TW202237808A - 一種將食品污泥製成固態生質燃料的方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭示了一種將食品污泥製成固態生質燃料的方法，其包括下列步驟：步驟(1)，第一微波乾燥處理：將食品污泥使用一第一微波加熱功率，使該食品污泥在80℃~120℃乾燥到水分含量為30~50%；步驟(2)，混合粉碎處理：混合一固態農業廢棄物到該第一微波乾燥處理後之食品污泥後並進行粉碎；步驟(3)，第二微波乾燥處理：將混合粉碎後的該食品污泥使用一第二微波加熱功率，使該食品污泥在80℃~220℃乾燥到水分含量為1~5%；且步驟(4)，壓縮造粒：將該第二微波乾燥處理後之食品污泥進行壓縮後連續形成複數個顆粒狀的固態生質燃料。該方法藉由微波處理，可以將食品污泥快速形成固態生質燃料。該方法操作簡單方便，產生的固體生質燃料能具有極高的熱值。

Description

一種將食品污泥製成固態生質燃料的方法

本發明係有關於一種將食品污泥處理方法，更特別係有關於一種藉由微波處理快速地將食品污泥製成具有高熱值固態生質燃料的方法。

食物是人類生存的必需品，為了生產食物，在整個食品處理的過程也產生了相當多的食品污泥。在家庭和餐飲業產生的食品粉碎的量龐大。國家每年使用很多預算費用來處理扔掉的食品垃圾。未經妥善處理之食品污泥，不僅造成蚊蠅滋生、疫病傳播，影響環境衛生，並造成防疫上的困擾。作為用於解決這種食品的現有處理方法，一直採用如下方式：將進行加工成肥料進行使用，或者使用家畜飼料的再利用方式；以及，將填埋到填埋地的填埋，或者在焚燒場進行焚燒的方式。

習知食品污泥的堆肥掩埋，利用土壤中之微生物將食品污泥進行醱酵處理。然而堆肥掩埋過程處理時間長，有生物安全及污染土壤和地下水的疑慮。另一習知食品污泥為焚化方式，除產生臭味等空氣污染，甚至可能產生有害氣體，例如世紀之毒-戴奧辛等。由於其設施龐大，負擔重不易設置，且維護費用過大，不經濟，因此發生很多隨意排放的事例，導致嚴重的環境問題。食品污泥也含有大量的碳氫化合物，除去雜質後其實具有很高的燃燒熱值。因此，若將魚類、雞、鴨、鵝、豬、牛或羊等處理過程產生的食品污泥適當回收處理利用，製成生質能源使用，可以達到資源再生功能。

有鑒於此，有必要提出一種快速且環保，並將食品污泥製成固態生質燃料的方法。

為解決上述問題，本發明的主要目的係提供一種將食品污泥製成固態生質燃料的方法，藉由微波處理快速地將食品污泥製成具有高熱值固態生質燃料。

為達到本發明的目的，本發明提供一種將食品污泥製成固態生質燃料的方法，其特徵在於包括如下步驟：

步驟(1)，第一微波乾燥處理：將食品污泥使用一第一微波加熱功率，使該食品污泥在80℃~120℃乾燥到水分含量為30~50%；

步驟(2)，混合粉碎處理：混合一固態農業廢棄物到該第一微波乾燥處理後之食品污泥後並進行粉碎；

步驟(3)，第二微波乾燥處理：將混合粉碎後的該食品污泥使用一第二微波加熱功率，在80℃~220℃乾燥到水分含量為1~5%；且

步驟(4)，壓縮造粒：將該第二微波乾燥處理後之食品污泥進行壓縮後連續形成複數個顆粒狀的固態生質燃料。

根據本發明之一特徵，在步驟(2)中混合該固態農業廢棄物到該第一微波乾燥處理後之食品污泥的混合物全部重量以100重量%，該固態農業廢棄物在混合物中佔20-30重量%。

根據本發明之一特徵，在步驟(2)中該固態農業廢棄物主要包含廢木材與禽畜排泄物，其中該固態農業廢棄物全部重量以100重量%，廢木材佔該固態農業廢棄物的30-90重量%。

根據本發明之一特徵，在步驟(2)，混合該固態農業廢棄物到該第一微波乾燥處理後之食品污泥的混合物粉碎成1~8mm。

根據本發明之一特徵，在步驟(4)，該第二微波加熱處理係在一少氧條件下加熱。

根據本發明之一特徵，步驟(1)更包含：加入一第一微波吸收物質，該微波吸收物質係選自於含碳物質或金屬氧化物粉末，且該第一微波吸收物質的加入量為該食品污泥的重量的3%以下。

根據本發明之一特徵，步驟(4)更包含：加入一第二微波吸收物質，該微波吸收物質係選自於含碳物質或金屬氧化物粉末，且該第二微波吸收物質的加入量為該將混合粉碎後的該食品污泥的重量百分比的3%至5%之間。

根據本發明之一特徵，該含碳物質可選用碳黑、石磨、活性碳及碳纖維等，與其混合物。

根據本發明之一特徵，該金屬氧化物粉末可選用氧化鎂、氧化鈣、氧化鍶、氧化鋇、氧化鋁、氧化矽、氧化鐵、氧化鋯、氧化釩、氧化鐵、氧化鈦、氧化錳、氧化鈷、氧化鎳、碳酸鎂、碳酸鈣、碳酸鍶、碳酸鋇、碳酸鋁等，具有高介電常數的氧化物或碳氧化物材料，與其混合物。

本發明之食品污泥製成固態生質燃料的方法具有以下功效：

1.可以使用少量的碳質農業廢棄物加入到食品污泥，轉換成高熱值的固態生質燃料；

2.藉由微波加熱處理，可以使加入少量的碳質農業廢棄物的食品污泥快速乾燥並碳化，提高固態生質燃料的熱值；

3.使用微波加熱處理的效率極高，固態生質燃料的生產效率佳；且

4.使用微波加熱處理的耗能極低，整個過程較無煙霧與臭味等問題。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數個較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖1顯示本發明之一種食品污泥製成再生資材的方法的流程圖。

雖然本發明可表現為不同形式之實施例，但附圖所示者及於本文中說明者係為本發明可之較佳實施例。熟習此項技術者將瞭解，本文所特定描述且在附圖中繪示之裝置及方法係考量為本發明之一範例，非限制性例示性實施例，且本發明之範疇僅由申請專利範圍加以界定。結合一例示性實施例繪示或描述之特徵可與其他實施例之諸特徵進行結合。此等修飾及變動將包括於本發明之範疇內。

現請參考圖1，其顯示本發明提供一種將食品污泥製成固態生質燃料的方法。該食品污泥製成固態生質燃料的方法，其特徵在於包括如下步驟：

步驟(1)，第一微波乾燥處理：將食品污泥使用一第一微波加熱功率，使該食品污泥在80℃~120℃乾燥到水分含量為30~50%；

步驟(2)，混合粉碎處理：混合一固態農業廢棄物到該第一微波乾燥處理後之食品污泥後並進行粉碎；

步驟(3)，第二微波乾燥處理：將混合粉碎後的該食品污泥使用一第二微波加熱功率，在80℃~220℃乾燥到水分含量為1~5%；且

步驟(4)，壓縮造粒：將該第二微波乾燥處理後之食品污泥進行壓縮後連續形成複數個顆粒狀的固態生質燃料。

食品污泥包含魚、雞、鴨、鵝、豬、牛或羊等動物性或豆類、葉菜等植物類所產生的各式廢棄物，包含污泥或污水。例如養殖魚、雞、鴨、鵝、豬、牛或羊時候的禽畜排泄物，飼料殘渣等，或是屠宰時魚、禽類羽毛、血水、下腳料、不可食用的部分等。未經處理的食品污泥其含水量可能高達100%。

在步驟(1)中，該第一微波加熱處理係將該食品污泥加熱至120-160℃之間。微波是一種電磁波，微波加熱乃利用輻射原理，透過介質 表面進入物質內部，介質將吸收之微波能轉換成熱量而達到加熱之目的。該食品污泥依不同反應物與欲取得之產物類型，調整加熱溫度，範圍控制在80℃~120℃之間，且持續加熱一段時間。所需要的微波功率與加熱腔體的容量以及所處理的食品污泥重量有關，在本發明中，為了達到有效的溫度範圍，該微波加熱處理的微波功率的範圍係：食品污泥重量在100公斤以下用2KW到3KW，食品污泥重量在100公斤至300公斤時用3KW到5KW，食品污泥重量在300公斤至1000公斤時用5KW到10KW。

在步驟(2)中混合該固態農業廢棄物到該第一微波乾燥處理後之食品污泥的混合物全部重量以100重量%，該固態農業廢棄物在混合物中佔20-30重量%。

使用少量的碳質農業廢棄物加入到食品污泥，轉換成高熱值的固態生質燃料。在步驟(2)中該固態農業廢棄物主要包含廢木材與禽畜排泄物，其中該固態農業廢棄物全部重量以100重量%，廢木材佔該固態農業廢棄物的30-90重量%，較佳地，該廢木材佔該固態農業廢棄物的60-80重量%。混合該固態農業廢棄物到該第一微波乾燥處理後之食品污泥的混合物粉碎成1~8mm。

在步驟(3)中，該第二微波加熱處理係在一少氧條件下加熱至80℃~220℃之間。微波是一種電磁波，微波加熱乃利用輻射原理，透過介質表面進入物質內部，介質將吸收之微波能轉換成熱量而達到加熱之目的。該破碎處理後之食品污泥在高溫、少氧狀態開始進行反應，依不同反應物與欲取得之產物類型，調整加熱溫度，範圍控制在80℃~220℃之間，且持續加熱一段時間。較佳地，該第二微波加熱處理係在該少氧條件下加熱至160℃~220℃之間，可以使加入少量的碳質農業廢棄物的食品污泥快速乾燥。

步驟(3)之該少氧條件下係選自使用限制進氣設計或通入惰性氣體之一，，可以使加入少量的碳質農業廢棄物的食品污泥快速乾燥並碳化，高固態生質燃料的熱值。該少氧條件下係選自使用限制進氣設計或通入惰性氣體之一。熱裂解是一種將有機物質在高溫、無氧或少氧條件下，分解成生物碳、生物油和可燃氣的熱化學反應過程。該少氧條件係指加熱過程中，加熱腔體內的氧氣量少於一般空氣的氧氣量，該少氧條件是指該氧氣量為一般空氣氧氣量的三分之一以下，較佳地，該少氧條件是指該氧氣量為一般空氣氧氣量的十分之一以下。該少氧條件也可以透過限制進氣設計，亦即加熱腔體在反應過程，只有抽氣，而沒有進氣。藉由開始氧氣消耗完畢，沒有後續氧氣補充達到限制進氣設計。該少氧條件也可以持續通入惰性氣體，例如氮氣或氬氣，其流量速度與加熱腔體的容量成正比。

所需要的微波功率與加熱腔體的容量以及所處理的食品污泥重量有關，在本發明中，為了達到有效的溫度範圍，該微波加熱處理的微波功率的範圍係：食品污泥重量在100公斤以下用4KW到6KW，食品污泥重量在100公斤至300公斤時用6KW到9KW，食品污泥重量在300公斤至1000公斤時用9KW到15KW。

需注意的是步驟(1)更包含：加入一第一微波吸收物質，且步驟(4)更包含：加入一第二微波吸收物質。該第一微波吸收物質係選自於含碳物質或金屬氧化物粉末，且該第一微波吸收物質的加入量為該食品污泥的重量的3%以下。該第二微波吸收物質係選自於含碳物質、金屬顆粒或金屬氧化物粉末，且該第二微波吸收物質的加入量為該食品污泥的重量百分比的3%至5%之間。

該第一微波吸收物質與該第二微波吸收物質係選自於含碳物質、金屬顆粒或金屬氧化物粉末，與其混合物。微波吸收物質能吸收微波之能量，藉由均勻混合於該破碎處理後之食品污泥，使該破碎處理後之食 品污泥可均勻受熱，加速反應速率。其中含碳物質可選用碳黑、石磨、活性碳及碳纖維等，與其混合物；金屬氧化物粉末可選用氧化鎂、氧化鈣、氧化鍶、氧化鋇、氧化鋁、氧化矽、氧化鐵、氧化鋯、氧化釩、氧化鐵、氧化鈦、氧化錳、氧化鈷、氧化鎳、碳酸鎂、碳酸鈣、碳酸鍶、碳酸鋇、碳酸鋁等，具有高介電常數的氧化物或碳氧化物材料，與其混合物。

目前習知乾燥或再生食品污泥方式，由於使用加熱或電熱窯爐與蒸餾器的熱效率過低，造成食品污泥轉換固態生質燃料的生產效率不佳，生產過程不但耗能，且有煙霧、臭味及焦油等問題尚待解決。

本發明之食品污泥製成固態生質燃料的方法具有以下功效：

1.可以使用少量的碳質農業廢棄物加入到食品污泥，轉換成高熱值的固態生質燃料；

2.藉由微波加熱處理，可以使加入少量的碳質農業廢棄物的食品污泥快速乾燥並碳化，提高固態生質燃料的熱值；

3.使用微波加熱處理的效率極高，固態生質燃料的生產效率佳；且

4.使用微波加熱處理的耗能極低，整個過程較無煙霧與臭味等問題。

雖然本發明已以前述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與修改。如上述的解釋，都可以作各型式的修正與變化，而不會破壞此發明的精神。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

1. 一種將食品污泥製成固態生質燃料的方法，包含下列步驟：

   步驟(1)，第一微波乾燥處理：將食品污泥使用一第一微波加熱功率，使該食品污泥在80℃~120℃乾燥到水分含量為30~50%；

   步驟(2)，混合粉碎處理：混合一固態農業廢棄物到該第一微波乾燥處理後之食品污泥後並進行粉碎；

   步驟(3)，第二微波乾燥處理：將混合粉碎後的該食品污泥使用一第二微波加熱功率，在80℃~220℃乾燥到水分含量為1~5%；且

   步驟(4)，壓縮造粒：將該第二微波乾燥處理後之食品污泥進行壓縮後連續形成複數個顆粒狀的固態生質燃料。
2. 如請求項1之將食品污泥製成固態生質燃料的方法，其中在步驟(2)中混合該固態農業廢棄物到該第一微波乾燥處理後之食品污泥的混合物全部重量以100重量%，該固態農業廢棄物在混合物中佔20-30重量%。
3. 如請求項1之將食品污泥製成固態生質燃料的方法，其中在步驟(2)中該固態農業廢棄物主要包含廢木材與禽畜排泄物。
4. 如請求項3之將食品污泥製成固態生質燃料的方法，其中該固態農業廢棄物全部重量以100重量%，廢木材佔該固態農業廢棄物的30-90重量%。
5. 如請求項1之將食品污泥製成固態生質燃料的方法，其中在步驟(4)，混合該固態農業廢棄物到該第一微波乾燥處理後之食品污泥的混合物粉碎成1~8mm。
6. 如請求項1之將食品污泥製成固態生質燃料的方法，其中在步驟(4)，該第二微波加熱處理係在一少氧條件下加熱。
7. 如請求項1之將食品污泥製成固態生質燃料的方法，其中步驟(1)更包含：加入一第一微波吸收物質，該微波吸收物質係選自於含碳物質或金屬氧化物粉末，且該第一微波吸收物質的加入量為該食品污泥的重量的3%以下。
8. 如請求項1之將食品污泥製成固態生質燃料的方法，其中步驟(4)更包含：加入一第二微波吸收物質，該微波吸收物質係選自於含碳物質或金屬氧化物粉末，且該第二微波吸收物質的加入量為該食品污泥的重量百分比的3%至5%之間。
9. 如請求項5和6之將食品污泥製成固態生質燃料的方法，其中該含碳物質可選用碳黑、石磨、活性碳及碳纖維等，與其混合物。
10. 如請求項5和6之將食品污泥製成固態生質燃料的方法，其中該金屬氧化物粉末可選用氧化鎂、氧化鈣、氧化鍶、氧化鋇、氧化鋁、氧化矽、氧化鐵、氧化鋯、氧化釩、氧化鐵、氧化鈦、氧化錳、氧化鈷、氧化鎳、碳酸鎂、碳酸鈣、碳酸鍶、碳酸鋇、碳酸鋁等，具有高介電常數的氧化物或碳氧化物材料，與其混合物。

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