CN110527575A - 一种利用污泥制造生物质能源的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种利用污泥制造生物质能源的方法，包括以下步骤：将含水率为35％以下的有机物颗粒与含水率为85％以下的待处理污泥混合，得到混合物；混合物经过高压脱水，含水率低的有机物颗粒压入含水率高的污泥中，有机物颗粒与污泥进一步混合均匀，得到滤饼；滤饼经破碎之后造粒，得到含水率为30％～40％的物料。本利用污泥制造生物质能源的方法采用有机物与污泥混合，实现以废治废，既能够提高污泥的脱水效果，降低污泥的脱水成本超过50％，又能够根据所需产品的质量进行灵活配置，以达到充分、经济、有效利用污泥和有机物颗粒中的生物质能。

Description

一种利用污泥制造生物质能源的方法
技术领域
本发明涉及制造生物质能源技术领域，特别涉及一种利用污泥制造生物质能源的方法。
背景技术
污泥水产生的污泥已经成为了我国主要的污泥源之一，全国有4000多家市政污水厂、3000多家规模造纸企业以及10000多家印染企业，在产生污水的同时也产生污泥，这些企业都需要适应新的固弃物处置要求，而处置废物的基本途径是减量化、无害化以及资源化，资源化利用是污泥处置的最终目标。目前国内的大部分污泥主要采用填埋的方法，没有得到有效的资源化利用，资源化利用率较低。对于含有有机物的污泥，资源化利用的主要途径是焚烧、建材利用或堆肥，而在焚烧中通常是将污泥作为垃圾处理，无法有效地分类利用，使用效率和广度都较低。
我国主要利用以下几种原料生产生物质能源：(1)农业生产后的废弃物(如秸秆等)、农业加工业的废弃物(如稻壳等)和能源植物(如油料植物)、各种树木和草本植物；(2)木材利用加工过程中产生的锯末等；(3)林业副产品的废弃物，如果壳和果核，禽畜粪便等。在其转化方式中，物理转化是主要的方法之一，通过改变物质的形态得到各种高密度的固体成型燃料，主要途径是在外力作用下，如通过高温/高压作用将松散的生物质原料压缩成具有一定形状和密度的成型物，以提高燃烧效率，减少运输成本。原料经压缩成型后，密度可达1.1～1.4g/cm3(与中质煤相当)，燃烧特性明显改善，火力持久、黑烟小，炉膛温度高，此类生物质能源直接投入生物质燃烧设备中燃烧，燃烧过程中产生的热气流或高压蒸汽用于发电或供暖，是一种直观、简单、投资少的方法。
由于现有脱水方法和设备制约，污泥和各种农林废弃物等有机颗粒的混合以及深度脱水不能同时进行。现有的污泥能源化利用方法是，先通过脱水或深度脱水对污泥进行减量化、去除水分，此过程所耗费的成本较高，提高了污泥能源化利用的整体成本，再添加调理剂，其中的无机调理剂(例如石灰)等，会对环境造成二次污染，同时也降低了污泥的热值。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用污泥制造生物质能源的方法，该方法能够将有机物与污泥结合，脱水效果好、成本低且环境友好。
本发明的技术方案为：一种利用污泥制造生物质能源的方法，包括以下步骤：
(1)将含水率为35％以下的有机物颗粒与含水率为85％以下的待处理污泥混合，得到混合物；
(2)混合物经过高压脱水，含水率低的有机物颗粒压入含水率高的污泥中，有机物颗粒与污泥进一步混合均匀，得到滤饼；
(3)滤饼经破碎之后造粒，得到含水率为30％～40％的物料。
待处理污泥可采用市政污泥、印染污泥或其他含有机物的工业污泥。
步骤(1)中，所述大小在100目以上的有机物颗粒占有机物颗粒和污泥总质量的30％以上。
步骤(1)中，所述有机物颗粒选用木屑、煤粉、纸浆浆渣、废弃花生壳和经破碎的废布条中的一种或几种。
步骤(1)中，有机物颗粒与待处理污泥由输送设备送至混合器中混合得到混合物，可选用螺旋输送机。
步骤(2)中的高压脱水为，混合物经过一个不断提高压滤压力的压滤区，混合物中的水分被压滤出混合物，破坏了水与污泥之间以及污泥之间的结合力，同时实现对污泥的物理调理。
步骤(2)中，混合物的高压脱水过程采用高压带式脱水机或压辊脱水装置。
步骤(3)中，滤饼由输送装置送至破碎机进行破碎，再由造粒机造粒，造粒后的物料自然风干，进一步降低水分，输送装置可选用皮带输送机。
所述高压带式脱水机包括上旋转机构和下旋转机构，上旋转机构外包一层上滤网，下旋转机构外包一层下滤网，上旋转机构倾斜设置于下旋转机构的上方，上旋转机构和下旋转机构之间形成一个间隙由大到小的区域作为混合物的过滤通道，上旋转机构和下旋转机构可采用履带形式。
所述下滤网的上方设有布料器，上旋转机构与下旋转机构之间设有间隙调整机构。其中，布料器可采用与现有压滤机相同结构的布料器，为了适应不同种类污泥的使用，在上旋转机构和下旋转机构之间设置间隙调整机构，从而调节上滤网和下滤网之间的夹角以适应不同种类污泥的工艺需求。该装置使用时，其工作原理为：混合物随着下旋转机构及下滤网的移动进入过滤通道，此时混合物所受压力逐渐增大，混合物的体积不断减小；而上滤网与下滤网之间的夹角大小取决于混合物的脱水速度需求，脱水速度越快，则角度越大，该角度一般可在1～15°之间设定，过滤通道的长度依据污泥物料的种类及污泥物料的脱水时间来设计，长度可在2～6米之间选择设计。
压辊脱水装置包括3～10组用于间歇高压压滤的对压辊。
上述利用污泥制造生物质能源的方法的机理为：有机物颗粒与污泥经混合器充分混合后，经过高压脱水过程，受高压带式脱水机的作用，混合物中的水分被压滤出混合物，同时水份较低的细小有机物颗粒不断压入较高水分的污泥颗粒中，混合物的总含水率降低，利于高压带式脱水机对污泥施加更高的压力，能够混合更均匀以及达到更好的脱水效果，同时破坏了水与污泥之间以及污泥之间的结合力，实现了对污泥的物理调理作用。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
本利用污泥制造生物质能源的方法采用有机物与污泥混合，实现以废治废，既能够提高污泥的脱水效果，降低污泥的脱水成本超过50％，又能够根据所需产品的质量进行灵活配置，以达到充分、经济、有效利用污泥和有机物颗粒中的生物质能。
本利用污泥制造生物质能源的方法得到的产物可作为不同生物质能源的原料，可直接通过焚烧、液化、热解或气化的方式转化为能源，便于集中处置。
本利用污泥制造生物质能源的方法没有使用调理剂，避免了因使用调理剂而产生的二次污染和调理剂导致的物料热值降低，能够节约成本和减少工序。
附图说明
图1为本利用污泥制造生物质能源的方法的流程原理示意图。
图2为本利用污泥制造生物质能源的设备中深度脱水装置的结构示意图。
其中，图中所示，1为布料机、2为上旋转机构、3为间隙调整机构、4为上滤网、5为下滤网、6为下旋转机构、7为压滤的混合物。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例一种利用污泥制造生物质能源的方法，待处理污泥采用含水率为50％～85％的造纸污泥，有机物颗粒为木屑。
其处理过程如图1所示，包括以下步骤：
(1)采用两台螺旋输送机分别将含水率为35％以下的有机物颗粒与待处理污泥送至混合器中混合，得到混合物，其中，大小在100目以上的木屑占有机物颗粒和污泥总质量的30％以上；
(2)采用高压带式脱水机，对混合物高压脱水，混合物经过一个不断提高压滤压力的压滤区，含水率低的有机物颗粒压入含水率高的污泥中，有机物颗粒与污泥进一步混合均匀，混合物中的水分被压滤出混合物，破坏了水与污泥之间以及污泥之间的结合力，同时实现对污泥的物理调理，得到滤饼；
(3)滤饼由皮带输送机送至破碎机，经破碎之后由造粒机造粒，得到含水率为30％～40％的物料，物料可继续堆干、烘干或风干，进一步降低水分。
如图2所示，实现本实施例方法的高压带式脱水机包括上旋转机构和下旋转机构，上旋转机构外包一层上滤网，下旋转机构外包一层下滤网，上旋转机构倾斜设置于下旋转机构的上方，上旋转机构和下旋转机构之间形成一个间隙由大到小的区域作为混合物的过滤通道，上旋转机构和下旋转机构可采用履带形式。下滤网的上方设有布料器，上旋转机构与下旋转机构之间设有间隙调整机构。其中，布料器可采用与现有压滤机相同结构的布料器，为了适应不同种类污泥的使用，在上旋转机构和下旋转机构之间设置间隙调整机构，从而调节上滤网和下滤网之间的夹角以适应不同种类污泥的工艺需求。该装置使用时，其工作原理为：混合物随着下旋转机构及下滤网的移动进入过滤通道，此时混合物所受压力逐渐增大，混合物的体积不断减小；而上滤网与下滤网之间的夹角大小取决于混合物的脱水速度需求，脱水速度越快，则角度越大，该角度一般可在2～15°之间设定，过滤通道的长度依据污泥物料的种类及污泥物料的脱水时间来设计，长度可在2～6米之间选择设计。
上述混合器、螺旋输送机、皮带输送机、造粒机和破碎机均可采用传统装置。
上述利用污泥制造生物质能源的方法的机理为：有机物颗粒与污泥经混合器充分混合后，经过高压脱水过程，受高压带式脱水机的作用，混合物中的水分被压滤出混合物，同时水份较低的细小有机物颗粒不断压入较高水分的污泥颗粒中，混合物的总含水率降低，利于高压带式脱水机对污泥施加更高的压力，能够混合更均匀以及达到更好的脱水效果，同时破坏了水与污泥之间以及污泥之间的结合力，实现了对污泥的物理调理作用。
实施例2
本实施例一种利用污泥制造生物质能源的方法，待处理污泥采用含水率低于85％的市政污泥，有机物颗粒采用秸秆，秸秆经过预先破碎，其中50％以上的秸杆被破碎成100目以上的秸杆颗粒。
其处理过程如图1所示，包括以下步骤：
(1)采用两台螺旋输送机分别将含水率为35％以下的有机物颗粒与待处理污泥送至混合器中混合，得到混合物，其中，大小在100目以上的秸秆占有机物颗粒和污泥总质量的30％以上；
(2)采用高压带式脱水机，对混合物高压脱水，混合物经过一个不断提高压滤压力的压滤区，含水率低的有机物颗粒压入含水率高的污泥中，有机物颗粒与污泥进一步混合均匀，混合物中的水分被压滤出混合物，破坏了水与污泥之间以及污泥之间的结合力，同时实现对污泥的物理调理，得到滤饼；
(3)滤饼由皮带输送机送至破碎机，经破碎之后由造粒机造粒，得到含水率为30％～40％的物料，物料可继续堆干、烘干或风干，进一步降低水分。
本实施例中未提及部分均与实施例1相同，在此不再赘述。
如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种利用污泥制造生物质能源的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将含水率为35％以下的有机物颗粒与含水率为85％以下的待处理污泥混合，得到混合物；
(2)混合物经过高压脱水，含水率低的有机物颗粒压入含水率高的污泥中，有机物颗粒与污泥进一步混合均匀，得到滤饼；
(3)滤饼经破碎之后造粒，得到含水率为30％～40％的物料。
2.根据权利要求1所述一种利用污泥制造生物质能源的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述大小在100目以上的有机物颗粒占有机物颗粒和污泥总质量的30％以上。
3.根据权利要求1所述一种利用污泥制造生物质能源的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述有机物颗粒选用木屑、煤粉、纸浆浆渣、废弃花生壳和经破碎的废布条中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述一种利用污泥制造生物质能源的方法，其特征在于，步骤(1)中，有机物颗粒与待处理污泥由输送设备送至混合器中混合得到混合物。
5.根据权利要求1所述一种利用污泥制造生物质能源的方法，其特征在于，步骤(2)中的高压脱水为，混合物经过一个不断提高压滤压力的压滤区，混合物中的水分被压滤出混合物，破坏了水与污泥之间以及污泥之间的结合力，同时实现对污泥的物理调理。
6.根据权利要求1所述一种利用污泥制造生物质能源的方法，其特征在于，步骤(2)中，混合物的高压脱水过程采用高压带式脱水机或压辊脱水装置。
7.根据权利要求1所述一种利用污泥制造生物质能源的方法，其特征在于，步骤(3)中，滤饼由输送装置送至破碎机进行破碎，再由造粒机造粒，造粒后的物料自然风干，进一步降低水分。
8.根据权利要求6所述一种利用污泥制造生物质能源的方法，其特征在于，所述高压带式脱水机包括上旋转机构和下旋转机构，上旋转机构外包一层上滤网，下旋转机构外包一层下滤网，上旋转机构倾斜设置于下旋转机构的上方，上旋转机构和下旋转机构之间形成一个间隙由大到小的区域作为混合物的过滤通道。
9.根据权利要求8所述一种利用污泥制造生物质能源的方法，其特征在于，所述下滤网的上方设有布料器，上旋转机构与下旋转机构之间设有间隙调整机构。
10.根据权利要求6所述一种利用污泥制造生物质能源的方法，其特征在于，压辊脱水装置包括3～10组用于间歇高压压滤的对压辊。
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