CN101880567A - 一种复合型污泥燃料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种复合型污泥燃料,包括以下重量百分比的原料:干污泥20-50%;煤粉20-50%;渣油10-20%;粘土5-10%;生物质4-10%,及其此种复合型污泥燃料的制备方法。本发明的复合型污泥燃料与单一的干污泥成型固体相比,热值提高1倍,燃烧变得更容易;固化率提高了5-10%。

Description

一种复合型污泥燃料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种复合型污泥燃料及其制备方法,主要应用于污泥的资源化利用, 属于化工技术领域。
背景技术
[0002] 随着我国国民经济的快速发展和城市人口的不断膨胀,城市污水排放量飞速增 加,同时也伴随着污水处理厂污泥产量的大量增加。污泥中不仅含有大量容易腐烂发臭的 有机质,而且含有大量大肠杆菌、蛔虫卵等对环境有害的病原体和不同程度的易富集、危害 大的重金属离子。如果不对污泥进行合理化处理,而是随意堆放,必将造成新的环境污染问 题。
[0003] 目前污泥处理技术大体可以分为两大类:抛弃型和资源利用型。抛弃型主要包括 填埋和投海。填埋方法容易带来地下水层污染,在国际上已逐渐成为被淘汰的污泥处理方 法;而污泥投海导致海洋的污染,美国已经于1998年开始禁止向海洋抛弃污泥,欧共体也 决定从1999年开始禁止在海洋中处置污泥。资源利用型主要包括用作农用肥料、制作建筑 材料和污泥燃料化技术。污泥中含有N、P、K等营养元素以及植物必需的微量元素Fe、Ca、 Mg等,用作农用肥料是污泥资源化利用的有效方式。但是由于污泥中含有病菌、病原体等对 环境有害的微生物和不同程度的重金属离子,用作农用时可能导致土壤污染,致使污泥作 为农用肥料利用受到一定的限制。污泥燃料化技术主要包括污泥用作燃料焚烧和污泥热解 制油技术。该技术不仅使污泥得到减量化处理,而且污泥作为新的能源得到了利用。在美 国,欧洲、日本等发达国家,污泥焚烧技术的使用率逐年增长。污泥焚烧工艺被认为是污泥 处理中最具发展前景的实用技术之一。
[0004] 尽管污泥焚烧已经取得很大进展,但是由于污泥含水率不太稳定、密度小,热值较 低(干污泥的热值大约为8000-12000KJ/Kg,比褐煤热值还低),单一焚烧存在不容易着火、 燃烧不稳定、容易结焦等问题,即使与其它高热值燃料直接混合燃烧,也存在燃烧时间不同 步、燃烧波动大,容易结焦影响正常运转等问题。不管是将污泥单一焚烧还是与其它燃料混 合燃烧都存在一定的问题。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供了一种复合型污泥燃料及其制备方法,本发明的复合型污 泥燃料与单一的干污泥成型固体相比,热值提高1倍,燃烧变得更容易;污泥燃料中重金属 离子固化率提高了 5-10%。
[0006] 为了达成上述目的,本发明的解决方案是:
[0007] —种复合型污泥燃料,包括以下重量百分比的原料:
[0008]干污泥 20-50%;
[0009]煤粉 2O-5O
[0010]渣油 10-20% ;
3[0011]粘土 5-10%;
[0012]生物质 4_10%。
[0013] 所述的一种复合型污泥燃料,还包括如下重量百分比的原料:添加剂1_5%。
[0014] 所述的添加剂采用氧化钙、硫酸钠中的1种或2种。
[0015] 所述的生物质采用木粉。
[0016] 一种复合型污泥燃料的制备方法,包括如下步骤:
[0017] (1)污泥前处理:根据复合污泥燃料配比不同,将污泥脱水处理至含水率 40-60%,备用;
[0018] (2)复合型污泥燃料制备:根据上述配比,分别称取一定重量的煤粉、渣油、粘土、 生物质以及添加剂加入到一定含水量污泥中,搅拌均勻后,在成型设备上挤压成型后,自然 晾晒干燥,成为复合型污泥燃料成品。
[0019] 所述的一定含水量污泥为含水率为40% -60%的含水污泥。
[0020] 复合型污泥燃料燃烧测定主要包括两个方面:热值测定采用氧弹燃烧法,燃烧试 验在固定床焚烧器中进行,污泥残渣含量测定采用称重法,污泥残渣中主要重金属离子含 量采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定。
[0021] 本发明的有益效果为:本专利基本思路在于:将污泥与粘土、重质渣油、煤粉以及 生物质废弃物(如木粉等废弃生物质)按一定比例混合,添加适量添加剂(氧化钙、硫酸钠 等),挤压成形后加工为一种组成和热值比较稳定、容易储存、便于运输的复合型污泥燃料 (热值约20000KJ/kg左右,相当与一般褐煤的热值)。在复合型污泥燃料添加渣油和煤是 为了提高热值;添加生物质可以减小复合型污泥燃料密度,增加燃料内部微孔和表面积,使 污泥燃料更容易燃烧;添加适量添加剂(氧化钙、硫酸钠等)目的在于尽可能抑制燃烧过程 中硫、重金属离子等的释放,将污染物尽可能固定在残渣中。本发明制备的复合型污泥燃料 与单一的干污泥成型固体相比,本发明的复合型污泥燃料的热值提高了大约1倍,燃烧变 得更容易。加入适当添加剂后,复合型污泥燃料主要重金属离子Pb、Cr、Cu和Cd在燃烧过 程中的固化率(残渣中重金属离子含量)提高了 5-10%。
具体实施方式
[0022] 实施例1
[0023] 单一污泥燃料(不添加其他组分)制备。首先将含水污泥脱水至15%,然后在成 型设备上挤压成型后,自然晾晒干燥,即得单一污泥燃料。
[0024] 称取100gl#单一污泥燃料放入固定床焚烧器中进行焚烧,完全焚烧后称取残渣 质量,并对残渣中主要重金属离子含量采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定。另外 取适量单一污泥样品采用氧弹燃烧法测定热值。具体结果分别见表1、表2和表3。表1为 不同污泥燃料的热值表;表2为不同污泥燃料燃烧后的残渣含量表;表3为不同污泥燃料 燃烧后残渣中主要重金属离子含量表。
[0025] 实施例2
[0026] 本实施例采用下述重量百分比的原料:30%干污泥;40%煤粉;10%渣油;10%木 粉(生物质);7%粘土 ;3% CaO制备复合型污泥燃料(1#复合型污泥燃料)。首先取以干 污泥重量计为30%的含水污泥,将含水污泥脱水至55%,然后分别加入40%煤粉;10%渣油;10%木粉(生物质);7%粘土和3% CaO ;混合搅拌均勻,在成型设备上挤压成型后,自 然晾晒干燥,即得复合型污泥燃料成品。
[0027] 称取100gl#复合型污泥燃料放入固定床焚烧器中进行焚烧,完全焚烧后称取残 渣质量,并对残渣中主要重金属离子含量采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定。另 外取适量污泥样品采用氧弹燃烧法测定热值。具体结果分别见表1、表2和表3。表1为不 同污泥燃料的热值表;表2为不同污泥燃料燃烧后的残渣含量表;表3为不同污泥燃料燃 烧后残渣中主要重金属离子含量表。
[0028] 实施例3
[0029] 本实施例采用下述重量百分比的原料:20%干污泥;50%煤粉;20%渣油;4%木 粉(生物质);5%粘土 ;CaO制备复合型污泥燃料(2#复合型污泥燃料)。首先取以干 污泥重量计为20%的含水污泥,将含水污泥脱水至45 %,然后分别加入50 %煤粉,20 %渣 油,4 %木粉(生物质),5 %粘土和1 % CaO,混合搅拌均勻,在成型设备上挤压成型后,自然 晾晒干燥,即得复合型污泥燃料成品。
[0030] 称取100g2#复合型污泥燃料放入固定床焚烧器中进行焚烧,完全焚烧后称取残 渣质量,并对残渣中主要重金属离子含量采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定。另 外取适量污泥样品采用氧弹燃烧法测定热值。具体结果分别见表1、表2和表3。表1为不 同污泥燃料的热值表;表2为不同污泥燃料燃烧后的残渣含量表;表3为不同污泥燃料燃 烧后残渣中主要重金属离子含量表。
[0031] 实施例4
[0032] 本实施例采用下述重量百分比的原料:50%干污泥;20%煤粉;15%渣油;5%木 粉(生物质);10%粘土制备复合型污泥燃料(3#复合型污泥燃料)。首先取以干污泥重量 计为50 %的含水污泥,将含水污泥脱水至40 %,然后分别加入20 %煤粉,15 %渣油,5 %木 粉(生物质)和10%粘土,混合搅拌均勻,在成型设备上挤压成型后,自然晾晒干燥,即得复 合型污泥燃料成品。
[0033] 称取100g3#复合型污泥燃料放入固定床焚烧器中进行焚烧,完全焚烧后称取残 渣质量,并对残渣中主要重金属离子含量采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定。另 外取适量污泥样品采用氧弹燃烧法测定热值。具体结果分别见表1、表2和表3。表1为不 同污泥燃料的热值表;表2为不同污泥燃料燃烧后的残渣含量表;表3为不同污泥燃料燃 烧后残渣中主要重金属离子含量表。
[0034] 实施例5
[0035] 本实施例采用下述重量百分比的原料:40%干污泥;30%煤粉;15%渣油;5%木 粉(生物质);5%粘土;3% CaO Na2SO4制备复合型污泥燃料(4#复合型污泥燃料)。 首先取以干污泥重量计为40%的含水污泥,将含水污泥脱水至60%,然后分别加入30%煤 粉,15 %渣油,5 %木粉(生物质),5 %粘土 3 % CaO和2 % Na2SO4,混合搅拌均勻,在成型设 备上挤压成型后,自然晾晒干燥,即得复合型污泥燃料成品。
[0036] 称取100g4#复合型污泥燃料放入固定床焚烧器中进行焚烧,完全焚烧后称取残 渣质量,并对残渣中主要重金属离子含量采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定。另 外取适量污泥样品采用氧弹燃烧法测定热值。具体结果分别见表1、表2和表3。表1为不 同污泥燃料的热值表;表2为不同污泥燃料燃烧后的残渣含量表;表3为不同污泥燃料燃烧后残渣中主要重金属离子含量表。
[0037] 实施例6
[0038] 本实施例采用下述重量百分比的原料:40%干污泥;30%煤粉;15%渣油;5%木 粉(生物质);10%粘土制备复合型污泥燃料(5#复合型污泥燃料)。首先取以干污泥重量 计为40 %的含水污泥,将含水污泥脱水至60 %,然后分别加入30 %煤粉,15 %渣油,5 %木 粉(生物质)和10%粘土,混合搅拌均勻,在成型设备上挤压成型后,自然晾晒干燥,即得复 合型污泥燃料成品。
[0039] 称取100g5#复合型污泥燃料放入固定床焚烧器中进行焚烧,完全焚烧后称取残 渣质量,并对残渣中主要重金属离子含量采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定。另 外取适量污泥样品采用氧弹燃烧法测定热值。具体结果分别见表1、表2和表3。表1为不 同污泥燃料的热值表;表2为不同污泥燃料燃烧后的残渣含量表;表3为不同污泥燃料燃 烧后残渣中主要重金属离子含量表。
[0040] 综上所述:由表1可知,与单一污泥燃料相比,复合型污泥燃料的热值提高了大约 1倍。由表2可知,燃烧后复合型污泥燃料的残渣含量与单一污泥燃料的没有明显差异,大 约在35-40%之间。由表3可知,在复合型污泥燃料中添加了 3% CaO和2% Na2SO4 (4#复 合污泥燃料)后,残渣中重金属离子含量比不添加添加剂(5#复合污泥燃料)提高了大约 5-10%。
[0041] 表 1
[0042]
污泥燃料““单一污泥 1#复合2#复合3#复合4#复合5#复合 燃料 污泥燃料污泥燃料污泥燃料污泥燃料污泥燃料 热值, 10520 21069 22880 20165 21480 20958
KJ/Kg
[0043]表 2
[0044]
污泥燃料单一污泥 1#复合2#复合3#复合4#复合5#复合
燃料 污泥燃料污泥燃料污泥燃料污泥燃料污泥燃料
残渣含量, 36?7 39?5 357Ί 36Γδ 3δΓ9 35. 1
%
[0045] 注:残渣含量=燃烧后残渣质量/加入焚烧器的污泥燃料质量*100%
[0046]表 3
[0047]
含量,U g/g Cr Cd Cu Pb单一污泥燃料 456 130 625 236

Claims (6)

  1. 一种复合型污泥燃料,其特征在于包括以下重量百分比的原料:干污泥20-50%;煤粉20-50%;渣油10-20%;粘土5-10%;生物质4-10%。
  2. 2.如权利要求1所述的一种复合型污泥燃料,其特征在于还包括如下重量百分比的原 料:添加剂1_5%。
  3. 3.如权利要求2所述的一种复合型污泥燃料,其特征在于:所述的添加剂采用氧化钙、 硫酸钠中的1种或2种。
  4. 4.如权利要求1所述的一种复合型污泥燃料,其特征在于:所述的生物质采用木粉。
  5. 5. 一种如权利要求1所述的复合型污泥燃料的制备方法,其特征在于包括如下步骤:(1)污泥前处理:根据复合污泥燃料配比不同,将污泥脱水处理至含水率40-60%,备用;(2)复合型污泥燃料制备:根据上述配比,分别称取一定重量的煤粉、渣油、粘土、生物 质以及添加剂加入到一定含水量污泥中,搅拌均勻后,在成型设备上挤压成型后,自然晾晒 干燥,成为复合型污泥燃料成品。
  6. 6.如权利要求5所述的复合型污泥燃料的制备方法,其特征在于:所述的一定含水量 污泥为含水率为40% -60%的含水污泥。
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