CN118085937B - 一种垃圾衍生燃料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种垃圾衍生燃料的制备方法，涉及环保能源领域，包括以下步骤，先将混合固体废物进行粗破碎、进行预处理；将预处理后的物料投入含污泥酸化池中进行酸化处理；将污泥酸化池中的废液进行固液分离得到废物与污泥的混合物A；向混合物A中加入钙化合物得到混合物B；向混合物B中加入含有硝化菌种的污泥得到混合物C；对混合物C进行脱水、干燥、细破碎、成型处理。本发明在固体垃圾制备的过程两次添加不同的污泥进行充分混合，先利用污泥酸化池对固体垃圾中的有机大分子消融降解，再利用硝化菌污泥对固体垃圾以及污泥中含有的有机氨氮进行硝化和反硝化反应，实现对固体垃圾以及污泥进行脱氮处理，降低生产过程中氮氧化物的排放。
Description
技术领域
本发明涉及环保能源领域，特别涉及一种垃圾衍生燃料的制备方法。
背景技术
SRF（Solid Recovered Fuel）它通常是通过将工业固体废物经过特定的工序制成固态燃料。其燃烧效率可以与化石燃料相媲美，但其碳排放量较低。SRF可以通过一种清洁的能源替代品，来帮助减少对化石燃料的依赖并降低温室气体排放。此外，SRF的使用还可以帮助减少其他有害物质的排放，如粉尘和其他空气污染物。
替代燃料的使用有助于企业在节省成本的同时保护环境。在技术层面，替代燃料的生产和应用涉及多个步骤，包括减少工业垃圾的含水量以提高热值，以及确保燃料的安全性和合规性。
随着全球能源需求的增长和对环境问题的关注，替代燃料的研究和应用正在不断发展和完善。许多国家和地区都在鼓励和支持替代能源的研发和使用，以减轻对化石燃料的依赖并促进可持续发展。
现有的RDF燃料生产工艺是将垃圾经过一系列的处理工艺，包括粗破碎、分选、细破碎、干燥、压缩成型等步骤，将其转化为可燃烧的固体燃料。
上述现有技术中的RDF（垃圾衍生燃料）存在以下缺点：在燃烧的过程中容易产生氮氧化物，污染大气环境，同时在使用燃烧时热值低。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种垃圾衍生燃料的制备方法，以解决上述背景技术中存在的问题。
本发明提供如下技术方案：一种垃圾衍生燃料的制备方法，包括以下步骤：
1）先将混合固体废物输送至粗破碎机进行粗破碎，破碎尺寸≤20cm，所述混合固体废物包括农林废物、园林废物、企业一般废物的一种或者多种；
2）再将破碎后的固体废物进行预处理；
3）将预处理的物料投入含有有机物和微生物的污泥酸化池中进行混合，使所述污泥酸化池中的pH环境到达5.0~6.0，对破碎后的固体废物进行酸化处理；
4）将污泥酸化池中的废液进行固液分离得到废物与污泥的混合物A，向所述混合物A中加入钙化合物并调节混合物的pH值至6.5~7.5得到混合物B；
5）向所述混合物B中加入含有硝化菌种的污泥，进行脱氮处理得到混合物C；
6）对混合物C进行脱水处理；
7）然后将脱水后的混合物C输送至烘干机进行干燥处理，通过控制热风调整含水率，使混合物C水分降到8%以下；
8）随后利用细破碎机将混合物C破碎为易于成型的小颗粒，破碎尺寸≤2cm；
9）最后细破碎的小颗粒物料输送进入成型机连续压制成型。
优选的，所述预处理为分选，所述分选包括以下至少一种分选方法：磁选、蝶形筛、滚筒筛、弹跳筛、风选，将混合固体废物中的不可燃物除去。
优选的，所述固体废物与含有有机物和微生物的污泥、含有亚硝酸盐菌的污泥的比例为20:1:1。
优选的，所述含有硝化菌种的污泥中的硝化菌种占整个污泥的1%~3%，所述硝化菌种包括亚硝酸盐菌和硝酸盐菌。
优选的，所述固体废物与钙化合物的比例为200~400:1~3。
优选的，所述混合物A与钙化合物采用超声混合的方式。
优选的，加入所述含有硝化菌种的污泥时，将混合环境温度维持在30℃~35℃，在缺氧调节下降混合环境温度维持在35℃~45℃。
优选的，所述混合物B通过输送机送入烘干机，在烘干机内自动滚下，热风在烘干机上方通过并于混合物B形成间隙，避免物料因与物料直接接触而着火。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明在固体垃圾制备的过程两次添加不同的污泥进行充分混合，首先利用污泥酸化池对固体垃圾中的有机大分子消融降解，然后再往固体垃圾中添加有钙化合物并进行充分的混合，钙化合物不仅可以中和酸性的污泥调节固体垃圾的pH值环境，为硝化提供便利，最后利用硝化菌污泥对固体垃圾以及污泥中含有的有机氨氮进行硝化和反硝化反应，实现对固体垃圾以及污泥进行脱氮处理，降低生产过程中氮氧化物的排放，同时钙化合物具有较好的防腐性，降低燃料吸湿而粉碎的情况发生，并且可在炉内进行脱氯，抑止氯化物气体的产生烟气和二恶英等污染物的排放量少，而且在炉内脱氯后形成氯化钙，有益于排灰固化处理，减少氯塑料垃圾的燃烧的危害以及提高后续排灰的便捷性。
2、本发明在固体垃圾制备的过程同时加入的污泥以及污泥含有的各种生物菌种以及有机物，调整颗粒的絮体结构，使混合垃圾更加蓬松，增大了受燃的面积，从而提高燃烧的时间以及热值。
附图说明
图1为本发明的制备流程示意图。
图2为本发明的垃圾衍生燃料燃烧热值数据图。
图3为本发明的垃圾衍生燃料燃烧氮化合物排放数据图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例作详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚明确的界定。
本发明提供了一种垃圾衍生燃料的制备方法，如图1所示，
实施例1
1）先将农林废物输送至粗破碎机进行粗破碎，破碎尺寸≤20cm；
2）再将破碎后的农林废物进行分选，依次通过磁选、蝶形筛、滚筒筛、弹跳筛、风选机筛选，将废物中的不可燃物除去；
3）将预处理的物料投入含有有机物和微生物的污泥酸化池中进行混合，使污泥酸化池中的pH环境到达到5，对破碎后的固体废物进行酸化处理；利用污泥酸化池中的酸性环境将破碎后的物料中的有机大分子分解消融为有机小分子，便于后续工序对破碎后的物料进行更好的硝化反应处理，为燃料的制备缩短的时间，从而提高燃料的制备效率；
4）将污泥酸化池中的废液进行固液分离得到废物与污泥的混合物A，向混合物A中加入氧化钙并采用超声震荡处理，氧化钙与固体废物配重比为：200:1，使混合物的pH值调节至6.5得到混合物B；然后将混合物B通过输送机送入烘干机，在烘干机内自动滚下，热风在烘干机上方通过并于混合物B形成间隙；
通过加入的碱性氧化钙中和破碎后的物料的pH值，使破碎后的物料到达一个硝化反应最佳的酸碱环境，提高硝化的效率，同时加入的氧化钙具有较好的防腐性，降低燃料吸湿而粉碎的情况发生，并且可在炉内进行脱氯，抑止氯化物气体的产生烟气和二恶英等污染物的排放量少，而且在炉内脱氯后形成氯化钙，有益于排灰固化处理，减少氯塑料垃圾的燃烧的危害以及提高后续排灰的便捷性；
5）向混合物B中加入含有亚硝酸盐菌的污泥，其中亚硝酸盐菌占污泥的1%，在亚硝酸盐菌的作用下进行脱氮处理得到混合物C，其中混合物C中的固体废物、污泥以及含有亚硝酸盐菌的污泥的比例为20:1:1；
利用亚硝酸盐菌将混合物B中的氨氮先氧化成亚硝酸氮再氧化成硝酸氮，此时发生硝化反应，并将环境温度保持在30℃，然后进行缺氧处理，此时发生反硝化反应，并使环境温度保持在35℃，混合物B的硝酸氮在缺氧条件下以及反硝化菌的作用下被还原为N2从混合物A溢出，此时得到混合物C；固体垃圾以及污泥中的氨氮在硝化菌的作用下被转化为NO2和NO3，转化的NO2和NO3在缺氧条件下以及反硝化菌（污泥中含有的兼性异养型细菌）的作用下被还原为N2溢出，通过亚硝酸盐菌与破碎后的物料以及污泥中的氨氮进行硝化和反硝化反应，对固体垃圾以及污泥进行脱氮处理，降低生产过程中氮氧化物的排放；
经测试，如图3所示，现有垃圾垃圾衍生燃料燃烧时大约产生37.33g/m³，而本实施中的垃圾衍生燃料燃烧时大约产生30.37g/m³，相对现有垃圾垃圾衍生燃料大约降低了18.64%的氮化合物的产生；
同时加入的污泥以及污泥含有的各种生物菌种以及有机物，大大增加了絮体颗粒，调整絮体结构，使混合垃圾更加蓬松，增大了受燃的面积，从而提高燃烧的时间以及热值；
6）对混合物C进行脱水处理；
7）然后将脱水后的混合物C输送至烘干机进行干燥处理，通过控制热风调整含水率，使混合物C水份降到8%以下；
8）随后利用细破碎机将混合物C破碎为易于成型的小颗粒，破碎尺寸≤2cm；
9）最后细破碎的小颗粒物料输送进入成型机连续压制成型；
经测试，如图2所示，制备的垃圾衍生燃料1kg热值为5000kcal，而标准煤的热值为7000kcal，所制备的1kg垃圾衍生燃料可以替代0.714kg的标准煤，且提高燃料燃烧时的环保性，以减轻对化石燃料的依赖并促进可持续发；
混合物A与钙化合物采用超声震荡处理，利用超声混合的方式将固体垃圾、污泥还有钙氧化物进行充分的融合，不仅可以提高混合的均匀性，同时增加了钙氧化物与固体垃圾、污泥之间的中和反应效率，提高燃料的生产质量以及效率。
实施例2
1）先将园林废物输送至粗破碎机进行粗破碎，破碎尺寸≤20cm；
2）再将破碎后的园林废物进行分选，依次通过磁选、蝶形筛、滚筒筛、弹跳筛、风选机筛选；
3）将预处理的物料投入含有有机物和微生物的污泥酸化池中进行混合，使所述污泥酸化池中的pH环境到达到5.5，对破碎后的固体废物进行酸化处理；利用污泥酸化池中的酸性环境将破碎后的物料中的有机大分子分解消融为有机小分子，便于后续工序对破碎后的物料进行更好的硝化反应处理，为燃料的制备缩短的时间，从而提高燃料的制备效率；
4）将污泥酸化池中的废液进行固液分离得到废物与污泥的混合物A，向混合物A中加入氧化钙并采用超声震荡处理，氧化钙与固体废物配重比为：300:2，使混合物的pH值调节至7得到混合物B；然后将混合物B通过输送机送入烘干机，在烘干机内自动滚下，热风在烘干机上方通过并于混合物B形成间隙；
5）向混合物B中加入含有亚硝酸盐菌的污泥，其中亚硝酸盐菌占污泥的2%，在亚硝酸盐菌的作用下进行脱氮处理得到混合物C，其中混合物C中固体废物、污泥以及含有亚硝酸盐菌的污泥的比例为20:1:1；
利用亚硝酸盐菌将混合物B中的氨氮先氧化成亚硝酸氮再氧化成硝酸氮，此时发生硝化反应，并将环境温度保持在33℃，然后进行缺氧处理，此时发生反硝化反应，并使环境温度保持在40℃，混合物B的硝酸氮在缺氧条件下以及反硝化菌的作用下被还原为N2从混合物A溢出，此时得到混合物C；固体垃圾以及污泥中的氨氮在硝化菌的作用下被转化为NO2和NO3，转化的NO2和NO3在缺氧条件下以及反硝化菌（污泥中含有的兼性异养型细菌）的作用下被还原为N2溢出，通过亚硝酸盐菌与破碎后的物料以及污泥中的氨氮进行硝化和反硝化反应，对固体垃圾以及污泥进行脱氮处理，降低生产过程中氮氧化物的排放；
经测试，如图3所示，现有垃圾垃圾衍生燃料燃烧时大约产生37.33g/m³，而本实施例的垃圾衍生燃料燃烧时大约产生25.67g/m³，相对现有垃圾垃圾衍生燃料大约降低了31.2%的氮化合物的产生，大大降低了氮化合物对环境的污染；
同时加入的污泥以及污泥含有的各种生物菌种以及有机物，大大增加了絮体颗粒，调整絮体结构，使混合垃圾更加蓬松，增大了受燃的面积，从而提高燃烧的时间以及热值；
6）对混合物C进行脱水处理；
7）然后将脱水后的混合物C输送至烘干机进行干燥处理，通过控制热风调整含水率，使混合物C水份降到8%以下；
8）随后利用细破碎机将混合物C破碎为易于成型的小颗粒，破碎尺寸≤2cm；
9）最后细破碎的小颗粒物料输送进入成型机连续压制成型；
经测试，如图2所示，制备的垃圾衍生燃料1kg热值为约6000kcal，而标准煤的热值为7000kcal，所制备的1kg垃圾衍生燃料可以替代0.86kg的标准煤。
实施例3
1）先将企业一般废物送至粗破碎机进行粗破碎，破碎尺寸≤20cm；
2）再将破碎后的企业一般废物进行分选，依次通过磁选、蝶形筛、滚筒筛、弹跳筛、风选机筛选；
3）将预处理的物料投入含有有机物和微生物的污泥酸化池中进行混合，使所述污泥酸化池中的pH环境到达到6，对破碎后的固体废物进行酸化处理；
4）将污泥酸化池中的废液进行固液分离得到废物与污泥的混合物A，向混合物A中加入氧化钙并采用超声震荡处理，氧化钙量与固体废物配重比为400:3，使混合物的pH值调节至7.5得到混合物B；然后将混合物B通过输送机送入烘干机，在烘干机内自动滚下，热风在烘干机上方通过并于混合物B形成间隙；
5）向混合物B中加入含有硝酸盐菌的污泥，其中硝酸盐菌占污泥的1%，在硝酸盐菌的作用下进行脱氮处理得到混合物C，其中混合物C中固体废物、污泥以及含有硝酸盐菌的污泥的比例为20:1:1；
利用硝酸盐菌将混合物B中的氨氮先氧化成亚硝酸氮再氧化成硝酸氮，此时发生硝化反应，并将环境温度保持在35℃，然后进行缺氧处理，此时发生反硝化反应，并使环境温度保持在45℃，混合物B的硝酸氮在缺氧条件下以及反硝化菌的作用下被还原为N2从混合物A溢出，此时得到混合物C；固体垃圾以及污泥中的氨氮在硝化菌的作用下被转化为NO2和NO3，转化的NO2和NO3在缺氧条件下以及反硝化菌（污泥中含有的兼性异养型细菌）的作用下被还原为N2溢出，通过亚硝酸盐菌与破碎后的物料以及污泥中的氨氮进行硝化和反硝化反应，对固体垃圾以及污泥进行脱氮处理；
经测试，如图3所示，现有垃圾垃圾衍生燃料燃烧时大约产生37.33g/m³，而本申请的垃圾衍生燃料燃烧时大约产生28.67g/m³，相对现有垃圾垃圾衍生燃料大约降低了23.2%的氮化合物的产生；
同时加入的污泥以及污泥含有的各种生物菌种以及有机物，大大增加了絮体颗粒，调整絮体结构，使混合垃圾更加蓬松，增大了受燃的面积，从而提高燃烧的时间以及热值；
6）对混合物C进行脱水处理；
7）然后将脱水后的混合物C输送至烘干机进行干燥处理，通过控制热风调整含水率，使混合物C水份降到8%以下；
8）随后利用细破碎机将混合物C破碎为易于成型的小颗粒，破碎尺寸≤2cm；
9）最后细破碎的小颗粒物料输送进入成型机连续压制成型；
经测试，如图2所示，制备的垃圾衍生燃料1kg热值为5500kcal，而标准煤的热值为7000kcal，所制备的1kg垃圾衍生燃料可以替代0.78kg的标准煤；
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
Claims (9)
1.一种垃圾衍生燃料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）先将混合固体废物输送至粗破碎机进行粗破碎，破碎尺寸≤20cm，所述混合固体废物包括农林废物、园林废物、企业一般废物的一种或者多种；
2）再将破碎后的固体废物进行预处理；
3）将预处理的物料投入含有有机物和微生物的污泥酸化池中进行混合，使所述污泥酸化池中的pH环境到达5.0~6.0，对破碎后的固体废物进行酸化处理；
4）将污泥酸化池中的废液进行固液分离得到废物与污泥的混合物A，向所述混合物A中加入钙化合物并调节混合物的pH值至6.5~7.5得到混合物B；
5）向所述混合物B中加入含有硝化菌种的污泥，进行脱氮处理得到混合物C；
6）对混合物C进行脱水处理；
7）然后将脱水后的混合物C输送至烘干机进行干燥处理，通过控制热风调整含水率，使混合物C水分降到8%以下；
8）随后利用细破碎机将混合物C破碎为易于成型的小颗粒，破碎尺寸≤2cm；
9）最后细破碎的小颗粒物料输送进入成型机连续压制成型。
2.根据权利要求1所述的一种垃圾衍生燃料的制备方法，其特征在于：所述预处理为分选，所述分选包括以下至少一种分选方法：磁选、蝶形筛、滚筒筛、弹跳筛、风选机，将混合固体废物中的不可燃物除去。
3.根据权利要求1所述的一种垃圾衍生燃料的制备方法，其特征在于：所述固体废物与含有有机物和微生物的污泥、含有硝化菌种的污泥的干重比例为20:1:1。
4.根据权利要求1所述的一种垃圾衍生燃料的制备方法，其特征在于：所述含有硝化菌种的污泥中的硝化菌种占整个污泥的1%~3%，所述硝化菌种包括亚硝酸盐菌和硝酸盐菌。
5.根据权利要求1所述的一种垃圾衍生燃料的制备方法，其特征在于：所述固体废物与钙化合物的比例为200~400:1~3。
6.根据权利要求1所述的一种垃圾衍生燃料的制备方法，其特征在于：所述混合物A与钙化合物经混合后，采用超声震荡处理。
7.根据权利要求1所述的一种垃圾衍生燃料的制备方法，其特征在于：所述硝化菌种将混合物B中的氨氮先氧化成亚硝酸氮再氧化成硝酸氮，然后进行缺氧处理，混合物B的硝酸氮在缺氧条件下以及反硝化菌的作用下被还原为N2从混合物B溢出。
8.根据权利要求1所述的一种垃圾衍生燃料的制备方法，其特征在于：硝化环境温度维持在30℃~35℃，反硝化环境温度维持在35℃~45℃。
9.根据权利要求1所述的一种垃圾衍生燃料的制备方法，其特征在于：所述混合物B通过输送机送入烘干机，在烘干机内自动滚下，热风在烘干机上方通过并与混合物B形成间隙。
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