申请日2017.06.12
公开(公告)日2017.11.07
IPC分类号C05G3/04; C05G3/02; C10J3/46; C10J3/84
摘要
本发明公开了一种城市污泥炭基复合肥及生物质燃气联产工艺，包括以下步骤：1)脱水;2)破碎;3)混料：将质量百分比为53‑92%的污泥颗粒、1‑40%的秸秆粉、3—8%的固碳添加剂混合，其中固碳添加剂包含硅藻土、氧化钙及镁矿粉;4)干燥;5)造粒;6)热解气化：生物质衍生燃料颗粒送入气化炉内，在600℃‑800℃、空气当量比为0.18‑0.25之间的微氧条件下热解、气化，得到含有部分杂质的生物质混合燃气，将炉内的炭渣排出;7)气体分离：生物质混合燃气通过净化、脱出木焦油和木醋液，净化后的生物质混合燃气作为气体燃料;8)炭基肥配料：将40‑60%的炭渣、12‑20%的木焦油和木醋液的混合液、20‑35%的无机氮磷钾肥、2 ‑5%的硅藻土混合;本发明能高效利用城市污泥中生物质及能源化处理后的残余物，获得的复合肥可增加土壤团粒，提高了农作物对肥料的利用率，同时固化重金属成分，避免对环境的二次污染，且资源消耗小，提高了综合经济效益。
摘要附图
权利要求书
1.一种城市污泥炭基复合肥及生物质燃气联产工艺，包括以下步骤：1)脱水：将污水处理厂出来的城市污泥脱水至含水量45-55%，得到污泥滤饼;2)破碎：将污泥滤饼破碎为污泥颗粒;其特征在于还包括：3)混料：将质量百分比为53-92%的污泥颗粒、1-40%的秸秆粉、3—8%的固碳添加剂混合，其中固碳添加剂包含50—60%的硅藻土、20—30%的氧化钙及15—30%的镁矿粉;4)干燥：将混合物料水分降至15-40%;5)造粒：通过造粒机获得生物质衍生燃料颗粒;6)热解气化：生物质衍生燃料颗粒送入气化炉内，在600℃-800℃、空气当量比为0.18-0.25之间的微氧条件下热解、气化，得到含有部分杂质的生物质混合燃气，将炉内的炭渣排出;7)气体分离：生物质混合燃气在引风机的作用下通过净化、脱出木焦油和木醋液，得到二者的混合液，净化后的生物质混合燃气作为气体燃料;8)炭基肥配料：按质量百分比将40-60%的炭渣、12-20%的木焦油和木醋液的混合液、20-35%的无机氮磷钾肥、2 -5%的硅藻土混合。
2.根据权利要求1所述的城市污泥炭基复合肥及生物质燃气联产工艺，其特征在于：所述无机氮磷钾肥包括硫酸一铵、五氧化二磷和氧化钾，且三者的质量比为15 ：5 ：15。
3. 根据权利要求1所述的城市污泥炭基复合肥及生物质燃气联产工艺，其特征在于：所述无机氮磷钾肥包括尿素、过磷酸钙和氯化钾，且三者的质量比为15 ：5 ：15。
4.根据权利要求1所述的城市污泥炭基复合肥及生物质燃气联产工艺，其特征在于：在炭基肥配料时还加入0.5-1.5%的松土促根剂。
5. 根据权利要求4所述的城市污泥炭基复合肥及生物质燃气联产工艺，其特征在于：所述松土促根剂包括硫酸铵0.007—0.09 份、氨基酸粉0.003—0.03 份、硫酸锌0.05—0.20 份、硫酸亚铁0.06—0.2 份、聚氧乙烯失水山梨醇硬脂酸酯 0.003— 0.15 份、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠 0.0 1— 0.20份、脂肪酸甲酯磺酸钠 0.06— 0.20 份、硫酸锰0.03— 0.15 份、磷酸氢铵 0.02— 0.3 份。
6.根据权利要求1所述的城市污泥炭基复合肥及生物质燃气联产工艺，其特征在于：在混料与干燥工序之间还设有调质工序，通过对混合物料进行挤压，以提高密度和降低水分。
7.根据权利要求1或6所述的城市污泥炭基复合肥及生物燃气联产工艺，其特征在于在造粒与热解气化之间还设有冷却工序：对生物质衍生燃料颗粒进行风冷，以固化颗粒并降低含水率。
8.根据权利要求1或6或7所述的城市污泥炭基复合肥及生物质燃气联产工艺，其特征在于在炭基肥配料工序后还包括设有：炭基肥造粒：在物料中加入适量的水，使得物料含水率25-35%，进行造粒;炭基肥干燥：经干燥获得水分小于12%的炭基高效复合肥颗粒。
说明书
城市污泥炭基复合肥及生物质燃气联产工艺
技术领域
本发明涉及一种采用城市污泥为主要原料的炭基复合肥及生物燃气联产工艺。
背景技术
随着全民环保意识的提高，城市生活污水普遍都通过污水厂进行净化处理，随之产生的大量城市污泥给环境带来较大的负担，城市污泥中含有较高的水分和生物质颗粒，具有一定的养分及热值，但也含有重金属类有害成分，如铬、铜、锌、镉等，此类重金属较难处理，容易对土壤、农作物造成二次污染，危机人类健康;导致目前难以对城市污泥进行有效利用，无法实施高效的肥化处理，污泥利用率低，城市环保的压力仍然较大。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种城市污泥炭基复合肥及生物燃气联产工艺，它能高效利用城市污泥中生物质及能源化处理后的残余物，获得的复合肥可增加土壤团粒，改善土壤通气性能，加上营养均衡，提高了农作物对肥料的利用率，同时固化重金属成分，避免对环境的二次污染，且资源消耗小，提高了综合经济效益。
为了达到上述目的，本发明的城市污泥炭基复合肥及生物燃气联产工艺，包括以下步骤：1)脱水：将污水处理厂出来的城市污泥脱水至含水量45-55%，得到污泥滤饼;2)破碎：将污泥滤饼破碎为污泥颗粒;其特征在于还包括：3)混料：将质量百分比为53-92%的污泥颗粒、1-40%的秸秆粉、3—8%的固碳添加剂混合，其中固碳添加剂包含50—60%的硅藻土、20—30%的氧化钙及15—30%的镁矿粉;4)干燥：将混合物料水分降至15-40%;5)造粒：通过造粒机获得生物质衍生燃料颗粒;6)热解气化：生物质衍生燃料颗粒送入气化炉内，在600℃-800℃、空气当量比为0.18-0.25之间的微氧条件下热解、气化，得到含有部分杂质的生物质混合燃气，将炉内的炭渣排出;7)气体分离：生物质混合燃气在引风机的作用下通过净化、脱出木焦油和木醋液，得到二者的混合液，净化后的生物质混合燃气作为气体燃料;8)炭基肥配料：按质量百分比将40-60%的炭渣、12-20%的木焦油和木醋液的混合液、20-35%的无机氮磷钾肥、2 -5%的硅藻土混合;
上述无机氮磷钾肥可以为硫酸一铵、五氧化二磷和氧化钾，且三者的质量比为15 ：5 ：15;
上述无机氮磷钾肥可以为也可以为尿素、过磷酸钙和氯化钾，且三者的质量比为15 ：5：15;
本发明只需使用少量的固碳添加剂及秸秆粉加入污泥颗粒中，资源消耗小，添加剂中的硅藻土其吸附性能强、容重轻，细度均匀，pH值中性无毒，混合均匀性好，可成为高效肥料，促使农作物生长、改良土壤等方面作用，在热解气化时还可吸附污泥颗粒中的重金属及燃气中的二氧化碳，加上氧化钙和镁矿粉在气化时均与燃气中的二氧化碳反应，能将生物质燃气中的二氧化碳成分固化在炭渣中，大大增加炭渣中碳成分比例，含炭量大于30%，为炭渣的后续利用保证充足的炭元素成分，成为生产炭基肥料的优质原料，增加土壤中炭基-有机质的含量，可快速改造土壤团粒桥架结构，调节土壤的水、肥、气、热功效，创造有利于植物健康生长的土壤环境，从而增加土壤肥力，促进作物生长，可改善土壤的团粒结构，提高土壤保水保肥的能力，提高肥料利用率，获得高价值的产出物，同时减少生物质燃气燃烧时二氧化碳排放量;热解气化时严格控制温度及空气当量比在0.18-0.25之间，在实现生产生物质燃气的同时使气化后余渣的含炭量保证大于30%;气体分离时脱出木焦油和木醋液，在炭基肥配料时加入，不仅避免污染排放，又可做植物营养调节生长素,对植物有生长功效, 同时具有灭菌杀虫功效，还可对土壤进行改良，与炭渣、无机氮磷钾肥及硅藻土混合，络合了铵、活化了磷、吸附了钾，可控制无机肥的释放速度，具有营养均衡的特点，提高了农作物对肥料的利用率，实现炭渣与木焦油和木醋液的资源化利用，提高了综合经济效益，大大降低对环境的污染;
作为本发明的一种优选，在炭基肥配料时还加入0.5-1.5%的松土促根剂;上述松土促根剂包括硫酸铵0.007—0.09 份、氨基酸粉0.003—0.03 份、硫酸锌0.05—0.20 份、硫酸亚铁0.06—0.2 份、聚氧乙烯失水山梨醇硬脂酸酯 0.003— 0.15 份、十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠 0.0 1— 0.20份、脂肪酸甲酯磺酸钠 0.06— 0.20 份、硫酸锰 0.03— 0.15份、磷酸氢铵 0.02— 0.3 份;可增加土壤团粒，改善土壤通气性能，改善作物根系生长坏境，进一步提高了农作物对肥料的利用率;
作为本发明的一种优选，在混料与干燥工序之间还设有调质工序，通过对混合物料进行挤压，以提高密度和降低水分;便于后续造粒和干燥;
作为本发明的一种优选，在造粒与热解气化之间还设有冷却工序：对生物质衍生燃料颗粒进行风冷，以固化颗粒并降低含水率;以提高热解气化效率;
作为本发明的一种优选，在炭基肥配料工序后还包括设有：炭基肥造粒：在物料中加入适量的水，使得物料含水率25-35%，进行造粒;炭基肥干燥：经干燥获得水分小于12%的炭基高效复合肥颗粒;通过调节含水量，适合造粒，获得不规则球状颗粒肥料，方便使用;
综上所述，本发明它能高效利用城市污泥中生物质及能源化处理后的残余物，获得的复合肥可增加土壤团粒，改善土壤通气性能，加上营养均衡，提高了农作物对肥料的利用率，同时固化重金属成分，避免对环境的二次污染，且资源消耗小，实现城市污泥高效的肥化处理，提高了综合经济效益。