CN104531261B - 一种废弃物衍生燃料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废弃物衍生燃料的制备方法，将餐厨垃圾进行三相分离后所得的餐厨垃圾浆料与植物物料混合，将所述混合所得的混合物料依次进行脱水、干燥和压缩成型；其中，所述植物物料含水量为20重量％以下；所述干燥后的物料的含水量为30重量％以下。本发明的方法可以简单地将餐厨垃圾变废为宝，将其制成含水量为25重量％以下、热值达到3500‑4000大卡/kg的废弃物衍生燃料，从而即实现了对餐厨垃圾的废物处理，又实现了对餐厨垃圾的资源化利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种废弃物衍生燃料及其制备方法。
背景技术
随着人们生活不断改善，餐厨垃圾产生量逐日增大。一般地，餐厨垃圾中固体垃圾占10重量％左右，油脂类占5-10重量％，废水占75-80重量％，而目前对餐厨垃圾中的固体垃圾部分主要的处理方法包括：填埋、焚烧、厌氧发酵、直接烘干作饲料、好氧堆肥等。
其中，填埋工艺主要是将餐厨垃圾三相分离后的含固体垃圾部分的浆料运往填埋场进行填埋处理，而该方法具有以下缺陷：1)占用大量土地，耗用大量征地等费用；2)填埋场占地面积大，但是处理能力有限，服务期满后仍需新建填埋场，进一步占用土地资源；3)餐厨垃圾的渗出液会污染地下水及土壤，且垃圾堆放产生的臭气严重影响空气质量，从而形成对周围大范围的大气及水土的二次污染；4)没有对垃圾进行资源化处理。
另外，焚烧工艺是将餐厨垃圾的含固体垃圾部分的浆料直接送入焚烧炉内进行焚烧处理，该方法具有以下缺陷：1)经三相分离后的餐厨垃圾的浆料热值较低，焚烧炉难以直接进行焚烧；2)餐厨垃圾的浆料水分含量高会增加焚烧燃料的消耗，增加处理成本；3)焚烧厂垃圾贮坑储存，会增加坑内的浸出水量。
此外，厌氧发酵工艺是将餐厨垃圾的浆料进行厌氧发酵，对产生的沼气进行回收，而沼液进行固液分离处理，将固液分离后的沼渣掺入秸秆等生物质物料，干燥压块制成生物质燃料棒；然而该工艺具有以下缺陷：1)厌氧发酵处理工程投资大，从经济角度上不合算；2)日处理餐厨垃圾小于200吨，厌氧发酵产生的沼气量少，收益太低，导致投入/产出比不合理。
其中，直接烘干作饲料的方法是将餐厨垃圾的浆料经过干燥机烘干、粉碎、除尘等，制成动物饲料添加剂；而该工艺具有以下缺陷：1)餐厨垃圾的浆料由动植物有机物构成，动物有机物再次进入食物链，存在食品安全隐患；2)餐厨垃圾的浆料中成分复杂，含有大量有毒物质(包括黄曲霉素、重金属等)，动物使用存在食物中毒等隐患。
另外，将餐厨垃圾浆料作为好氧堆肥的工艺存在的缺陷为：1)对有害有机物及重金属等的污染无法很好解决、无害化不彻底；2)处理过程不封闭，容易造成二次污染；3)有机肥料质量受餐厨垃圾成分的制约很大，销路往往不畅；4)堆肥处理周期较长，占地面积大，卫生条件相对较差；5)餐厨垃圾中的部分油脂和盐份，目前堆肥技术无法降解，长期使用还会加剧土壤的盐碱化。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的餐厨垃圾处理中存在的上述缺陷，提供一种能够简单地实现餐厨垃圾资源化的废弃物衍生燃料(RDF)的制备方法及其制得的废弃物衍生燃料。
为了实现上述目的，本发明提供一种废弃物衍生燃料的制备方法，其中，将餐厨垃圾进行三相分离后所得的餐厨垃圾浆料与植物物料混合，将所述混合所得的混合物料依次进行脱水、干燥和压缩成型；所述植物物料含水量为20重量％以下；所述干燥后的物料的含水量为30重量％以下。
本发明还提供了上述方法制得的废弃物衍生燃料。
通过本发明的方法，可以简单地将餐厨垃圾变废为宝，将其制成含水量为25重量％以下、热值达到3500-4000大卡/kg的废弃物衍生燃料，从而即实现了对餐厨垃圾的废物处理，又实现了对餐厨垃圾的资源化利用。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供一种废弃物衍生燃料的制备方法，其中，将餐厨垃圾进行三相分离后所得的餐厨垃圾浆料与植物物料混合，将所述混合所得的混合物料依次进行脱水、干燥和压缩成型；所述植物物料含水量为20重量％以下(以所述植物物料的总量为基准)；所述干燥后的物料的含水量为30重量％以下(以所述干燥后的物料的总量为基准)。
根据本发明，所述餐厨垃圾是指饮食品的废弃物，包括米和面粉类食物残余、蔬菜、动植物油、肉骨等，其可以是通过将生活垃圾进行挑拣后剩余的餐厨垃圾，可以是来自餐馆等厨房里的垃圾，本发明对所述餐厨垃圾的来源并没有特别的限定，且本发明的方法可以适用于任何餐厨垃圾的处理。
根据本发明，将所述餐厨垃圾进行三相分离后再对所得餐厨垃圾浆料按着本发明的方法进行进一步的处理。其中，所述三相分离是本领域常规的用于分离餐厨垃圾的技术，主要是将所述餐厨垃圾分为废油脂、废水和浆料。为了使得所述餐厨垃圾进一步的回收利用，其中，所得废油脂和废水分别可以进入油脂处理体系和废水处理体系进行进一步的处理，本发明对此并没有特别的限定，可以采用常规的油脂和废水处理方法进行处理，在此不再赘述。
一般情况下将所述餐厨垃圾进行三相分离后所得餐厨垃圾浆料中含有较多的水分。虽然，所制得的RDF燃料中的含水量远小于这里三相分离后所得餐厨垃圾浆料的含水量，但是为了便于接下来的植物物料与所述餐厨垃圾浆料的混合，并且由于接下来进行的脱水和干燥中可以进一步地除去水，出于节约成本方面考虑，所述三相分离并不需要将餐厨垃圾浆料中的水分除去太多，优选地，所述餐厨垃圾浆料的含水量为70-85重量％，更优选为74-85重量％。
根据本发明，所述植物物料的含水量为20重量％以下，优选采用含水量为8-20重量％的植物物料与所述餐厨垃圾浆料进行混合，更优选采用含水量为8-15重量％的植物物料。本发明对所述植物物料并没有特别的限定，只要其含水量为20重量％以下且可以用于制备生物质燃料即可，例如可以是园林垃圾、锯木屑和秸秆中的一种或多种，优选为园林垃圾和/或锯木屑。所述园林垃圾包括枯树叶、枯树枝等园林中的花草树木的枯萎的根茎叶，通常其含水量可以为8-20重量％；锯木屑的含水量可以为8-20重量％。优选地，所采用的所述园林垃圾的含水量为8-15重量％，所采用的所述锯木屑的含水量为8-15重量％。
在本发明的一种优选的实施方式中，所采用的植物物料是园林垃圾和锯木屑的组合，其中，该组合中园林垃圾和锯木屑的重量比优选为0.5-2：1，更优选为0.5-1.5：1。
根据本发明，为了获得压块成型效果更好、热值更高的RDF燃料，优选情况下，所述餐厨垃圾浆料与所述植物物料的重量比为3-10：1，更优选为4-6：1。在此，所述餐厨垃圾浆料与所述植物物料的重量比是指包括水的重量的所述餐厨垃圾浆料的总重量和包括水的重量的所述植物物料的总重量的重量比。当所述餐厨垃圾浆料与所述植物物料按照上述重量比进行混合而用于制备RDF燃料时，可以避免成型效果不佳等缺陷，且进一步地节约了能源。
根据本发明，将混合所得的混合物料进行脱水，以除去大量的水分，优选地，采用挤压脱水的方法对所述混合物料进行脱水。为了减轻干燥的处理压力又不会使得脱水的处理压力太重，优选所述脱水使得所述混合后的物料的含水量降至40-60重量％。本发明对所述挤压脱水的方式并没有特别的限定，只要能够将所述混合后的物料脱除大部分的水分即可，例如可以通过将所述混合物料加入到螺旋挤压脱水机中进行挤压脱水。
根据本发明，将挤压脱水后的物料进行干燥，从而进一步地脱除水分。为了使得所得RDF燃料能够有效地进行燃烧，所述干燥将使得所述挤压脱水的物料的含水量降至约30重量％以下，优选地，所述干燥后的物料的含水量为10-30重量％，更优选为12-25重量％，更进一步优选为12-20重量％。这样再通过后来的压缩成型过程的失水可以将所得的RDF燃料的含水量降至25重量％以下。
本发明对所述干燥的条件并没有特别的限定，只要可以将水分至约30重量％以下且不会使得物料产生不良影响即可。例如可以采用常温干燥，也可以采用加热干燥，为了提高处理效率，优选采用加热干燥。其中，优选情况下，所述加热干燥的条件包括：温度为70-80℃，时间为5-10min。
本发明对所述加热干燥的方式并没有特别的限定，例如可以通过采用气流干燥机进行加热干燥。
根据本发明，将干燥后的物料进行压缩成型，即可获得各种形状的RDF燃料。本发明对所述压缩成型后的RDF燃料的形状并没有特别的限定，可以为块状、棒状、颗粒或条状。如果要制成颗粒，可以先对所述餐厨垃圾进行打浆使得其中的固体物质的尺寸变小，还可对植物物料进行切割这样可以减轻将RDF燃料制造成颗粒状的负担，但是为了降低处理成本同时也方便所得RDF燃料的运输和提高其燃烧效率，优选地将所述RDF燃料压缩成型为棒状，即制成RDF燃料棒。
其中，所述压缩成型可以在压块机中进行，由于所述餐厨垃圾含有较多的淀粉含量，因此，本发明的物料中无需额外加入其它粘合剂，即可在淀粉的粘合作用下，在压缩后形成粘合度较好的RDF燃料。本发明对所述压缩成型的条件并没有特别的限定，只要能够获得粘合度较好的RDF燃料即可，优选情况下，所述压缩成型的条件包括：压缩率为200-400体积％，时间为0.5-5min。更优选地，所述压缩成型的条件包括：压缩率为250-350体积％(压缩率是指压缩前的体积与在压缩后的体积百分比)，时间为0.5-2min(尤其是在0.5-1.5min内完成)。
在所述压缩成型过程中，由于物料的自然降温，使得其水分进一步地降低，使得所得RDF燃料的含水量优选达到25重量％以下，更优选为8-22重量％，更进行一步优选为10-18重量％。
通过本发明的方法，优选情况下，所述压缩成型后的物料的含水量为25重量％以下；优选地，所述压缩成型后的物料的热值为3500-4000大卡/kg。
本发明还提供了由上述方法制得的RDF燃料，优选地，该RDF燃料含水量为25重量％以下，更优选地，所述压缩成型后的RDF棒的含水量为8-22重量％，更进一步优选为10-18重量％。优选地，所述RDF燃料热值为3500-4000大卡/kg，更优选为3600-4000大卡/kg，更进一步优选为3800-4000大卡/kg。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例和对比例中，
含水量是指物质中水占有的质量百分比，是通过将物质烘干前后质量减少与物质烘干前的质量的比值进行计算的；
粘结作用是指RDF燃料棒保持为棒状的能力，是通过在转鼓内进行强度检测来测量的；
热值是指某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，是通过国家标准GB/T213-2008中记载的方法进行测量的。
实施例1
本实施例用于说明本发明的废弃物衍生燃料及其制备方法。
将经过挑选的50吨的餐厨垃圾送入三相分离机中分出油脂和水，将所得餐厨垃圾浆料(14吨，含水量为80重量％)送入混合机中与1.5吨的园林垃圾(含水量为8重量％)和2吨的锯木屑(含水量为8重量％)进行混合，将混合所得的混合物料送入到螺旋挤压脱水机中进行脱水，得到3500kg的废水，将脱水后的物料(含水量为42.6％重量％)送入到气流干燥机中进行加热干燥(加热温度为80℃，时间为10min)，将干燥后的物料(含水量为17重量％)送入都压块机中进行压缩成型(缩率为300体积％，时间为1min)，得到RDF燃料棒6.92吨，该RDF燃料棒冷却至室温后的含水量为13重量％，热值为4000大卡/kg，该RDF燃料棒成型优异并粘结作用优异。
实施例2
本实施例用于说明本发明的废弃物衍生燃料及其制备方法。
将经过挑选的50吨的餐厨垃圾送入三相分离机中分出油脂和水，将所得餐厨垃圾浆料(12吨，含水量为75重量％)送入混合机中与1吨的园林垃圾(含水量为15重量％)和1.4吨的锯木屑(含水量为15重量％)进行混合，将混合所得的混合物料送入到螺旋挤压脱水机中进行脱水，得到3550kg的废水，将脱水后的物料(含水量为48重量％)送入到气流干燥机中进行加热干燥(加热温度为75℃，时间为8min)，将干燥后的物料(含水量为24重量％)送入都压块机中进行压缩成型(缩率为270体积％，时间为1.5min)，得到RDF燃料棒7.52吨，该RDF燃料棒冷却至室温后的含水量为20重量％，热值为3920大卡/kg，该RDF燃料棒成型优异并粘结作用优异。
实施例3
本实施例用于说明本发明的废弃物衍生燃料及其制备方法。
将经过挑选的50吨的餐厨垃圾送入三相分离机中分出油脂和水，将所得餐厨垃圾浆料(15吨，含水量为83重量％)送入混合机中与1.5吨的园林垃圾(含水量为20重量％)和2吨的锯木屑(含水量为20重量％)进行混合，将混合所得的混合物料送入到螺旋挤压脱水机中进行脱水，得到3570kg的废水，将脱水后的物料(含水量为54重量％)送入到气流干燥机中进行加热干燥(加热温度为80℃，时间为10min)，将干燥后的物料(含水量为28重量％)送入都压块机中进行压缩成型(缩率为230体积％，时间为2min)，得到RDF燃料棒7.98吨，该RDF燃料棒冷却至室温后的含水量为25重量％，热值为3830大卡/kg，该RDF燃料棒成型较好并粘结作用较好。
实施例4
根据实施例1所述的方法，所不同的是，所述干燥后的物料的含水量为30重量％，所得RDF燃料棒8.5吨，该RDF燃料棒冷却至室温后的含水量为28重量％，热值为3560大卡/kg，该RDF燃料棒可以成型但粘结作用不够强。
对比例1
根据实施例1所述的方法，所不同的是，将所得餐厨垃圾浆料与含水量为25重量％的园林垃圾和25重量％的锯木屑混合，所得干燥后的物料的含水量为30重量％，所得RDF燃料棒8.24吨，该RDF燃料棒冷却至室温后的含水量为27重量％，热值为3410大卡/kg，该RDF燃料棒不能成型。
对比例2
根据实施例1所述的方法，所不同的是，所述干燥后的物料的含水量为35重量％，所得RDF燃料棒8.72吨，该RDF燃料棒冷却至室温后的含水量为31重量％，热值为3300大卡/kg，该RDF燃料棒成型一般且粘结作用非常差。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (15)
1.一种废弃物衍生燃料的制备方法，其特征在于，将餐厨垃圾进行三相分离后所得的餐厨垃圾浆料与植物物料混合，将所述混合所得的混合物料依次进行脱水、干燥和压缩成型；
其中，所述餐厨垃圾浆料的含水量为70-85重量％；所述植物物料含水量为20重量％以下；所述餐厨垃圾浆料与所述植物物料的重量比为3-10：1；所述脱水使得所述混合物料的含水量降至40-60重量％；所述干燥的条件包括：温度为70-80℃，时间为5-10min；所述干燥后的物料的含水量为30重量％以下。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述植物物料的含水量为8-20重量％。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述干燥后的物料的含水量为10-30重量％。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述干燥后的物料的含水量为12-25重量％。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述干燥后的物料的含水量为12-20重量％。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，所述餐厨垃圾浆料与所述植物物料的重量比为4-6：1。
7.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，所述植物物料为园林垃圾、锯木屑和秸秆中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述植物物料为园林垃圾和/或锯木屑。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述餐厨垃圾浆料的含水量为74-85重量％。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述压缩成型的条件包括：压缩率为200-400体积％，时间为0.5-5min。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述压缩成型的条件包括：压缩率为250-350体积％，时间为0.5-2min。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述压缩成型后的物料的形状为块状、棒状、颗粒或条状。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述压缩成型后的物料的形状为棒状。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述压缩成型后的物料的含水量为25重量％以下；所述压缩成型后的物料的热值为3500-4000大卡/kg。
15.由权利要求1-14中任意一项所述的方法制得的废弃物衍生燃料。
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