CN105296049B - 一种污泥生物质燃料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污泥生物质燃料的制备方法，属于燃料制备领域。本发明的生物质燃料是取污泥于处理池，加入碳酸钠溶液混合，种植伊乐藻，测其含硫量在所需范围时，移除伊乐藻，再对污泥进行曝气，静置后取出晾干，与小麦秸秆、木屑和米糠按比例混合，再反复喷洒营养液，然后密封通入氧气发酵，测其含氮量在所需范围时，停止发酵和密封，种植野生苋、紫叶花苕及蜈蚣草，当发酵物内重金属在所需范围时，移除植物，取出烘干，挤压成块而得。本发明的有益效果是：充分利用污泥制备生物质燃料，既解决了污泥对环境的二次污染和占用大量土地等问题，又实现了资源的可持续、合理化利用；燃料使用安全、环保，燃烧热值高、耗量小。
Description
技术领域
本发明涉及一种污泥生物质燃料的制备方法，属于燃料制备领域。
背景技术
污泥是污水处理厂和污水处理的必然产物。据估算，我国每年产生的污泥量为300万吨，而且年增长率大于10%，如果国内的城市污水全部得到处理，则每年将会产生污泥干重约840万吨，约占我国固体废弃物总量的0.2%，即使在我国城市化水平较高的几个城市与地区，污泥处理问题也已十分突出。未经恰当处理处置的污泥进入环境后，直接给水体和大气带来二次污染，不但降低了污水处理系统的有效处理能力，而且对生态环境和人类的活动构成了严重的威胁。
目前污泥的处理方法有污泥焚烧、污泥堆肥和污泥填埋，焚烧法是采用流化床焚烧炉处理，虽然可以迅速和较大程度地使底泥减容，在恶劣的天气条件下不需要存储设备，但在燃烧过程中，污泥的一部分重金属已经随烟尘扩散到空气中，还会产生有致癌物质二噁英，需配置去除二噁英的装置，不仅污染了环境，其所需基建投资和运行费用也较高，工艺操作复杂；污泥堆肥的方法在我国研究还不够深入，由于不能有效去除污泥中的重金属和有害物质，重金属离子易在土壤和植物体内积累，使土地受到不同程度的污染，具有较大的风险、安全性能低，投资难以回收；污泥填埋投资成本较大，运行费用高，需要专门的填埋场，占用大量土地资源，对防渗及填埋作业要求较高，如运行不慎，污泥渗沥液将会对土壤及地下水造成二次污染，可控性差。因此研究出一种运行费用低、操作简单、安全性能高、可控性强、对环境无污染的污泥处理方法，具有重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对污泥堆积、焚烧、填埋处理，运行费用高且占用大量土地资源，导致污泥处理安全性能低、可控性差，对环境易造成二次污染的弊端，提供了一种污泥生物质燃料的制备方法，本发明是取污泥于处理池，加入碳酸钠溶液混合，种植伊乐藻，测其含硫量在所需范围时，移除伊乐藻，再对污泥进行曝气，静置后取出晾干，与小麦秸秆、木屑和米糠按比例混合，再反复喷洒营养液，然后密封通入氧气发酵，测其含氮量在所需范围时，停止发酵和密封，种植野生苋、紫叶花苕及蜈蚣草，当发酵物内重金属在所需范围时，移除植物，取出烘干，挤压成块而得。本发明充分利用污泥制备生物质燃料，既解决了污泥对环境的污染，又实现了资源的可持续利用。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
（1）取5～8kg含水量为80～90％的污泥放入处理池内，向其中加入3～4L质量分数为60％的碳酸钠溶液，搅拌均匀，按每平方米种植3～5棵伊乐藻，保持温度为25～35℃，检测污泥中的含硫量，待其含量小于0.1％时，将培养池内的伊乐藻移除；
（2）待伊乐藻移除后，从污泥底部进行曝气1～3h后，静置30～40min，去除上层液体，然后将处理池内的污泥取出进行自然晾晒，待其含水量为20～30％时，将污泥、小麦秸秆、木屑和米糠按质量比10:3:2:1进行混合，将所得的混合物放入发酵池内，按固液比3:1，每1～2天向发酵池内进行喷洒营养液，如此3～4次，所述的营养液为按质量比4:7:5:1，取磷酸铵、硝酸钾、硝酸钙及硫酸亚铁，混合均匀，然后按固液比1:6，与水混合均匀而得；
（3）待上述喷洒完成后，密封发酵池，向发酵池内通入氧气，保证发酵池内的含氧量为45～50％，控制发酵池内的温度为35～45℃，搅拌发酵3～6天后，停止向发酵池内通入氧气及搅拌，密封发酵，检测发酵物内的含氮量低于1.2％时，停止发酵；
（4）待上述发酵结束后去除密封，按每平方米种植1～3棵野生苋、1～2棵紫叶花苕及2～4棵蜈蚣草，保持温度为25～35℃，待发酵物内的总金属含量低于150mg/kg时，去除种植的植物，将发酵物取出，放入烘干机中，温度设定为100～110℃，待其含水为15～25％时，将其取出；
（5）将上述取出的发酵物放入挤压机中挤压成块，即可得到污泥生物质燃料。
本发明的应用方法：将制备的生物质燃料置于冶金炉中，添加量为2～3kg/次，观察每次添加后燃料可使用8～10天，该燃料的消耗成本低于其他燃料的20～35%，燃烧热值为8500卡/千克～9500卡/千克。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）充分利用污泥制备生物质燃料，既解决了污泥对环境的二次污染和占用大量土地等问题，又实现了资源的可持续、合理化利用；
（2）该方法处理污泥效果好，可控性强，经济效益高，环保、安全；
（3）所得产品使用安全、环保，无有害气体产生、对环境无污染、对人体健康无危害，燃烧热值高、耗量小。
具体实施方式
首先取5～8kg含水量为80～90％的污泥放入处理池内，向其中加入3～4L质量分数为60％的碳酸钠溶液，搅拌均匀，按每平方米种植3～5棵伊乐藻，保持温度为25～35℃，检测污泥中的含硫量，待其含量小于0.1％时，将培养池内的伊乐藻移除；待伊乐藻移除后，从污泥底部进行曝气1～3h后，静置30～40min，去除上层液体，然后将处理池内的污泥取出进行自然晾晒，待其含水量为20～30％时，将污泥、小麦秸秆、木屑和米糠按质量比10:3:2:1进行混合，将所得的混合物放入发酵池内，按固液比3:1，每1～2天向发酵池内进行喷洒营养液，如此3～4次，所述的营养液为按质量比4:7:5:1，取磷酸铵、硝酸钾、硝酸钙及硫酸亚铁，混合均匀，然后按固液比1:6，与水混合均匀而得；然后待上述喷洒完成后，密封发酵池，向发酵池内通入氧气，保证发酵池内的含氧量为45～50％，控制发酵池内的温度为35～45℃，搅拌发酵3～6天后，停止向发酵池内通入氧气及搅拌，密封发酵，检测发酵物内的含氮量低于1.2％时，停止发酵；待上述发酵结束后去除密封，按每平方米种植1～3棵野生苋、1～2棵紫叶花苕及2～4棵蜈蚣草，保持温度为25～35℃，待发酵物内的总金属含量低于150mg/kg时，去除种植的植物，将发酵物取出，放入烘干机中，温度设定为100～110℃，待其含水为15～25％时，将其取出；最后将上述取出的发酵物放入挤压机中挤压成块，即可得到污泥生物质燃料。
实例1
首先取5kg含水量为80％的污泥放入处理池内，向其中加入3L质量分数为60％的碳酸钠溶液，搅拌均匀，按每平方米种植3棵伊乐藻，保持温度为25℃，检测污泥中的含硫量，待其含量小于0.1％时，将培养池内的伊乐藻移除；待伊乐藻移除后，从污泥底部进行曝气1h后，静置30min，去除上层液体，然后将处理池内的污泥取出进行自然晾晒，待其含水量为20％时，将污泥、小麦秸秆、木屑和米糠按质量比10:3:2:1进行混合，将所得的混合物放入发酵池内，按固液比3:1，每1天向发酵池内进行喷洒营养液，如此3次，所述的营养液为按质量比4:7:5:1，取磷酸铵、硝酸钾、硝酸钙及硫酸亚铁，混合均匀，然后按固液比1:6，与水混合均匀而得；然后待上述喷洒完成后，密封发酵池，向发酵池内通入氧气，保证发酵池内的含氧量为45％，控制发酵池内的温度为35℃，搅拌发酵3天后，停止向发酵池内通入氧气及搅拌，密封发酵，检测发酵物内的含氮量低于1.2％时，停止发酵；待上述发酵结束后去除密封，按每平方米种植1棵野生苋、1棵紫叶花苕及2棵蜈蚣草，保持温度为25℃，待发酵物内的总金属含量低于150mg/kg时，去除种植的植物，将发酵物取出，放入烘干机中，温度设定为100℃，待其含水为15％时，将其取出；最后将上述取出的发酵物放入挤压机中挤压成块，即可得到污泥生物质燃料。
将制备的生物质燃料置于冶金炉中，添加量为2kg/次，观察每次添加后燃料可使用8天，该燃料的消耗成本低于其他燃料的20%，燃烧热值为8500卡/千克，使用安全、环保，无有害气体产生、对环境无污染、对人体健康无危害，燃烧热值高、耗量小，值得推广与使用。
实例2
首先取6.5kg含水量为85％的污泥放入处理池内，向其中加入3.5L质量分数为60％的碳酸钠溶液，搅拌均匀，按每平方米种植4棵伊乐藻，保持温度为30℃，检测污泥中的含硫量，待其含量小于0.1％时，将培养池内的伊乐藻移除；待伊乐藻移除后，从污泥底部进行曝气2h后，静置35min，去除上层液体，然后将处理池内的污泥取出进行自然晾晒，待其含水量为25％时，将污泥、小麦秸秆、木屑和米糠按质量比10:3:2:1进行混合，将所得的混合物放入发酵池内，按固液比3:1，每2天向发酵池内进行喷洒营养液，如此4次，所述的营养液为按质量比4:7:5:1，取磷酸铵、硝酸钾、硝酸钙及硫酸亚铁，混合均匀，然后按固液比1:6，与水混合均匀而得；然后待上述喷洒完成后，密封发酵池，向发酵池内通入氧气，保证发酵池内的含氧量为48％，控制发酵池内的温度为40℃，搅拌发酵5天后，停止向发酵池内通入氧气及搅拌，密封发酵，检测发酵物内的含氮量低于1.2％时，停止发酵；待上述发酵结束后去除密封，按每平方米种植2棵野生苋、2棵紫叶花苕及3棵蜈蚣草，保持温度为30℃，待发酵物内的总金属含量低于150mg/kg时，去除种植的植物，将发酵物取出，放入烘干机中，温度设定为105℃，待其含水为20％时，将其取出；最后将上述取出的发酵物放入挤压机中挤压成块，即可得到污泥生物质燃料。
将制备的生物质燃料置于冶金炉中，添加量为2.5 kg/次，观察每次添加后燃料可使用9天，该燃料的消耗成本低于其他燃料的27%，燃烧热值为9000卡/千克，使用安全、环保，无有害气体产生、对环境无污染、对人体健康无危害，燃烧热值高、耗量小，值得推广与使用。
实例3
首先取8kg含水量为90％的污泥放入处理池内，向其中加入4L质量分数为60％的碳酸钠溶液，搅拌均匀，按每平方米种植5棵伊乐藻，保持温度为35℃，检测污泥中的含硫量，待其含量小于0.1％时，将培养池内的伊乐藻移除；待伊乐藻移除后，从污泥底部进行曝气3h后，静置40min，去除上层液体，然后将处理池内的污泥取出进行自然晾晒，待其含水量为30％时，将污泥、小麦秸秆、木屑和米糠按质量比10:3:2:1进行混合，将所得的混合物放入发酵池内，按固液比3:1，每2天向发酵池内进行喷洒营养液，如此4次，所述的营养液为按质量比4:7:5:1，取磷酸铵、硝酸钾、硝酸钙及硫酸亚铁，混合均匀，然后按固液比1:6，与水混合均匀而得；然后待上述喷洒完成后，密封发酵池，向发酵池内通入氧气，保证发酵池内的含氧量为50％，控制发酵池内的温度为45℃，搅拌发酵6天后，停止向发酵池内通入氧气及搅拌，密封发酵，检测发酵物内的含氮量低于1.2％时，停止发酵；待上述发酵结束后去除密封，按每平方米种植3棵野生苋、2紫叶花苕及4棵蜈蚣草，保持温度为35℃，待发酵物内的总金属含量低于150mg/kg时，去除种植的植物，将发酵物取出，放入烘干机中，温度设定为110℃，待其含水为25％时，将其取出；最后将上述取出的发酵物放入挤压机中挤压成块，即可得到污泥生物质燃料。
将制备的生物质燃料置于冶金炉中，添加量为3kg/次，观察每次添加后燃料可使用10天，该燃料的消耗成本低于其他燃料的35%，燃烧热值为9500卡/千克，使用安全、环保，无有害气体产生、对环境无污染、对人体健康无危害，燃烧热值高、耗量小，值得推广与使用。
Claims (1)
1.一种污泥生物质燃料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）取5～8kg含水量为80～90％的污泥放入处理池内，向其中加入3～4L质量分数为60％的碳酸钠溶液，搅拌均匀，按每平方米种植3～5棵伊乐藻，保持温度为25～35℃，检测污泥中的含硫量，待其含量小于0.1％时，将培养池内的伊乐藻移除；
（2）待伊乐藻移除后，从污泥底部进行曝气1～3h后，静置30～40min，去除上层液体，然后将处理池内的污泥取出进行自然晾晒，待其含水量为20～30％时，将污泥、小麦秸秆、木屑和米糠按质量比10:3:2:1进行混合，将所得的混合物放入发酵池内，按固液比3:1，每1～2天向发酵池内进行喷洒营养液，如此3～4次，所述的营养液为按质量比4:7:5:1，取磷酸铵、硝酸钾、硝酸钙及硫酸亚铁，混合均匀，然后按固液比1:6，与水混合均匀而得；
（3）待上述喷洒完成后，密封发酵池，向发酵池内通入氧气，保证发酵池内的含氧量为45～50％，控制发酵池内的温度为35～45℃，搅拌发酵3～6天后，停止向发酵池内通入氧气及搅拌，密封发酵，检测发酵物内的含氮量低于1.2％时，停止发酵；
（4）待上述发酵结束后去除密封，按每平方米种植1～3棵野生苋、1～2棵紫叶花苕及2～4棵蜈蚣草，保持温度为25～35℃，待发酵物内的总金属含量低于150mg/kg时，去除种植的植物，将发酵物取出，放入烘干机中，温度设定为100～110℃，待其含水为15～25％时，将其取出；
（5）将上述取出的发酵物放入挤压机中挤压成块，即可得到污泥生物质燃料。
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