申请日2016.10.08
公开(公告)日2017.02.08
IPC分类号C10L1/32
摘要
本发明涉及提高水煤浆/水焦浆分散性和稳定性的技术，旨在提供一种利用污泥和有机废液发酵制备气泡水煤浆或水焦浆的方法。是将煤粉/石油焦、污泥、有机废液与水煤浆添加剂/水焦浆添加剂掺混，制备成能自身发酵产生气泡的水煤浆;各原料组分的质量浓度百分比关系为：煤粉或石油焦粉47.8‑62.0%、按含水率80%折算的污泥9.5‑12.5%、有机废液25.0‑42.4%、水煤浆添加剂或水焦浆添加剂0.3‑0.5%。本发明中，污泥和有机废液中微生物发酵产生气泡，在储存过程中气泡弥散在浆体内部，提高了浆体分散性和稳定性，方法容易实现，便于操作，制浆原料成本低廉;可以减少添加剂用量40%，大幅节约制浆成本，实现了废物利用，减少环境污染的目的。
摘要附图
权利要求书
1.利用污泥和有机废液发酵制备气泡水煤浆或水焦浆的方法，其特征在于，是将煤粉、污泥、有机废液与水煤浆添加剂掺混，制备成能自身发酵产生气泡的水煤浆;或者将石油焦、污泥、有机废液与水焦浆添加剂掺混，制备成能自身发酵产生气泡的水焦浆;各原料组分的质量浓度百分比关系为：煤粉或石油焦粉47.8-62.0%、按含水率80%折算的污泥9.5-12.5%、有机废液25.0-42.4%、水煤浆添加剂或水焦浆添加剂0.3-0.5%。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在掺混过程中通过调整有机废液的添加量，使最终制得的水煤浆或水焦浆中的固体的质量浓度为50-65%。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的污泥为含有活性微生物的污泥，是城市污水或工业污水处理过程中产生的剩余活性污泥或其机械脱水产物。
4.根据权利要求1至3任意一项中所述的方法，其特征在于，所述的有机废液为含有微生物生长所需的营养物质的废液，是农产品及食品加工、淀粉/糖制造、酿酒或肉类加工行业在生产过程中排放的含有多糖、蛋白质、脂类营养物质的有机废液;或者是餐饮加工行业或家庭餐厨排放的废水。
说明书
利用污泥和有机废液发酵制备气泡水煤浆或水焦浆的方法
技术领域
本发明涉及一种提高水煤浆/水焦浆分散性和稳定性的技术路线及其方法，具体涉及将污泥、煤或石油焦、水或有机废液等掺混制备气泡水煤浆/水焦浆，利用污泥和有机废液自身发酵产气提高浆体的分散性和稳定性能的技术路线及其方法。
背景技术
随着中国经济和社会的快速发展，对能源的需求不断增加，使我国近年来能源供应一直处于紧张状态，已成为国民经济发展的瓶颈。特别是优质能源如石油、天然气的消费近年来呈现加速增长态势。我国自1993年成为石油净进口国，产需缺口不断增大。2015年我国净进口石油量达到3.28亿吨以上，石油对外依存度达60.6%以上。由于这几年国际油价居高不下，为此每年需支付大量外汇。而在未来的10-20年，我国经济仍将高速发展，石油需求将呈现强劲增长趋势，供需将继续增加。因此，寻找新的代油代气燃料，替代我国每年消耗的大量石油和天然气，确保我国能源供应的稳定和社会经济的可持续发展，是迫切要进行的工作。
此外，随着经济和社会的快速发展，城市污水处理厂的污泥数量也大幅度增加，如何高效清洁低成本地处理这些污泥，使城市的发展可持续化，已成为迫切需要解决的问题。一般地，污水处理厂出厂的污泥是经过机械脱水后的污泥，含水率仍然达到80%以上，很难进一步直接利用。如焚烧或掺混煤燃烧，需要把水分脱除到40-50%左右，这样还需要消耗大量的热能。此外，工业和生活产生的有机废液近年来也不断增加，如农产品加工、酿酒、淀粉/糖制造、酒精制造、奶酪制造或肉类加工行业在生产过程中排放的有机废液，这些有机废液中往往含有较高浓度的可被微生物利用的有机物质，如多糖、蛋白质、脂类等，如何处理这些废液也是经济和社会发展中碰到的难题。
水煤浆/水焦浆是一种技术成熟的流体清洁燃料，它能像油一样具有良好的流动性与稳定性，可泵送、雾化与稳定燃烧，储存和输送的环境清洁，锅炉燃烧效率高，是一种比较理想的代油代气洁净燃料，能广泛地应用于工业锅炉、工业窑炉和电站锅炉。水煤浆/水焦浆技术是适合我国现行阶段的适宜的代油代气、环保及节能技术。因此，在国家洁净煤计划中被列为重点发展技术，在中国能源发展计划中具有十分重要的战略意义。
浆体的分散性和稳定性是制备水煤浆/水焦浆的关键技术，也是衡量其质量的重要指标。为了使水煤浆/水焦浆具有优良的分散和稳定性能，在储存过程中不出现固液分离现象，同时不产生硬质沉淀，在工业应用过程中往往需要向浆体中加入添加剂(主要由分散剂和稳定剂组成)。目前水煤浆的分散剂和稳定剂品种较多，分散剂有阴离子表面活性剂，如木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛缩合物、聚烯烃磺酸盐、聚羧酸盐等，也有阳离子和非离子型表面活性剂;稳定剂主要有天然和合成的亲水性高分子，如纤维素、多糖、羧甲基纤维素和聚丙烯酰胺等以及一些无机矿物质如某些种类的粘土。这些添加剂(包括分散剂和稳定剂)在水煤浆的制备中有较好的效果，但必须和煤质特性进行匹配，要经常性更换添加剂以适应煤种要求，特别是针对水焦浆来说，稳定效果很不理想，稳定时间短的只有1-2天，长的也只有一周左右。此外，值得注意的是，添加剂的费用在制浆成本中是仅次于制浆原料费用的主要组成部分。
因此，开发一种能提高水煤浆/水焦浆分散性和稳定性、价格和成本低廉的技术方法，减少制浆时添加剂的用量，对降低水煤浆/水焦浆的应用成本，提高浆体的分散性和稳定性，加快水煤浆/水焦浆技术的发展和推广应用有重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提出一种利用污泥和有机废液发酵制备气泡水煤浆或水焦浆的方法。
为解决技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种利用污泥和有机废液发酵制备气泡水煤浆或水焦浆的方法，是将煤粉、污泥、有机废液与水煤浆添加剂掺混，制备成能自身发酵产生气泡的水煤浆;或者将石油焦、污泥、有机废液与水焦浆添加剂掺混，制备成能自身发酵产生气泡的水焦浆;各原料组分的质量浓度百分比关系为：煤粉或石油焦粉47.8-62.0%、按含水率80%折算的污泥9.5-12.5%、有机废液25.0-42.4%、水煤浆添加剂或水焦浆添加剂0.3-0.5%。
本发明中，在掺混过程中通过调整有机废液的添加量，使最终制得的水煤浆或水焦浆中的固体的质量浓度为50-65%。
本发明中，所述的污泥为含有活性微生物的污泥，是城市污水或工业污水处理过程中产生的剩余活性污泥或其机械脱水产物。
本发明中，所述的有机废液为含有微生物生长所需的营养物质的废液，是农产品及食品加工、淀粉/糖制造、酿酒或肉类加工行业在生产过程中排放的含有多糖、蛋白质、脂类营养物质的有机废液;或者是餐饮加工行业或家庭餐厨排放的废水。
本发明的实现原理：
污泥中含有大量的微生物，这些微生物可以利用污泥自身的多糖、蛋白质等有机物质进行发酵并产出气体。如将污泥掺混入水煤浆/水焦浆中，在储存过程中，污泥中的微生物利用污泥中的有机物质发酵产出的气体会形成气泡并分散在浆体内部，利用气泡的位阻效果提高水煤浆/水焦浆的分散性和稳定性。为了增强产气量，可以增加发酵底物的有机质含量，例如将几种有机质含量高的废弃物、废液与污泥混合发酵，将会产生更好的效果。另外，农产品及食品加工、淀粉/糖制造、酿酒、肉类加工、餐饮等众多行业在生产过程中产出了大量的有机废液。这些有机废液包含有多糖、蛋白质、脂类等微生物营养物质，如未合理和及时处理，不仅会污染环境，还会腐化产生剧烈恶臭。本发明将污泥、有机废液和煤/石油焦混合制备浆体燃料，在这种混合浆体的储存过程中，微生物利用有机物质发酵并不断产出气泡，弥散在浆体中，达到增强浆体分散和稳定性的目的。基于此，本发明提出了利用污泥和有机废液发酵产气提高水煤浆/水焦浆分散性和稳定性的技术路线，不仅能明显改善我国水煤浆/水焦浆质量，扩大制浆原料范围，减轻对分散剂和稳定剂的依赖，加快水煤浆/水焦浆推广应用，而且有效地资源化利用了污泥、有机废液等环境污染物，实现变废为宝的目的。
本发明通过将有机废液、污泥、煤或石油焦、以及少量添加剂掺混并搅拌均匀制成混合浆体，污泥提供了发酵所必需的微生物、污泥本身和有机废液中的有机物质可以作为发酵底物，为微生物提供碳源和氮源。在这种混合浆体的存储过程中，污泥中的微生物利用污泥自身和有机废液中的有机物质进行发酵并产生气体，形成气泡，气泡与浆体内部固体颗粒表面结合，形成气固联合体，气泡的浮升作用和空间位阻作用有效防止了颗粒的聚结和沉降发生，由此增强了浆体的分散性和稳定性。
与现有技术相比，本发明的技术效果是：
1、污泥和有机废液中微生物发酵产生气泡，在储存过程中气泡弥散在浆体内部，提高了浆体分散性和稳定性，方法容易实现，便于操作，制浆原料成本低廉;
2、可以减少添加剂用量40%，大幅节约制浆成本。与现有技术相比，减少了制浆时所必需的添加剂。
3、利用污泥、有机废液等物质制浆，实现了废物利用，减少环境污染的目的。