CN103409193A - 一种液体沉积固态物可燃化方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种液体沉积固态物可燃化方法，包括下列步骤：1.将城市民用生活污水沉积处理，获得含水率为60-70％污泥；2.加入前述污泥重量5-6％的CaO，污泥重量4-6%的NaOH，搅拌10分钟，将含水率降至50％；3.将处理后的污泥送至除臭搅拌罐内，加入污泥重量2%的稳定剂，搅拌混合10分钟，疏松、稳定污泥；4.将质量份为30-40的成品污泥、质量份为20-30的焦沫、质量份为5-10的煤矸石、质量份为15-25的生物质粉末和质量份为8-10的添加剂，送至自动混料筒搅拌、混合10分钟，制成燃料混合粉末。本发明获得的燃料燃烧质量高。
Description
技术领域
本发明属于城市污水处理方法领域，特别涉及污水沉积处理后污泥燃料化利用的方法。
背景技术
近年来，全球对环境问题日益重视，而城市民用水污泥的处理对环境安全提出了很大的挑战。传统的，处理城市污泥采用填埋处理和以及作为农业肥料使用。由于城市污泥含有大量的难降解有毒物、有害重金属(如Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Ni、Hg、As等)、病源微生物等，因而会对人、土壤、大气环境、水源产生严重的二次污染。因此传统处理方式已经极大的受到了限制。
对于城市脱水污泥进行焚烧处理是一种卫生的和无害化的处置手段，但成本过高。
国内外也有一些文献和专利报道了污泥的燃料化利用。如国外城市污泥的燃料化利用主要有污泥热解炼油法、热化学制油法、HERS和SF燃料化法。前二者均在高温高压条件下进行化学反应制取，HERS法首先是将污泥进行消化，消化气用于燃气发电，其剩余干泥(含80％水)加轻溶剂介质油后通过四效蒸发脱油并回收轻油，最后得到污泥燃料(水2.6％、油.15％)。SF法是将新鲜污泥(80％水)与加热重油混合，然后通过四效蒸发回收重油，最后得到热值5500大卡/KG)的污泥燃料，其含水5％和含油10％以下。据报道，日本有60％以上污泥通过燃烧化处置利用。这些技术因各种原因在我国未得到应用。
公开号为CN101717679A的专利文献提供了一种污泥合成燃料的生产工艺，将含水80％的脱水污泥和专用添加剂加入机械搅拌式反应器中进行10-60分钟的消毒、除臭及增热处理，排出物经第一步的低温干化(40-200℃)和第二步的自然常温干化，使水份降低到10％以下，最后得到无臭的污泥合成燃料。
公开号为CN101250456A的专利文献提供了一种利用城市污水处理厂污泥制做合成燃料的工艺方法。将城市污水处理厂脱水后的污泥加入CaO，，然后进行除臭，然后使污泥疏松、稳定，成为成品污泥；随后加入焦沫和煤矸石，制成合成燃料。
本专利以目前城市产生脱水混合污泥为主要基质，辅以添加剂和煤灰分、生物质原料，所制成的燃料燃烧效果好，对环境无污染。
发明内容
针对国内污泥处理的现状，本发明旨在提供污水沉积处理后污泥燃料化利用的工艺方法。本发明通过生物和化学技术去除污泥中的有害气味，而后在污泥中配比煤矸石、焦沫等制做成合成燃料，同时添加了一定量的添加剂，优化了合成燃料的性质。
本发明的目的可以通过以下措施来实现：
一种液体沉积固态物可燃化方法，其步骤是：1、将城市民用生活污水沉积处理，获得含水率为60-70％污泥；2、加入前述污泥重量5-6％的CaO，污泥重量4-6%的NaOH，搅拌10分钟，将含水率降至50％；3、将处理后的污泥送至除臭搅拌罐内，加入污泥重量2%的稳定剂，搅拌混合10分钟，疏松、稳定污泥；4、将质量份为30-40的成品污泥、质量份为20-30的焦沫、质量份为5-10的煤矸石、质量份为15-25的生物质粉末和质量份为8-10的添加剂，送至自动混料筒搅拌、混合10分钟，制成燃料混合粉末；5、将燃料粉末制成需要的形态，如块状、条状等。
其中稳定剂配方为质量份为20-30的Al2（SO4）3、20-25的MnSO4、25-30CuSO4、15-25的MgSO4粉末。
其中添加剂配方为质量份为68-75的SiO2、13-17的Fe2O3、18-24TiO2粉末。
其中生物质粉末为植物秸秆，例如稻秸秆、麦秸秆、棉花秸秆、高粱秸秆、玉米秸秆等一种或者多种的混合物进行粉碎后获得的粉末。
一种液体沉积固态物可燃化装置，在该装置中进行前述方法步骤操作，该装置包括液体沉积固态物进料口（1）、液体沉积固态物存储仓（2）、分离剂添加剂配料投放系统（3）、除臭搅拌罐（4）、生物质粉末和添加剂投放系统（5）、成品料混合罐（6），其特征在于：分离添加剂投放配料系统设有第一螺旋送料式装置，第一螺旋送料杆的外壳上开设有若干分离剂投放口；除臭搅拌罐为叶轮式搅拌罐，除臭搅拌罐设有稳定剂投放口；生物质粉末和添加剂投放系统为第二螺旋送料式装置，在第二螺旋送料杆的外壳上开设有若干生物质粉末和添加剂投放口；成品料混合罐设有接受生物质粉末和添加剂投放系统来料的进料口，成品料混合罐为叶轮式混合罐。
本发明方法采用了新型的稳定剂配方，除臭效果好，速度快，并且除臭剂在后续过程中起到了助燃剂和造渣剂的作用，改善了燃烧效果。本发明方法所采用的添加剂在燃烧过程中和污泥、生物质粉末中的金属氧化物发生反应，生成高熔点的化合物，提高了燃料的灰熔点，减少了燃烧过程中的积灰、结渣现象。
附图说明
图1为本发明处理流程图；
图2为本发明液体沉积固态物可燃化装置示意图。
具体实施方式
本发明的液体沉积固态物可燃化装置，包括液体沉积固态物进料口（1）、液体沉积固态物存储仓（2）、分离剂添加剂配料投放系统（3）、除臭搅拌罐（4）、生物质粉末和添加剂投放系统（5）、成品料混合罐（6），分离添加剂投放配料系统设有第一螺旋送料式装置，第一螺旋送料杆的外壳上开设有若干分离剂投放口；除臭搅拌罐为叶轮式搅拌罐，除臭搅拌罐设有稳定剂投放口；生物质粉末和添加剂投放系统为第二螺旋送料式装置，在第二螺旋送料杆的外壳上开设有若干生物质粉末和添加剂投放口；成品料混合罐设有接受生物质粉末和添加剂投放系统来料的进料口，成品料混合罐为叶轮式混合罐。螺旋送料装置由电动机提供旋转动力。
下面描述实施例一。将城市民用生活污水沉积处理，获得总重量为1吨的含水率为60％污泥；加入50千克的CaO，40千克的NaOH，搅拌10分钟，搅拌后获得含水率为50％的污泥；将处理后的污泥送至除臭搅拌罐内，加入20千克的稳定剂，搅拌混合10分钟，形成疏松、稳定污泥；取40千克成品污泥、20千克焦沫、10千克煤矸石、20千克的生物质粉末和10千克的添加剂，送至自动混料筒搅拌、混合10分钟，制成燃料混合粉末；将燃料粉末制条状。
稳定剂配方为：质量份为25的Al2（SO4）3、质量份为20的MnSO4、质量份为30的CuSO4、质量份为20的MgSO4粉末。
添加剂配方为：质量份为72的SiO2、质量份为14的Fe2O3、质量份为21的TiO2粉末。
本实施例中，添加以CaO和NaOH为主要成分的分离剂的主要作用是泥水分离并进行部分脱水。同时可以起到固硫的作用。并且CaO和NaOH在后续的燃烧过程中还会和其他化合物反应生成高熔点的成分，从而提高灰熔点。
添加稳定剂的主要作用是处理污水沉积物，使得污水沉积物稳定并且疏松，同时除去污水沉积物的臭味。经过稳定剂处理的污水沉积物成为成品污泥。同时稳定剂在后续的燃烧过程中还会和其他化合物反应生成高熔点的成分，从而提高灰熔点。
添加添加剂的主要作用是制成燃料混合粉末。此处添加的添加剂成分和比例与前面添加的分离剂、稳定剂共同作用，燃烧过程中生成高熔点物质，提高了燃料灰熔点，使得燃料混合粉末成为一种可以再工业上普遍利用的燃料。并且，燃料混合粉末燃烧后生成了包括重金属成分的小颗粒灰烬，这对于除去燃烧表面的碳颗粒，是具有非常重要意义的。
实施例二。将城市民用生活污水沉积处理，获得总重量为1吨的含水率为70％污泥；加入60千克的CaO，60千克的NaOH，搅拌10分钟，搅拌后获得含水率为50％的污泥；将处理后的污泥送至除臭搅拌罐内，加入20千克的稳定剂，搅拌混合10分钟，形成疏松、稳定污泥；取30千克成品污泥、20千克焦沫、10千克煤矸石、15千克的生物质粉末和8千克的添加剂，送至自动混料筒搅拌、混合10分钟，制成燃料混合粉末；将燃料粉末制条状。
稳定剂配方为：质量份为30的Al2（SO4）3、质量份为25的MnSO4、质量份为25的CuSO4、质量份为15的MgSO4粉末。
添加剂配方为：质量份为68的SiO2、质量份为13的Fe2O3、质量份为18的TiO2粉末。
实施例三。将城市民用生活污水沉积处理，获得总重量为1吨的含水率为65％污泥；加入55千克的CaO，55千克的NaOH，搅拌10分钟，搅拌后获得含水率为50％的污泥；将处理后的污泥送至除臭搅拌罐内，加入20千克的稳定剂，搅拌混合10分钟，形成疏松、稳定污泥；取35千克成品污泥、25千克焦沫、8千克煤矸石、25千克的生物质粉末和8千克的添加剂，送至自动混料筒搅拌、混合10分钟，制成燃料混合粉末；将燃料粉末制条状。
稳定剂配方为：质量份为20的Al2（SO4）3、质量份为20的MnSO4、质量份为30的CuSO4、质量份为25的MgSO4粉末。
添加剂配方为：质量份为75的SiO2、质量份为17的Fe2O3、质量份为34的TiO2粉末。
对照例四。将城市民用生活污水沉积处理，获得总重量为1吨的含水率为65％污泥；加入100千克的CaO，搅拌10分钟，搅拌后获得含水率为50％的污泥；将处理后的污泥送至除臭搅拌罐内，加入20千克的稳定剂，搅拌混合10分钟，形成疏松、稳定污泥；取35千克成品污泥、25千克焦沫、8千克煤矸石、25千克的生物质粉末和8千克的添加剂，送至自动混料筒搅拌、混合10分钟，制成燃料混合粉末；将燃料粉末制条状。
稳定剂配方为：质量份为20的Al2（SO4）3、质量份为20的MnSO4、质量份为30的CuSO4、质量份为25的MgSO4粉末。
添加剂配方为：质量份为75的SiO2、质量份为17的Fe2O3、质量份为34的TiO2粉末。
对照例五。将城市民用生活污水沉积处理，获得总重量为1吨的含水率为65％污泥；加入100千克的NaOH，搅拌10分钟，搅拌后获得含水率为50％的污泥；将处理后的污泥送至除臭搅拌罐内，加入20千克的稳定剂，搅拌混合10分钟，形成疏松、稳定污泥；取35千克成品污泥、25千克焦沫、8千克煤矸石、25千克的生物质粉末和8千克的添加剂，送至自动混料筒搅拌、混合10分钟，制成燃料混合粉末；将燃料粉末制条状。
稳定剂配方为：质量份为20的Al2（SO4）3、质量份为20的MnSO4、质量份为30的CuSO4、质量份为25的MgSO4粉末。
添加剂配方为：质量份为75的SiO2、质量份为17的Fe2O3、质量份为34的TiO2粉末。
实施例六。将城市民用生活污水沉积处理，获得总重量为1吨的含水率为60％污泥；加入50千克的CaO，40千克的NaOH，搅拌10分钟，搅拌后获得含水率为50％的污泥；将处理后的污泥送至除臭搅拌罐内，加入20千克的稳定剂，搅拌混合10分钟，形成疏松、稳定污泥；取40千克成品污泥、20千克焦沫、10千克煤矸石、20千克的生物质粉末和10千克的添加剂，送至自动混料筒搅拌、混合10分钟，制成燃料混合粉末；将燃料粉末制条状。
稳定剂配方为：质量份为30的CuSO4、质量份为20的MgSO4粉末。
添加剂配方为：质量份为72的SiO2、质量份为14的Fe2O3、质量份为21的TiO2粉末。
对照例七。将城市民用生活污水沉积处理，获得总重量为1吨的含水率为65％污泥；加入55千克的CaO，55千克的NaOH，搅拌10分钟，搅拌后获得含水率为50％的污泥；将处理后的污泥送至除臭搅拌罐内，加入20千克的稳定剂，搅拌混合10分钟，形成疏松、稳定污泥；取35千克成品污泥、25千克焦沫、8千克煤矸石、25千克的生物质粉末和8千克的添加剂，送至自动混料筒搅拌、混合10分钟，制成燃料混合粉末；将燃料粉末制条状。
稳定剂配方为：质量份为20的Al2（SO4）3、质量份为25的MgSO4粉末。
添加剂配方为：质量份为75的SiO2、质量份为17的Fe2O3、质量份为34的TiO2粉末。
对照例八。将城市民用生活污水沉积处理，获得总重量为1吨的含水率为60％污泥；加入50千克的CaO，40千克的NaOH，搅拌10分钟，搅拌后获得含水率为50％的污泥；将处理后的污泥送至除臭搅拌罐内，加入20千克的稳定剂，搅拌混合10分钟，形成疏松、稳定污泥；取40千克成品污泥、20千克焦沫、10千克煤矸石、20千克的生物质粉末和10千克的添加剂，送至自动混料筒搅拌、混合10分钟，制成燃料混合粉末；将燃料粉末制条状。
稳定剂配方为：质量份为20的MnSO4、质量份为30的CuSO4。
添加剂配方为：质量份为72的SiO2、质量份为14的Fe2O3、质量份为21的TiO2粉末。
对照例九。将城市民用生活污水沉积处理，获得总重量为1吨的含水率为60％污泥；加入50千克的CaO，40千克的NaOH，搅拌10分钟，搅拌后获得含水率为50％的污泥；将处理后的污泥送至除臭搅拌罐内，加入20千克的稳定剂，搅拌混合10分钟，形成疏松、稳定污泥；取40千克成品污泥、20千克焦沫、10千克煤矸石、20千克的生物质粉末和10千克的添加剂，送至自动混料筒搅拌、混合10分钟，制成燃料混合粉末；将燃料粉末制条状。
稳定剂配方为：质量份为25的Al2（SO4）3、质量份为20的MnSO4、质量份为30的CuSO4、质量份为20的MgSO4粉末。
添加剂配方为：质量份为14的Fe2O3、质量份为21的TiO2粉末。
对照例十。将城市民用生活污水沉积处理，获得总重量为1吨的含水率为70％污泥；加入60千克的CaO，60千克的NaOH，搅拌10分钟，搅拌后获得含水率为50％的污泥；将处理后的污泥送至除臭搅拌罐内，加入20千克的稳定剂，搅拌混合10分钟，形成疏松、稳定污泥；取30千克成品污泥、20千克焦沫、10千克煤矸石、15千克的生物质粉末和8千克的添加剂，送至自动混料筒搅拌、混合10分钟，制成燃料混合粉末；将燃料粉末制条状。
稳定剂配方为：质量份为30的Al2（SO4）3、质量份为25的MnSO4、质量份为25的CuSO4、质量份为15的MgSO4粉末。
添加剂配方为：质量份为68的SiO2、质量份为13的Fe2O3。
使用上述10组燃料进行燃烧试验，十组燃料的灰熔点如下表所示：
| 试样 | 变形温度(℃) | 软化温度(℃) | 半球温度(℃) | 流动温度(℃) |
| 实施例一 | 1302 | 1329 | 1354 | 1377 |
| 实施例二 | 1311 | 1330 | 1370 | 1382 |
| 实施例三 | 1309 | 1334 | 1369 | 1388 |
| 对照例四 | 1256 | 1274 | 1290 | 1302 |
| 对照例五 | 1244 | 1259 | 1281 | 1298 |
| 对照例六 | 1223 | 1269 | 1290 | 1312 |
| 对照例七 | 1258 | 1278 | 1297 | 1314 |
| 对照例八 | 1260 | 1283 | 1299 | 1324 |
| 对照例九 | 1270 | 1291 | 1315 | 1324 |
| 对照例十 | 1241 | 1260 | 1284 | 1303 |
前述十组燃料的灰分的组成很复杂，目前学术研究界对灰分中某些成分对灰熔点特性的影响也有不同的意见。但是有大致规律:灰中高熔点的成分愈多，灰的熔点愈高。相反则愈低。本发明实施例1-3中灰熔点较高，软化温度大约在1330℃。对照例4-10中灰熔点明显低于实施例1-3，软化温度大约在1260-1290℃。本申请燃料使用时，灰熔点较高，不容易引起受热面结渣。其他方法制成的燃料，灰熔点低，灰渣会把未燃尽的焦炭裹住，使燃烧恶化。使用灰熔点低的燃料需要频繁的清理燃烧装置。尤其对于锅炉而言，灰熔点低的材料会妨碍继续燃烧，甚至会堵住锅炉通风孔隙，造成事故。
以上所述仅为本发明的实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。
Claims (5)
1.一种液体沉积固态物可燃化方法，其特征为包括下列步骤：1.将城市民用生活污水沉积处理，获得含水率为60-70％污泥；2.加入前述污泥重量5-6％的CaO，污泥重量4-6%的NaOH，搅拌10分钟，将含水率降至50％；3.将处理后的污泥送至除臭搅拌罐内，加入污泥重量2%的稳定剂，搅拌混合10分钟，疏松、稳定污泥；4.将质量份为30-40的成品污泥、质量份为20-30的焦沫、质量份为5-10的煤矸石、质量份为15-25的生物质粉末和质量份为8-10的添加剂，送至自动混料筒搅拌、混合10分钟，制成燃料混合粉末。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征为：其中稳定剂配方为质量份为20-30的Al2（SO4）3、20-25的MnSO4、25-30CuSO4、15-25的MgSO4粉末。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征为：其中添加剂配方为质量份为68-75的SiO2、13-17的Fe2O3、18-24TiO2粉末。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征为：其中生物质粉末为植物秸秆，例如稻秸秆、麦秸秆、棉花秸秆、高粱秸秆、玉米秸秆等一种或者多种的混合物进行粉碎后获得的粉末。
5.一种液体沉积固态物可燃化装置，在该装置中进行前述权利要求1-4所述的步骤操作，该装置包括液体沉积固态物进料口（1）、液体沉积固态物存储仓（2）、分离剂添加剂配料投放系统（3）、除臭搅拌罐（4）、生物质粉末和添加剂投放系统（5）、成品料混合罐（6），其特征在于：分离添加剂投放配料系统设有第一螺旋送料式装置，第一螺旋送料杆的外壳上开设有若干分离剂投放口；除臭搅拌罐为叶轮式搅拌罐，除臭搅拌罐设有稳定剂投放口；生物质粉末和添加剂投放系统为第二螺旋送料式装置，在第二螺旋送料杆的外壳上开设有若干生物质粉末和添加剂投放口；成品料混合罐设有接受生物质粉末和添加剂投放系统来料的进料口，成品料混合罐为叶轮式混合罐。
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20131127 |