可用于制造高热值燃料。有机废弃物燃料化要求3，000Kcal/kg以上的发热量和较低的含水率。采用微波降低含水率的方法虽然可以短时间内排出水分，但是其烘干费用、设备费用及设备维修管理费用极高，不利于企业大规模工业化使用。因此，本领域亟需能消除有机废弃物中包含的各种类似重金属的污染物，降低含水率迅速烘干(脱水)的添加剂。
技术实现要素：
为弥补现有技术的不足，本发明第一个目的是提供了一种具有良好的污染物消除效果，同时能增加发热量可形成优质燃料的有机废弃物处理剂，本发明采用以下技术方案：有机废弃物处理剂，包括质量百分数为40～80％有机酸、5～25％活性炭和3～20％沸石，所述的有机酸包括质量比为1：(0.01～0.2)的腐植酸和富里酸。
优选地，有机废弃物处理剂包括55～80％有机酸、5～20％活性炭和3～15％沸石。
更进一步地，有机废弃物处理剂包括60～75％有机酸、7～15％活性炭和7～15％沸石。
上述有机废弃处理剂中还包括功能性填料，所述功能性填料包括云母、长石、铁矿石和黄土中的一种或一种以上，功能性填料占有机废弃物处理剂总质量的0.5～10％。
所述云母包括白云母、合金云母、黑云母中的一种或多种。白云母优选绢云母。
所述长石包括正长石、微斜长石、斜长石和钡长石中的一种或多种。
所述铁矿石包括赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿和菱铁矿中的一种或多种。
作为本发明一个优选的实施例，所添加的云母、长石、铁矿石和黄土的质量比为1:(0.1～0.5):(0.5～1.0)：(0.5～3)。
本发明有机废弃物处理剂的平均粒子直径为0.01mm～1mm。
本发明另一个目的是，请求保护采用上述有机废弃物处理剂制备燃料前驱体的方法：
该方法包括如下步骤：
S1将有机废弃物与有机废弃处理剂Ⅰ混合，分离出悬浮物Ⅰ和处理水；
S2将处理水与凝聚剂反应形成悬浮物Ⅱ；
S3将悬浮物Ⅰ和悬浮物Ⅱ与有机废弃处理剂Ⅱ混合后经烘干处理得到燃料前驱体。
更为具体地，所述步骤S3是将分离出的悬浮物Ⅰ和悬浮物Ⅱ中一种或两种加入有机废弃处理剂Ⅱ进行反应，将反应物在烘干炉内烘干10-30h形成干燥物，该干燥物经本领域常用方法制成燃料前驱体。在烘干过程中可以形成含水量适宜的燃料。所述有机废弃处理剂Ⅱ可以与有机废弃处理剂Ⅰ具有相同或不同的组成。所添加的有机废弃处理剂Ⅱ占悬浮物Ⅰ和悬浮物Ⅱ总质量的5-30％，更为优选地，有机废弃处理剂Ⅱ占悬浮物Ⅰ和悬浮物Ⅱ总质量的8-25％时，可以更有效去除悬浮物中多余的水分及污染物质，以达到迅速烘干的效果，有利于后期燃料的燃烧性能及发热量，可节约成本。
在本发明一个优选的实施例中，将悬浮物Ⅰ和悬浮物Ⅱ与混合槽内与有机废弃处理剂Ⅱ混合，混合槽内具有搅拌装置以达到均匀搅拌的目的。搅拌过程中有机废弃物处理剂中的有机酸、活性炭和沸石成份不仅可去除和分解污染物质，还可以同时吸收上述反应物的水分，迅速烘干。
进一步地，悬浮物Ⅰ和悬浮物Ⅱ的质量比为1：(0.1～1)，进一步优选为1：(0.1～0.5)，在该比例范围下，本发明的燃料具有良好的发热量和发热效率，且硫磺含量低，可广泛用作农家或工厂燃料。
本发明还请求保护采用上述方法制得的燃料前驱体制备燃料的方法，即将燃料前驱体于成型机内制成燃料。
一种燃料是按照上述方法制备所得。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的有机废弃物处理剂具有良好的去除污染物效果，可制成发热量较高的优质燃料，含水率低，经济环保，采用有氧发酵代替厌氧发酵，有效防止恶臭的产生，防止环境污染。使用该有机废弃物处理剂处理废弃物，处理周期短，由现有的20日以上缩短到5～6日；设备成本低，且小规模设备即可处理废弃物；处理条件温和，低温条件可烘干；可陆地处理，无需投放海洋。本发明的有机废弃物燃料化制成的燃料，燃烧效率高、发热量高，利用价值高，应用范围广。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明要保护的技术方案进行详细描述，但不以任何方式限制本发明。下述实施例中如无特殊说明，所采用的实验方法均为常规方法，所用材料、试剂等均可从化学公司购买。本发明中提到的有机废弃物具体指指餐厨垃圾及其排出的渗沥液、排水污泥、造纸滤泥、家禽粪尿、稻草、稻壳、废弃木材及落叶中的一种或多种物质。
有机废弃处理剂的制备
在有机废弃处理剂原料的选取上，需要考虑使处理剂同时具有良好的污染物消除效果以及优异的燃料性能，为实现该目的，通过配合、搅拌、混合消除污染物，对于各部分原料其作用如下：
1、有机酸
添加有机酸的目的是通过配合体生成等反应，在短时间内去除有机废弃物中水分、重金属及恶臭，同时对制备的燃料发热量的提高具有一定效果。有机酸主要组成成分有腐植酸(Humic acid)和富里酸(Fulvic acid)。腐植酸可以为天然腐植酸物质。
腐植酸和富里酸去除土壤等含的各种重金属离子和恶臭效果显著，具有很强的离子交换作用。腐植酸和富里酸其阳离子交换性能优于沸石。使用沸石时，层状结构中的钠和铝等有毒离子从土壤中涌出，具有二次污染的危险；有机废弃物处理剂吸附于各种重金属物质或通过非可逆性‘氧化－还原’反应将配合体形成无害、短时间内消除恶臭、容易生分解的形态。
经发明人大量实验证明，腐植酸和富里酸优选的质量比为1：(0.01～0.2)，更优选的质量比是1：(0.01～0.15)，最优质量比是1：(0.05～0.1)。在该范围下有机废弃处理剂具有良好的重金属和恶臭消除效果，成本低。有机酸添加量占有机废弃物处理剂总质量的40～80％，优选55～80％，更优选60～75％。在上述范围，可去除重金属和污染物质以及快速除臭。当有机酸的含量不足40％时，去除水分和重金属效果下降；当含量超过80％时，耗资较高。
2、活性炭
添加活性炭的目的是降低有机废弃物中的氮气浓度，有效去水分，吸附固体物质和金属粒子等，提高燃料固定碳比例。本发明使用的活性炭是本领域常用的普通活性炭。例如，褐煤、泥煤、沥青煤、椰子皮、橡树和竹炭等，可用上述一种或多种混合使用。本发明的有机废弃物处理剂使用的活性炭粒子平均直径为0.001～0.1mm。上述范围的活性炭粒子，具有良好的分散性，能够吸附悬浮物粒子和金属粒子等，降低有机废弃物中的氮气浓度，提高燃料的发热效率。
活性炭占有机废弃物处理剂总质量的5～25％，优选5～20％，更优选7～20％。在上述范围，有机废弃处理剂能够有效降低氮气浓度且去除污染物质。当活性炭含量不足5％时，除水效果差、降低氮气浓度能力下降；当含量超过25％时，去除重金属效果和燃料发热量降低且除水效果差。
3、沸石
沸石用于吸附有机废弃物中所含的各种微粒子物质，消除恶臭的氢化硫和氮气等，通过阳离子交换反应吸附活化量较高的粒子状污染物质，达到提高燃料的发热量的目的。优选的，沸石粒子平均直径为0.001～0.1mm，在此范围内，能够达到良好的消除氨气和氢化硫的效果及高效吸附各种污染物质。
沸石占有机废弃物处理剂总质量的3～20％，优选3～15％，更优选7～15％。在上述范围，可有效提高有机废弃物的净化效率，增加燃料的发热量。发明人经大量试验证明，当沸石含量不足3％时，除臭效果和污染物质吸附效果差；当含量超过15％时，重金属和恶臭的去除效果差。
4、功能性填料
为了提高燃料的发热效率和发热量，提高消除恶臭和污染物质的效率，可添加适量的功能性填料。所述功能性填料包括云母、长石、铁矿石和黄土中的一种或一种以上，平均颗粒度为0.1～1mm。具有良好的除水、除臭效果，去污染物质效率更佳，功能性填料占有机废弃物处理剂总质量的0.5～10％，优选1～5％，更优选地1～3％。进一步地，所述云母包括白云母、合金云母、黑云母中的一种或多种。白云母中可以选择绢云母。长石包括正长石、微斜长石、斜长石和钡长石中的一种或多种。铁矿石包括赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿和菱铁矿中的一种或多种。作为本发明一个优选的实施例，所添加的云母、长石、铁矿石和黄土的质量比为1:(0.1～0.5):(0.5～1.0)：(0.5～3)。复合的功能性填料与单一的功能性成份的有机废弃物处理剂相比，其发热效率、除臭、污染物质去除效果更佳，且提高燃料的发热效率和发热量，同时降低成本。
有机废弃物处理剂的平均粒子直径为0.01mm～1mm。最佳粒子平均直径为0.01mm～0.8mm。上述直径范围对有机废弃物烘干和重金属等污染物质消除有显著效果。
表1所示为实施例1～3和对比例1～4各组分具体组成
实施例1
将腐植酸和富里酸以1:0.05质量比组成制备有机酸，活性炭的平均粒子直径为0.05mm，沸石平均粒子直径为0.05mm，功能性填料包含0.5mm平均粒子直径的绢云母：斜长石：磁铁矿：黄土以质量比1:0.5:0.5:2添加。将有机酸、活性炭、沸石、功能性填料制备成平均粒子直径为0.8mm的有机废弃物处理剂Ⅰ。有机废弃物处理剂Ⅱ中功能性填料组成包括正长石：磁铁矿：黄土以质量比0.1:1.0:0.5。有机废气处理剂Ⅰ和有机废气处理剂Ⅱ的制备方法如下：
将原料于室温下干燥5～8h，将干燥好的于粉碎机中高速粉碎至0.5mm，再将云母类、长石类、铁矿石类和黄土类原料于高混机中搅拌均匀，必要时，还可以加入适量剂分散剂，如烷基磷酸盐、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基酰胺等。
实施例2～3
与实施例1区别仅在于各组分配比不同。
燃料的制备
采用有机废弃处理剂制备燃料时，可以采用下述方法实现：
(1)将有机废弃物与有机废弃处理剂Ⅰ混合，分离出悬浮物Ⅰ和处理水；
(2)将处理水与凝聚剂反应形成悬浮物Ⅱ；
(3)将悬浮物Ⅰ和悬浮物Ⅱ与有机废弃处理剂Ⅱ混合后经烘干处理得到燃料前驱体；
(4)燃料前驱体于成型机内制成燃料。
下面通过将实施例1～3制备所得的有机废气处理剂对有机废气物进行处理，用下述实施例4～5的制备方法得到所需燃料。
实施例4
S1将有机废弃物与有机废弃处理剂Ⅰ混合，分离出悬浮物Ⅰ和处理水；
将有机废弃物100份与有机废弃处理剂Ⅰ0.1～10份(优选0.5～5份)，在混合槽Ⅰ内混合进行，分离出悬浮物Ⅰ和处理水。上述比例混合时，有助于迅速去除有机废弃物所含污染物质，实现悬浮物Ⅰ和处理水的分离，可增加后续燃料的发热效率和发热量，提高经济效益。为了实现均匀搅拌，混合槽Ⅰ通常会安装搅拌装置。
S2将处理水与凝聚剂反应形成悬浮物Ⅱ；
将处理水经负离子、臭氧、等离子体或磁场处理后凝聚反应形成凝聚水，对凝聚水加压悬浮分离出悬浮物Ⅱ，更详细的步骤如下。
将处理水于分离槽中进行预处理，分解槽用钢板制成，分解槽中设有曝气装置，使用负离子、臭氧、等离子体或磁场处理时可在空气中曝气。用放电方式产生负离子，利用放电销在两极间产生电压，分解空气中的氧气，产生负离子、阳离子、等离子体等离子。交变磁铁产生磁场施加到钢板上，使分解槽整体产生磁场。处理水所含的污染物质用交变磁铁和永久磁铁形成长波、短波等磁场，通过负离子、阳离子氧气曝气处理不稳定的污染物质。按上述方法处理，容易去除上述处理水包含的污染物质。
经分解槽预处理后，处理水经凝聚反应槽内凝聚反应后形成凝聚水。上述凝聚反应过程中需添加适量凝聚剂。凝聚剂可使用高分子凝聚剂如聚合氯化铝(PAC)，聚硅硫酸铝(PASS)，聚氯化铝(PACS)和聚胺中的一种或多种。使用上述凝聚剂，可有效迅速形成凝聚水。凝聚剂与处理水的重量比为0.01～3：100。该范围内具有良好的污染物质凝聚效果，具有良好经济效益。
上述凝聚反应形成的凝聚水在加压悬浮槽内经加压悬浮后，分离成悬浮物Ⅱ和最终处理水。最终处理水排放到污水处理场进行后续处理，最后放流。
S3将悬浮物Ⅰ和悬浮物Ⅱ与有机废弃处理剂Ⅱ混合后生成反应物，该反应物经烘干处理得到燃料前驱体。
将悬浮物Ⅰ和悬浮物Ⅱ与有机废弃处理剂Ⅱ混合搅拌，有机废弃处理剂Ⅱ占悬浮物Ⅰ和悬浮物Ⅱ总质量的5-30％，该反应物在负离子，臭氧，等离子体或磁场条件下经10-30h搅拌、烘干。烘干炉内设有负离子，臭氧，等离子体或磁场环境。在该环境下，有机废弃物处理剂中的有机酸、活性炭和沸石受到负离子，臭氧，等离子体或磁场的影响，可扩大分解烘干作用。烘干炉内可使用交变磁铁和永久磁铁得到长波、短波等磁场，再通过负离子，阳离子，氧气曝气等作用实现上述反应物的烘干，去除反应物包含的不稳定污染物质，迅速降低水分。烘干设备持续提供的负离子，还可以有效去除恶臭。
S4将燃料前驱体于成型机内制成燃料。
可用本领域现有的方法将燃料前驱体投放到成型机内，加压，制成预设形状的燃料。该燃料可以是椭圆形煤球、煤饼或三角形，四方形或六角棒等形状，但又不限于此。在成型机内还可以根据实际情况添加适量的化石燃料起燃料辅助剂的作用。化石燃料可以添加入废石灰、废煤炭和次煤中的一种或多种。次煤具有不足3000Kcal/kg的发热量，如无烟煤、黑铅炭及其他类似矿物质等。所添加的化石燃料占燃料前驱体总质量的5-30％，优选5-15％。当添加如上含量时，可提高本发明燃料的密度，使燃料具有稳定的发热性能，提高热量保存效果，具有良好的经济效益。使用上述废石灰或废煤炭燃烧时，形成的灰粉(尘)是废弃物的有机成分燃烧的产物，不含重金属成份，pH＝11～13的碱性物质，可回收利用，用作酸性土壤的改良剂或用于酸性污水前处理时，既经济又高效。上述燃料中含水率为3～5％，且挥发粉和固定碳重量比以1：0.8～1添加时，发热量可达到3，100～6，500Kcal/kg。理想的含水率是3～4％，挥发粉和固定碳重量比以1：0.9～1添加时，发热量可达3，500～5，000Kcal/kg。
实施例5
燃料的制备：
S1将有机废弃物与有机废弃处理剂Ⅰ混合，分离出悬浮物Ⅰ和处理水；
将具有与渗沥液同样高的含水率的有机废弃物，进行前处理；前处理方法为：将有机废弃物经负离子、臭氧、等离子体或磁场处理，产生凝聚反应；凝聚反应形成的有机废弃物再进行加压悬浮。处理后的有机废弃物的污染物质和水分得到降低，可节省有机废弃物处理剂的使用量，具有良好的经济效果。
经前处理步骤后，将有机废弃物100份与有机废弃处理剂Ⅰ0.1～10份(优选0.5～5份)先在分离槽内混合发酵，再送入混合槽Ⅰ，分离并排出悬浮物Ⅰ和处理水。上述发酵过程超过12h，更理想的发酵时间是12～24h，最优选发酵15h。发酵时间会影响有机废弃物中悬浮固体物和金属粒子等的去除效果及悬浮物的分离，当发酵时间是12～24h可提高燃料的发热效率和发热量。
S2将处理水与凝聚剂反应形成悬浮物Ⅱ；
将处理水于分离槽中进行预处理，分解槽用钢板制成，分解槽中设有曝气装置，经负离子、臭氧、等离子体或磁场处理后凝聚反应形成凝聚水，凝聚反应过程中添加凝聚剂聚合氯化铝(PAC)，聚硅硫酸铝(PASS)，聚氯化铝(PACS)和聚胺中的一种或多种。
使用上述凝聚剂，可有效迅速形成凝聚水。凝聚剂与处理水的重量比为0.01～3：100。上述凝聚反应形成的凝聚水输送到加压螺旋槽，分离成悬浮物Ⅱ。
S3将悬浮物Ⅰ和悬浮物Ⅱ与有机废弃处理剂Ⅱ混合后生成反应物，该反应物经烘干处理得到燃料前驱体。
将悬浮物Ⅰ和悬浮物Ⅱ按1:0.3重量比混合与有机废弃处理剂Ⅱ混合后生成反应物，有机废弃处理剂Ⅱ占悬浮物Ⅰ和悬浮物Ⅱ总质量的20％，该反应物在负离子，臭氧，等离子体或磁场条件下经10-30h处理，优选20h，搅拌、烘干。烘干炉内同时设有负离子，臭氧，等离子体或磁场环境。在该环境下，有机废弃物处理剂中的有机酸、活性炭和沸石受到负离子，臭氧，等离子体或磁场的影响，可扩大分解烘干作用。烘干炉内可使用交变磁铁和永久磁铁得到长波、短波等磁场，再通过负离子，阳离子，氧气曝气等作用实现上述反应物的烘干，去除反应物包含的不稳定污染物质，迅速降低水分。在本实施例中，烘干炉内同时设有负离子和磁场环境，在该环境下与有机废弃处理剂Ⅱ中功能性填料中铁矿石、云母等功能性成份产生协同作用，可提高分解效率，加强烘干效果。
S4将燃料前驱体于成型机内制成燃料。
燃料前驱体100重量份数与废煤炭5重量份数混合，施加3，500kgf/cm2压力，形成煤饼，常温干燥20小时，即可制成燃料。
试验分析
燃料试验分析：采用上述方法制备的实施例1～3和比较例1～4制成的燃料于机械工业锅炉及环保产品质量监督检测中心试验分析，测试结果记录于表2。
【表2】
从表2中数据对比可知，本发明的有机废弃物处理剂可去除有机废弃物中多种重金属的污染物，采用实施例1～3有机废弃处理剂制备的燃料经过短时间迅速烘干制成，含水率低，挥发粉和固定碳比例高，硫磺含量低，可有效防止环境污染，燃料具有良好的发热量和发热效率，制成燃料后的使用价值高，在农村或工厂等燃料需求量大的领域可以广泛应用。