CN108753403A

CN108753403A - 一种市政污泥协同生物质制备高热值燃料的方法

Info

Publication number: CN108753403A
Application number: CN201810751362.2A
Authority: CN
Inventors: 边博
Original assignee: Zhenjiang Institute For Innovation And Development Of Nanjing Normal University
Current assignee: Zhenjiang Institute For Innovation And Development Of Nanjing Normal University
Priority date: 2018-07-10
Filing date: 2018-07-10
Publication date: 2018-11-06

Abstract

本发明公开了一种市政污泥协同生物质制备高热值燃料的方法，将市政生化污泥泵入调理池中，加入园林废弃物和阳离子PAM进行调理后机械脱水至含水率60%，再进行多级热回收空气源热泵污泥进行深度干化至含水率15%，然后污泥加入添加剂进行造粒制备高热值生物质燃料。与现有技术相比，本发明采用园林绿化粉碎树枝和高分子环境友好型材料作为蓬松剂和调理剂，降低了使用常规药剂调理的成本和二次污染、为园林废弃物提供了新途径，采用多级热回收空气源热泵低温深度干化污泥，实现了能源回收利用和“以废治废”的目标，节约了能源，提升了效率，降低了污泥处置成本、减少了二次污染、实现废弃物资源化利用和环境治理过程中社会、经济和环境效益的融合。

Description

一种市政污泥协同生物质制备高热值燃料的方法

技术领域

本发明属于固体废弃物处理领域，具体涉及一种市政污泥协同生物质制备高热值燃料的方法。

背景技术

目前，污泥处理处置的主要方法有填埋、焚烧和堆肥，但是这些方法都存在明显的缺陷。污泥填埋对土地资源浪费较大，且填埋场渗滤液容易污染地下水源。污泥焚烧虽然可最大限度地减容减量，但是存在处理费用昂贵、焚烧后残留物难处理等问题。污泥堆肥具有能耗低、可回收利用污泥中养分等优点，但是其存在病原菌扩散和重金属污染的潜在危险。有鉴于此，寻求一种经济合理、与环境发展相适应的新的污泥处理方法是当前污泥处理的研究热点，而其中的热点之一就是利用污泥制作陶粒。

随着我国城市化进程步伐加快，人们对城市绿地生态系统的关注度越来越高，城市园林绿化的面积不断增加，由此产生的园林绿化废弃物如树木修剪物，草坪修剪物，枯枝落叶等的量越来越大。如果园林绿化废弃物的不当处理，既破坏了城市的生态环境，又造成资源浪费。寻求园林绿化废弃物的资源化利用途径势在必行，可以说园林绿化废弃物的处理己经成为杭州市急待解决的问题之一。针对园林绿化废弃物处理所面临的问题，生物质通过一定的技术手段可以转化为液态、气态和固态的能源形式，应用于国民经济的各个领域。将生物质材料燃烧作为燃料，一般主要是农林废弃物，主要区别于化石燃料。在目前的国家政策和环保标准中，生物质成型燃料的应用，实际主要是生物质成型燃料，是将农林废物和污泥作为原材料，经过粉碎、混合、挤压、烘干等工艺，制成各种成型，可直接燃烧的一种新型清洁燃料。将于园林废弃物与污泥制备生物质成型燃料的再利用对维持整个城市绿地生态系统的物质循环和能量流动起着重要作用。通过对园林绿化废弃物的资源化利用，可以获得巨大的经济效益，社会效益和环境效益。

因此，利用市政污水处理厂污泥和园林废弃物（树枝）制备生物质成型燃料，应用于电厂，技术成熟，经济和社会效益良好。不仅可以解决污泥出路的问题，同时使得污泥的处理处置朝着无害化、减量化和资源化的方向发展，符合我国污泥的处理处置总体思路和要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种市政污泥协同生物质制备高热值燃料的方法，以解决现有技术存在的成本高、处理时间久和效果不佳等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种市政污泥协同生物质制备高热值燃料的方法，它包括如下步骤：

（1）将城市园林绿化废弃物进行粉碎包装直接汽车运输配送至污水处理厂进行污泥调理脱水；

（2）脱水后污泥采用多级热回收空气源热泵进行深度干化；

（3）深度干化后污泥与其他添加剂进行造粒制备高热值生物质燃料。

步骤（1）中，所述污泥由市政污水厂处理后产生，属于生化污泥。园林废弃物含水率低于40%，进行原位粉碎后，木屑颗粒直径小于5mm，在污泥调理池中，按照锯末和污泥干基重量质量百分数1：1，同时加入污泥干基重量的万分之三到七和阳离子PAM搅拌均匀后进行普通板框机械脱水，污泥含水率低于60%。

步骤（2）中，所述的深度干化采用压缩式多级热能回收空气源热泵污泥干化成套装置，单台空气源热泵除湿量：≥220kg/h，1kwh 电能可干燥蒸发 2.8-3.6kg，每吨含水率60%湿泥深度干化至含水率15%，综合电耗150‐180kwh。

步骤（3）中深度干化含水率15%的污泥与其他添加剂进行造粒，添加剂添加量不超过污泥质量百分数的5%。所述的添加剂有：固硫剂，添加量为污泥质量百分数的1~2%，由生石灰和氢氧化钠按照3：1质量百分数组成；助燃剂，添加量为污泥质量百分数的0.8~1.6%，由皂石质量百分数45~65%，氯化镁25~45%，硝酸钾5~10%组成；粘结剂，添加量为污泥质量百分数的0.5~1%，为粉煤灰；防腐剂，添加量为污泥质量百分数的0.2~0.5%，为废生石灰；重金属稳定剂，添加量为污泥质量百分数的0.2~0.5%，胺基聚硫化合物0.1-~0.25g/kg。

步骤(3)中高热值生物质燃料热值大于等于3500kcal/kg、破碎率小于5%、全水分小于15%、灰分小于10%、挥发份大于60%、全硫小于0.2%。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优势：

1、市政污泥主要是有机污泥，其特性是易腐化、颗粒细小、呈絮凝体状态、相对密度小、含水率高、不易脱水，市政污泥的有机质含量为 25%～45%，本发明充分利用市政污泥特点，最终制成高热值生物质燃料，实现资源化利用；

2、污泥机械脱水阶段加入园林绿化粉碎树枝和高分子环境友好型材料作为蓬松剂和调理剂，达到以废治废的同时，提高了污泥热值，能够制备生物质燃料，节约了能源，提升了效率，降低了污泥调理的成本、减少了二次污染；

3、集成创新了污水厂污泥干化-污泥协同园林（农林）废弃物-生物质耦合燃煤发电全过程工艺及其成套设备，通过固废协同处理、工艺创新、节能减排和兜底消纳城市范围内的污泥和园林（农林）生物质，实现固废处理处置的稳定化、无害化、资源化、规模化利用，构建了兜底消纳、统筹处置区域固废及其他废弃物资源化利用新模式，体现了环境治理过程中社会、经济和环境效益的高度统一，实现效益融合。

附图说明

图1是一种市政污泥协同生物质制备高热值燃料的方法的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

一种市政污泥协同生物质制备高热值燃料的方法，包括以下步骤：

园林废弃物含水率38%，并进行原位粉碎，粉碎后木屑颗粒3mm，将城市园林绿化废弃物进行粉碎包装直接汽车运输配送至污水处理厂，在污泥调理池中按照锯末和污泥干基重量1：1质量百分数，同时加入干基污泥量万分之三和阳离子PAM搅拌均匀后进行普通板框机械脱水，污泥含水率58%；采用压缩式多级热能回收空气源热泵污泥干化成套装置，单台空气源热泵除湿量240kg/h，1kwh 电能可干燥蒸发 3.0kg，湿泥深度干化至含水率15%，综合电耗160kw.h，含水率15%污泥添加添加剂，其中固硫剂添加量为污泥质量百分数的1%，由生石灰和氢氧化钠按照3：1质量百分数组成；助燃剂添加量为污泥质量百分数的1.2%，由皂石质量百分数45~65%，氯化镁25~45%，硝酸钾5~10%组成；粘结剂添加量为污泥质量百分数的0.8%，为粉煤灰；防腐剂添加量为污泥质量百分数的0.2%，为废生石灰；重金属稳定剂添加量为污泥质量百分数的0.2%，为0.2g/kg的胺基聚硫化合物。该实施例制备得到的高热值生物质燃料，热值达到3600kcal/kg、破碎率4%、全水分14%、灰分8%、挥发份65%、全硫0.15%。

实施例2

园林废弃物含水率40%，并进行原位粉碎，粉碎后木屑颗粒4mm，将城市园林绿化废弃物进行粉碎包装直接汽车运输配送至污水处理厂，在污泥调理池中按照锯末和污泥干基重量1：1质量百分数，同时加入干基污泥量万分之五和阳离子PAM搅拌均匀后进行普通板框机械脱水，污泥含水率54%；采用压缩式多级热能回收空气源热泵污泥干化成套装置，单台空气源热泵除湿量260kg/h，1kwh 电能可干燥蒸发 3.2kg，湿泥深度干化至含水率15%，综合电耗170kw.h，含水率15%污泥添加添加剂，其中固硫剂添加量为污泥质量百分数的1.5%，由生石灰和氢氧化钠按照3：1质量百分数组成；助燃剂添加量为污泥质量百分数的1.4%，由皂石质量百分数45~65%，氯化镁25~45%，硝酸钾5~10%组成；粘结剂添加量为污泥质量百分数的1%，为粉煤灰；防腐剂添加量为污泥质量百分数的0.3%，为废生石灰；重金属稳定剂添加量为污泥质量百分数的0.4%，为0.2g/kg的胺基聚硫化合物。该实施例制备得到的高热值生物质燃料，热值达到3500kcal/kg、破碎率5%、全水分14%、灰分9%、挥发份62%、全硫0.18%。

实施例3

利用实施例1所述，包括以下步骤：

园林废弃物含水率35%，并进行原位粉碎，粉碎后木屑颗粒5mm，将城市园林绿化废弃物进行粉碎包装直接汽车运输配送至污水处理厂，在污泥调理池中按照锯末和污泥干基重量1：1质量百分数，同时加入干基污泥量万分之七和阳离子PAM搅拌均匀后进行普通板框机械脱水，污泥含水率54%；采用压缩式多级热能回收空气源热泵污泥干化成套装置，单台空气源热泵除湿量280kg/h，1kwh 电能可干燥蒸发 3.5kg，湿泥深度干化至含水率13%，综合电耗160kw.h，含水率15%污泥添加添加剂，其中固硫剂添加量为污泥质量百分数的1.8%，由生石灰和氢氧化钠按照3：1质量百分数组成；助燃剂添加量为污泥质量百分数的1.6%，由皂石质量百分数45~65%，氯化镁25~45%，硝酸钾5~10%组成；粘结剂添加量为污泥质量百分数的0.8%，为粉煤灰；防腐剂添加量为污泥质量百分数的0.5%，为废生石灰；重金属稳定剂添加量为污泥质量百分数的0.5%，为0.2g/kg的胺基聚硫化合物。该实施例制备得到的高热值生物质燃料，热值达到3700kcal/kg、破碎率4%、全水分13%、灰分19%、挥发份65%、全硫0.16%。

Claims

1.一种市政污泥协同生物质制备高热值燃料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（2）脱水后污泥采用多级热回收空气源热泵进行深度干化；

2.根据权利要求1所述的一种市政污泥协同生物质制备高热值燃料的方法，其特征在于，所述步骤（1）中的污泥由市政污水厂处理后产生，属于生化污泥。

3.根据权利要求1所述的一种市政污泥协同生物质制备高热值燃料的方法，其特征在于，所述步骤（1）中的园林绿化废弃物含水率低于40%，进行原位粉碎后，木屑颗粒直径小于5mm，在污泥调理池中，按照锯末和污泥干基重量质量百分数1：1，同时加入污泥干基重量的万分之三到七和阳离子PAM搅拌均匀后进行普通板框机械脱水，污泥含水率低于60%。

4.根据权利要求1所述的一种市政污泥协同生物质制备高热值燃料的方法，其特征在于，所述步骤（2）中的深度干化采用压缩式多级热能回收空气源热泵污泥干化成套装置，单台空气源热泵除湿量：≥220kg/h，1kwh 电能可干燥蒸发 2.8-3.6kg，每吨含水率 60%湿泥深度干化至含水率15%，综合电耗150‐180kwh。

5.根据权利要求1所述的一种市政污泥协同生物质制备高热值燃料的方法，其特征在于，所述步骤（3）中添加剂添加量不超过污泥质量百分数的5%。

6.根据权利要求1所述的一种市政污泥协同生物质制备高热值燃料的方法，其特征在于，所述步骤（3）中的添加剂有：固硫剂，添加量为污泥质量百分数的1~2%，由生石灰和氢氧化钠按照3：1质量百分数组成；助燃剂，添加量为污泥质量百分数的0.8~1.6%，由皂石质量百分数45~65%，氯化镁25~45%，硝酸钾5~10%组成；粘结剂，添加量为污泥质量百分数的0.5~1%，为粉煤灰；防腐剂，添加量为污泥质量百分数的0.2~0.5%，为废生石灰；重金属稳定剂，添加量为污泥质量百分数的0.2~0.5%，为胺基聚硫化合物0.1~0.25g/kg。

7.根据权利要求1所述一种市政污泥协同生物质制备高热值燃料的方法，其特征在于，所述生物质燃料热值大于等于3500kcal/kg、破碎率小于5%、全水分小于15%、灰分小于10%、挥发份大于60%、全硫小于0.2%。