CN101812313A - 污淤泥燃油 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污淤泥燃油。该污淤泥燃油由100份污淤泥、1~2份微生物除臭强化训化剂、5~10份助燃剂助燃液和3~5份反应发生剂组成。本发明的污淤泥燃油具有较好的流动性和稳定性,便于储存和运输,燃烧效果好。本发明还具有良好的环保效果,不仅可以处理大量的污淤泥,变废为宝,而且没有二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及新型燃料技术领域,具体地说,本发明是一种污淤泥燃油。
背景技术
污淤泥主要由低级的有机物如氨基酸、腐植酸、细菌及其代谢产物、多环芳烃、烷烃类、杂环类化合物、有机硫化物、挥发性异臭物、有机氟化物、腐泥、腐煤等组成,此外,还含有无机物和汞、镉、铅等重金属物质。
污淤泥炭化作用是指高等植物遗体在沼泽中堆积经生物化学变化转变成泥炭的过程。腐泥化作用是指低等生物遗体在沼泽中经生物化学变化转变成腐泥的过程。腐泥是一种富含水、沥青质和腐煤的淤泥状物质。
污泥是经各级污水处理后产生的固形物,是污水处理厂不可避免的副产品。污淤泥包括污水中的泥砂、纤维、动植物残体等固体颗粒及其凝结的絮状物,各种胶体、有机物及吸附的金属元素、微生物、病菌、虫卵、杂草种子等综合固体物质。由于城市污水处理厂的污淤泥中主要成份为有机物,污淤泥中含有氮和磷,具有较好的肥料特性,但污淤泥中含有少量重金属,特别是工业园区的污淤泥中含有的重金属会污染土壤,被庄稼吸收后,可通过食物链进入人体内,对人类身体健康造成危害,因此不宜用作肥料。
我国的污淤泥目前绝大部分是弃置或填埋的,只有小量城市生活污淤泥用于制作混合肥。由于我国的填埋场标准实施较晚,旧的填埋场接纳污淤泥,可能造成大量的污淤泥污染物随渗滤液从地表进入深层,甚至威胁地下水和江河湖海。无规则的弃置仍是主要消纳途径,其中一小部分进入了农田,这些弃置无论在近期还是远期都将成为地表水和地下水的潜在污染源。用堆肥法处理后的城市生活污淤泥进行农业用,具有经济简便、可资源化等优点,已经引起广泛重视,是目前呼声最高的处理途径。但对于含有重金属的工业污淤泥,多为污淤泥焚烧技术。焚烧处理是将污淤泥作为一种固体废弃物看待,像城市生活垃圾一样进行无害化、资源化、减量化处理。利用先进的燃烧技术,经焚烧后污淤泥将缩容95%以上,有毒有机物经高温彻底分解,焚烧产生的蒸汽可用于发电,灰、渣可以进行综合利用,是处理污水处理厂含有重金属的工业污淤泥的较佳方式。目前污淤泥焚烧的技术与设备复杂,能耗大,投资高,并伴有大气污染问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种污淤泥燃油。
为了实现上述的发明目的,本发明采用以下技术方案:
一种污淤泥燃油,由以下重量比例的原料组成:
污淤泥 100份
微生物除臭强化训化剂 1~2份
助燃剂助燃液 5~10份
反应发生剂 3~5份;
所述的微生物除臭强化训化剂,以重量百分比计,由以下材料组成:
溶纤维丁酸弧菌(Butyrivibrio fibrisolvens) 5~10%
凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans Hammer) 2~5%
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) 2~5%
洋葱伯克霍尔德菌(Burkholderia Cepacia)2~5%
工程大肠杆菌 2~5%
产甲烷菌(Methanogenium cariaci) 5~10%
白腐真菌(white rot fungi) 5~10%
腐植酸 20~30%
木霉(Trichoderma spp) 余量;
以微生物除臭强化训化剂的总重量为 100%;
所述的助燃剂助燃液,以重量百分比计,由以下材料组成:
活性炭 10~20%
低温煤焦油 30~40%
优质煤 余量;
以助燃剂助燃液的总重量为 100%;
所述的反应发生剂,以重量百分比计,由以下材料组成:
磺化腐植酸钠 3~15%
萘磺 2~15%
消泡 5~15%
沥青 0.5~15%
芳基酸和甲醛缩合物 0~15%
氧化烯烃和环氧乙烷共聚物 0~15%
木质素磺钙 余量。
以反应发生剂的总重量为 100%。
微生物除臭强化训化剂中各成分的来源及作用如下:
(1)溶纤维丁酸弧菌(Butyrivibrio fibrisolvens):
通过菌体生长分解有机物,消耗硫化氢、氨等,可消除臭味,分解纤维素并溶解木质素,分解木材,各种秸秆可以产生烃类物质及其衍生物。
(2)木霉(Trichoderma spp.)是一类广泛存在于土壤、根围、叶围、种子和球茎等环境中的拮抗性真菌,在天然培养基上,木霉可以产生大量的烃类物质及其衍生物,所产生的烃类物质是柴油的主要组成部分,许多烃类衍生物,如醇、酯等也可作为能源物质使用。木霉在纤维素丰富的培养基上,能产生量更大、成分更接近化石柴油的烷烃类物质。
(3)洋葱伯克霍尔德菌(BurkholderiaCepacia):增加污淤泥燃油呈屈服假塑性,减少恶臭,增加燃烧大卡值,减少灰分。
(4)工程大肠杆菌新菌株VGl(pTUI4):该菌株具有一个含有聚-β-羟基丁酸酯的合成基因和聚羟基脂肪酸酯的合成基因、可诱导裂解细胞的丸噬菌体裂解基因(SRRz)和卡那霉素抗性基因的质粒,并把能提高菌体氧利用能力的透明颤菌合成血红蛋白基因(vgb)克隆在菌体的染色体中,在细胞内积累的一系列高分子聚酯颗粒。减少恶臭,增加燃烧大卡值。
(5)白腐真菌(white rot fungi):
丝状真菌,因附生在树木或木材上,引起木质白色腐烂而得此名。分类学上,白腐真菌属于真菌门。在常温常压下把复杂的不溶性的聚合物转化为水溶性含有苯环的简单化合物,苯环最后破裂产生简单的有机小分子。在微生物处理中,只有少数真菌能同时分解所有的植物聚合物。白腐真菌能以自由基为基础的链反应过程对木质素进行降解,减少灰分,增加燃烧值。
(6)腐植酸(Humic Acid):
大分子芳香族羟基羧酸。广泛存在于土壤有机质、泥炭、褐煤、风化煤以及湖泊和海洋沉积物中。煤经人工氧化(如用空气、臭氧或硝酸处理)可形成再生腐植酸,如煤用硝酸轻度氧化所得的产物称为硝基腐植酸,增强微生物的活性,提高有机物的含量,腐植酸类添加剂对腐煤和污淤泥燃油有较好的分散性,减少灰分。
(7)凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans Hammer):
通过菌体生长分解有机物,消耗硫化氢、氨等,可消除臭味,可以产生烃类物质及其衍生物,增加燃烧值,减少灰分。
(8)枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis):
有较强的淀粉酶和蛋白酶活力。能分解植物组织的果胶和多糖;也能迅速液化明胶。减少硫化氢,脱臭。
(9)产甲烷菌(Methanogenium cariaci):
产氢产乙酸菌、耗氢产乙酸菌、食氢产甲烷菌、食乙酸产甲烷菌五大类群。减少硫化氢,脱臭.减少灰分。
助燃剂助燃液中各成分的来源及作用如下:
(1)活性炭:
是利用木炭、竹炭、各种果壳和优质煤等作为原料,通过物理和化学方法对原料进行破碎、过筛、催化剂活化、漂洗、烘干和筛选等一系列工序加工制造而成。它具有物理吸附和化学吸附的双重特性,可以有选择的吸附气相、液相中的各种物质,以达到脱色精制、消毒除臭和去污提纯等目的。减少恶臭,增加燃烧大卡值。活性炭是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。活性炭主成分除了碳以外还有氧、氢等元素。活性炭在结构上由于微晶碳是不规则排列,在交叉连接之间有细孔,在活化时会产生碳组织缺陷,因此它是一种多孔碳,堆积密度低,比表面积大,减少灰分。
(2)优质煤
一种固体可燃有机岩,主要由植物遗体经生物化学作用,埋藏后再经地质作用转变而成。煤中的有机质主要由碳、氢、氧、氮和有机硫等五种元素组成。其中,碳、氢、氧占有机质的95%以上。以神木优质煤为例。其低位热量>7000大卡、全水<8,挥发>30,全硫<0.8,灰分<8,固定碳>50,内灰3左右。减少恶臭,增加燃烧大卡值,减少灰分。
(3)低温煤焦油
是黑色粘稠液体,其不同于高温煤焦油是相对密度通常小于1.0,芳烃含量少,烷烃含量大,减少恶臭,增加燃烧大卡值,减少灰分;煤焦油同时作为分散剂,增加稳定性。
反应发生剂中各成分的来源及作用如下:
沥青作为表面处理添加剂,沥青包括煤焦油沥青,石油沥青和电极用沥青。加入量为干基的0.5-10%,明显降低污淤泥的粘度。
氧化烯烃共聚物烷基醇和环氧乙烷共聚物:产生大量的烃类物质及其衍生物,所产生的烃类物质是柴油的主要组成部分,许多烃类衍生物,如醇、酯等也可作为能源物质使用。也能产生量更大、成分更接近化石柴油的烷烃类物质。
本发明的制备方法如图1所示,污淤泥在微生物除臭强化训化剂存在的条件下,在20~30℃条件下,处理约24小时;然后将产物投入到反应发生器中,投入反应发生剂和助燃剂助燃液,在20~30℃条件下,处理约2~4小时。
污淤泥燃油作为一种代油燃料,可以代替重油、原油和燃油,用于锅炉和各种窑炉燃烧。其主要优点在于:
(1)燃烧效果好。污淤泥燃油粘度低于重油,易于调节,最低负荷可调至40%。替代重油在锅炉中燃烧,燃烧效率达96%~99%,锅炉效率在90%左右,达到燃油等同水平,燃烧调节方便,运行稳定可靠。
(2)环保效果明显。由于污淤泥燃油燃烧温度在1200~1300℃,比燃油和粉煤温度低100~150℃,污淤泥燃油本身硫分和灰分低等原因,燃用污淤泥燃油后S02和NOx排放浓度较低,另外在污淤泥燃油制备过程中可以加入脱硫剂,达到脱硫效果,脱硫率可达40%。环境粉尘和噪音低。排渣活性好,燃烧后的灰渣可以综合利用,作为水泥掺合料,没有二次污染。
(3)工艺上具有许多优越性。在制作污淤泥燃油过程中应用湿式球磨机,磨浆温度低(50~60℃),安全;污淤泥燃油含灰分低,喷烧均匀,锅炉受热面磨损低于燃煤,维修费用低;不需炉前备煤系统和备煤场,排灰灰场占地仅为燃煤的1/4。
(4)改烧污淤泥燃油投资低于改烧煤和粉煤。污淤泥燃油可充分利用原有设备,生产流程简化,投资省。与改烧煤和粉煤相比,改烧污淤泥燃油的费用仅为改烧煤和粉煤的1/3~1/2,改造时间仅为改烧煤和粉煤的1/3,燃油锅炉改烧污淤泥燃油经济效益显著。
(5)污淤泥燃油具有较好的流动性和稳定性,可以像石油产品一样储存、运输,并且具有不易燃、不污染的优良特性,可以采用管道、罐车输送。是目前比较经济和实际的代油燃料。在燃烧过程中,由于水分的存在降低了燃烧火焰中心温度,抑制了氮氧化物的产生量。另外污淤泥燃油不会产生污淤泥燃油流失造成的环境污染,具有较好的环保效果。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
温州滨海园区污水处理厂为例。温州污水处理厂中的污泥主要来自皮革、造纸、食品、生物医药等行业,热值比较高,具有资源化利用价值。为了说明的方便,以下简称“温州污泥”。
表1温州滨海园区污水处理厂污泥成分表
污泥的热值随含水率的增加而降低,二者反比呈线性关系。
取以下原料:100公斤温州污泥、2公斤微生物除臭强化训化剂、8公斤助燃剂助燃液、4公斤反应发生剂;
所述的2公斤微生物除臭强化训化剂,以重量百分比计,由以下材料组成:
溶纤维丁酸弧菌(Butyrivibrio fibrisolvens) 8%
凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans Hammer) 3.5%
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) 3.5%
洋葱伯克霍尔德菌(Burkholderia Cepacia) 3.5%
工程大肠杆菌 3.5%
产甲烷菌(Methanogenium cariaci) 7.5%
白腐真菌(white rot fungi) 7.5%
腐植酸 25%
木霉(Trichoderma spp) 38%。
所述的8公斤助燃剂助燃液,以重量百分比计,由以下材料组成:
活性炭 15%
低温煤焦油 35%
优质煤 50%。
所述的4公斤反应发生剂,以重量百分比计,由以下材料组成:
磺化腐植酸钠 12%
萘磺酸 10%
消泡剂 10%
沥青 10%
芳基酸和甲醛缩合物 12%
氧化烯烃和环氧乙烷共聚物 12%
木质素磺钙 34%。
污淤泥在微生物除臭强化训化剂存在的条件下,在25℃条件下,处理约24小时;然后将产物投入到反应发生器中,投入反应发生剂和助燃剂助燃液,在25℃条件下,处理约3小时。
实施例2
取以下原料:100公斤温州污泥、2公斤微生物除臭强化训化剂、5公斤助燃剂助燃液、3公斤反应发生剂;
所述的2公斤微生物除臭强化训化剂,以重量百分比计,由以下材料组成:
溶纤维丁酸弧菌(Butyrivibrio fibrisolvens) 5%
凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans Hammer) 5%
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) 2%
洋葱伯克霍尔德菌(Burkholderia Cepacia) 5%
工程大肠杆菌 2%
产甲烷菌(Methanogenium cariaci) 10%
白腐真菌(white rot fungi) 5%
腐植酸 30%
木霉(Trichoderma spp) 36%。
所述的5公斤助燃剂助燃液,以重量百分比计,由以下材料组成:
活性炭 10%
低温煤焦油 40%
优质煤 50%。
所述的3公斤反应发生剂,以重量百分比计,由以下材料组成:
磺化腐植酸钠 3%
萘磺酸 10%
消泡剂 5%
沥青 10%
芳基酸和甲醛缩合物 1%
氧化烯烃和环氧乙烷共聚物 10%
木质素磺钙 61%。
污淤泥在微生物除臭强化训化剂存在的条件下,在25℃条件下,处理约24小时;然后将产物投入到反应发生器中,投入反应发生剂和助燃剂助燃液,在25℃条件下,处理约2小时。
实施例3
取以下原料:100公斤温州污泥、2公斤微生物除臭强化训化剂、5公斤助燃剂助燃液、4公斤反应发生剂;
所述的2公斤微生物除臭强化训化剂,以重量百分比计,由以下材料组成:
溶纤维丁酸弧菌(Butyrivibrio fibrisolvens) 10%
凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans Hammer) 2%
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) 5%
洋葱伯克霍尔德菌(Burkholderia Cepacia) 2%
工程大肠杆菌 5%
产甲烷菌(Methanogenium cariaci) 5%
白腐真菌(white rot fungi) 10%
腐植酸 20%
木霉(Trichoderma spp) 41%。
所述的5公斤助燃剂助燃液,以重量百分比计,由以下材料组成:
活性炭 20%
低温煤焦油 30%
优质煤 50%。
所述的4公斤反应发生剂,以重量百分比计,由以下材料组成:
磺化腐植酸钠 10%
萘磺酸 2%
消泡剂 10%
沥青 1%
芳基酸和甲醛缩合物 10%
氧化烯烃和环氧乙烷共聚物 1%
木质素磺钙 66%。
污淤泥在微生物除臭强化训化剂存在的条件下,在25℃条件下,处理约24小时;然后将产物投入到反应发生器中,投入反应发生剂和助燃剂助燃液,在25℃条件下,处理约4小时。
表1可见烘干后的污泥(含水率40%)低位热值为6573KJ/kg(1570kcal/kg),高位热值为7327(1750kcal/kg),平均热值为7250KJ/kg(1660kcal/kg)。含水率40%的污泥的平均热值(7250大卡)已经高于煤的平均热值(6200大卡,见表2)。本发明实施例1至3的污泥燃油的平均热值(5000大卡)高于城市煤气(3800大卡)和水煤浆(4500大卡),见表2。
表2几种燃料单位价格对比表
序号 | 项目 | 北京市场价 | 单位发热量 | 1000大卡发热折合价 | 备注 |
1 | 液化气 | 4元/公斤 | 10000大卡 | 0.4元 | |
2 | 天然气 | 18元/立方米 | 8000大卡 | 0.257元 | 工业用 |
3 | 城市煤气 | 0.9元/立方米 | 3800大卡 | 0.237元 |
序号 | 项目 | 北京市场价 | 单位发热量 | 1000大卡发热折合价 | 备注 |
4 | 重油 | 1.50元/公斤 | 10000大卡 | 0.185元 | |
5 | 水煤浆 | 0.36元/公斤 | 4500大卡 | 0.08元 | |
6 | 煤 | 0.22元/公斤 | 6200大卡 | 0.04元 | |
7 | 污泥燃油 | 5000大卡 |
实施例1~3所得的污淤泥燃油的物理性质:
腐煤和其他可燃物浓度为72.3%粘度为915mPaS(20-30℃,30SHaakeRV粘度计)。污淤泥燃油呈屈服假塑性稳定30天无明显沉淀。
以上对本发明所提供的污淤泥燃油进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (3)
1.一种污淤泥燃油,其特征在于,由以下重量比例的原料组成:
污淤泥 100份
微生物除臭强化训化剂 1~2份
助燃剂助燃液 5~10份
反应发生剂 3~5份;
所述的微生物除臭强化训化剂,以重量百分比计,由以下材料组成:
溶纤维丁酸弧菌 5~10%
凝结芽孢杆菌 2~5%
枯草芽孢杆菌 2~5%
洋葱伯克霍尔德菌 2~5%
工程大肠杆菌 2~5%
产甲烷菌 5~10%
白腐真菌 5~10%
腐植酸 20~30%
木霉 余量;
所述的助燃剂助燃液,以重量百分比计,由以下材料组成:
活性炭 10~20%
低温煤焦油 30~40%
优质煤 余量;
所述的反应发生剂,以重量百分比计,由以下材料组成:
磺化腐植酸钠 3~15%
萘磺酸 2~15%
消泡剂 5~15%
沥青 0.5~15%
芳基酸和甲醛缩合物 0~15%
氧化烯烃和环氧乙烷共聚物 0~15%
木质素磺钙 余量。
2.根据权利要求1所述的污淤泥燃油,其特征在于,由以下重量比例的原料组成:100份污淤泥、2份微生物除臭强化训化剂、8份助燃剂助燃液和4份反应发生剂。
3.根据权利要求1或2所述的污淤泥燃油,其特征在于,所述的微生物除臭强化训化剂,以重量百分比计,由以下材料组成:
溶纤维丁酸弧菌 8%
凝结芽孢杆菌 3.5%
枯草芽孢杆菌 3.5%
洋葱伯克霍尔德菌 3.5%
工程大肠杆菌 3.5%
产甲烷菌 7.5%
白腐真菌 7.5%
腐植酸 25%
木霉 38%;
所述的助燃剂助燃液,以重量百分比计,由以下材料组成:
活性炭 15%
低温煤焦油 35%
优质煤 50%;
所述的反应发生剂,以重量百分比计,由以下材料组成:
磺化腐植酸钠 12%
萘磺酸 10%
消泡剂 10%
沥青 10%
芳基酸和甲醛缩合物 12%
氧化烯烃和环氧乙烷共聚物 12%
木质素磺钙 34%。
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