一种生物质污泥燃料粘结剂及其应用的制作方法

本发明属于废物燃料化再利用，具体涉及一种生物质污泥燃料粘结剂及其应用。

背景技术：

1、污泥是在污水处理过程中产生的半固态或固态物质，含有大量的水分、无机灰份和有机挥发物。污泥(指含水率为80％左右的湿污泥)量通常占污水量的0.7‰～1‰，随着污水处理效率的提高，污泥的产量会进一步增加，亟需对污泥进行处理。

2、常规污泥处理的方法主要包括填埋法、直接烘干法、厌氧消化法、生物处理法、焚烧法。其中，填埋法是将垃圾填埋入地下的污染处理方法，具有避免二次污染、节省投资等优势，但是也存在占用大量土地，浪费土地资源，污泥中含有的营养物质使大量病杂菌繁衍，导致污泥霉变，污染环境等问题；直接烘干法，是将含水率75％-80％的污泥采用气流干燥机烘干，由于温度较高可以杀死各种病菌，可以大大提高污泥的卫生指标，但是耗费能源，增加处理成本；厌氧消化技术是最重要的生物质能利用技术之一，它使固体有机物变为溶解性有机物，再将蕴藏在废弃物中的能量转化为沼气用来燃烧或发电，以实现资源和能源的回收，厌氧消化极大地改善了有机废弃物处理过程的能量平衡，在经济上和环境上均有较大优势，但也存在成本高，不稳定，隐患多等问题；生物处理法，是通过引进好氧菌种和氧气，使污泥好氧生物高温发酵，具有经济、实用、不需外加能源、不产生二次污染等优点，但也存在技术手段单一、养分利用率低等严重缺陷，处置不当，反而成为环境和农作物新的污染源；焚烧法是利用高温燃烧易燃或惰性残余废弃物，由于燃烧温度高，它能使有机物全部碳化，杀死病原体，可最大限度地减少污泥体积，是国际上处理污泥的主要发展趋势之一，由于污泥的固含物中含有大量有机成分，燃烧可以释放热量，国内已有利用污泥制成合成燃料方面的专利，如授权号为“cn 100390255c”的专利等。

3、现有技术中，使用污泥合成燃料时，除了含有污泥的成分，还会添加粘结剂、助燃剂等成分，粘结剂的添加可以减少助燃剂的使用以及在固化时起稳定作用，但是粘结剂的加入，并没有改善现有污泥燃料存在的着火点高，固硫率、固氯率低的问题，而导致焚烧时焚烧成本高，焚烧后，产生的硫、氯处理困难的问题，为了改善污泥燃料着火点高、固硫率、固氯率的问题，在污泥燃料中加入聚丁烯等疏水性物质，但改进仍不明显。

4、针对现有污泥燃料存在的问题，如何提供一种生物质污泥燃料粘结剂，使制得的污泥燃料在燃烧时，着火点降低，且固硫率、固氯率明显提高，是本发明亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种生物质污泥燃料粘结剂及其应用，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一方面，本发明提供一种生物质污泥燃料粘结剂，其特征在于：按所述生物质污泥燃料粘结剂质量总含量为100％计，包含：5-40％的疏水共聚物，50-90％的粘土。

3、作为进一步的改进，还包含3-25％的粉煤灰和变性淀粉的混合物，所述粉煤灰和变性淀粉的质量比为(0.4-0.6):1。

4、作为进一步的改进，所述疏水共聚物的制备方法，包括以下步骤：

5、(1)将羧甲基纤维素钠和水装入装有温度计及回流装置的烧瓶中，边搅拌边加入乙腈，向烧瓶中充氮气除去空气后，升温至30-60℃，保温0.5-2h；

6、(2)向步骤(1)中加入引发剂，保温10-30min后，通入丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基二甲基辛基溴化铵，反应4-6h后，提纯，制得疏水共聚物。

7、作为进一步的改进，所述甲基丙烯酰氧乙基二甲基辛基溴化铵的制备方法，包括以下步骤：

8、在氮气保护下，将1-溴代辛烷、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和溶剂混合，加入催化剂，在40-50℃反应12-24h，减压蒸馏去除溶剂，并通过无水乙醚浸泡、萃取，制得甲基丙烯酰氧乙基二甲基辛基溴化铵。

9、作为进一步的改进，所述羧甲基纤维素钠、丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基二甲基辛基溴化铵的质量比为1：(3-5)：(0.1-0.3)。

10、作为进一步的改进，所述1-溴代辛烷、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的摩尔比为1：(0.85-0.9)。

11、作为进一步的改进，所述粘土粒径为30-200nm，粉煤灰粒径为1-2mm。

12、作为进一步的改进，所述变性淀粉为醋酸酯变性淀粉、磷酸酯变性淀粉中的至少一种。

13、作为进一步的改进，还包含0.5-4％表面活性剂。

14、作为进一步的改进，表面活性剂为月桂基二甲基甜菜碱、磷酸烷基酯、聚氧乙烯烷基磺基丁二酸二钠、烷基二甲基甜菜碱中的至少一种。

15、另一方面，本发明还提供一种生物质污泥燃料粘结剂在污泥燃料中的应用。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：使用本申请粘结剂制得的污泥燃料着火点较低，固硫率、固氯率、发热量以及浸水强度较高，污泥燃料具有更容易燃烧，对环境污染更小，耐潮、防水性能更好的性能。

技术特征：

1.一种生物质污泥燃料粘结剂，其特征在于：按所述生物质污泥燃料粘结剂质量总含量为100％计，包含：5-40％的疏水共聚物，50-90％的粘土。

2.根据权利要求1所述的一种生物质污泥燃料粘结剂，其特征在于：还包含3-25％的粉煤灰和变性淀粉的混合物，所述粉煤灰和变性淀粉的质量比为(0.4-0.6):1。

3.根据权利要求1或2所述的一种生物质污泥燃料粘结剂，其特征在于：所述疏水共聚物的制备方法，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种生物质污泥燃料粘结剂，其特征在于：所述甲基丙烯酰氧乙基二甲基辛基溴化铵的制备方法，包括以下步骤：

5.根据权利要求3所述的一种生物质污泥燃料粘结剂，其特征在于：所述羧甲基纤维素钠、丙烯酰胺和甲基丙烯酰氧乙基二甲基辛基溴化铵的质量比为1：(3-5)：(0.1-0.3)。

6.根据权利要求4所述的一种生物质污泥燃料粘结剂，其特征在于：所述1-溴代辛烷、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的摩尔比为1：(0.85-0.9)。

7.根据权利要求2所述的一种生物质污泥燃料粘结剂，其特征在于：所述粘土粒径为30-200nm，粉煤灰粒径为1-2mm。

8.根据权利要求3所述的一种生物质污泥燃料粘结剂，其特征在于：所述变性淀粉为醋酸酯变性淀粉、磷酸酯变性淀粉中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的一种生物质污泥燃料粘结剂，其特征在于：还包含0.5-4％表面活性剂。

10.权利要求1-9任一项所述的一种生物质污泥燃料粘结剂在污泥燃料中的应用。

技术总结
本发明提供一种生物质污泥燃料粘结剂及其应用，按所述生物质污泥燃料粘结剂质量总含量为100％计，包含：5‑40％的疏水共聚物，50‑90％的粘土。使用本申请粘结剂制得的污泥燃料着火点较低，固硫率、固氯率、发热量以及浸水强度较高，污泥燃料具有更容易燃烧，对环境污染更小，耐潮、防水性能更好的性能。

技术研发人员：林君峰,罗诚,林国清
受保护的技术使用者：中城星（厦门）环境科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15