申请日2016.08.30
公开(公告)日2017.05.10
IPC分类号C10L5/44; C10L5/46
摘要
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种污泥与秸秆协同无害化处理工艺。本发明所述污泥和秸秆协同无害化处理工艺，利用污泥和秸秆为处理原料，将秸秆与污泥混合后压缩成型制作燃料块，所得燃料块的所含热值均匀并易于输送，可以减少大量的化学不完全燃烧热损失与排烟热损失，而且燃烧速度均匀适中，燃烧相对稳定，同时提高了污泥和秸秆燃烧的热值。更重要的是，本发明为了解决污泥和秸秆燃烧易烧结的现象，精选添加了适宜的惰性添加剂有助于缓解燃烧过程中的烧结现象。
摘要附图
权利要求书
1.一种污泥与秸秆协同无害化处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)取污泥进行干燥脱水处理，并取秸秆粉碎，备用;
(2)将上述处理后的污泥和秸秆混匀，并添加惰性添加剂混匀;
(3)将步骤(2)所得的混合物压榨脱水后经压缩制成燃料块;
(4)取步骤(3)中制得的燃料块焚烧，并收集灰渣及处理尾气。
2.根据权利要求1所述的污泥与秸秆协同无害化处理工艺，其特征在于，所述步骤(2)中，所述惰性添加剂包括Al-Si基添加剂、Ca基添加剂和/或S基添加剂。
3.根据权利要求2所述的污泥与秸秆协同无害化处理工艺，其特征在于，所述惰性添加剂包括高岭土、白云石、石灰石、硫酸铵和/或三氧化二铝。
4.根据权利要求1-3任一项所述的污泥与秸秆协同无害化处理工艺，其特征在于，所述步骤(2)中，所述惰性添加剂的添加量为所述污泥和秸秆总量的0.1-20wt%。
5.根据权利要求1-4任一项所述的污泥与秸秆协同无害化处理工艺，其特征在于，所述步骤(2)中，以所述污泥和秸秆的总量计，所述秸秆的添加量不超过20%。
6.根据权利要求1-5任一项所述的污泥与秸秆协同无害化处理工艺，其特征在于，所述步骤(1)中，所述污泥干燥脱水至含水率低于30%。
7.根据权利要求1-6任一项所述的污泥与秸秆协同无害化处理工艺，其特征在于，所述步骤(1)中，所述秸秆粉碎至粒径为20-30mm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的污泥与秸秆协同无害化处理工艺，其特征在于，所述工艺还包括将所述步骤(4)中焚烧所述燃料块所得热量用于步骤(1)中的污泥干燥脱水之用以循环利用的步骤。
9.根据权利要求1-8任一项所述的污泥与秸秆协同无害化处理工艺，其特征在于，所述步骤(4)中，所述焚烧步骤是在导热油加热设备中进行的。
10.根据权利要求1-9任一项所述的污泥与秸秆协同无害化处理工艺，其特征在于，所述步骤(1)中，所述污泥干燥的步骤是在真空圆盘干燥机中进行的。
说明书
一种污泥与秸秆协同无害化处理工艺
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体涉及一种污泥与秸秆协同无害化处理工艺。
背景技术
城市污泥作为污水处理厂的必然产物，是城市生活污水和工业废水在处理过程中产生的固体废弃物。随着社会的发展和生活水平的逐渐提高，城市污水的产量也在日益增长，从而导致了城市污泥产量的增加。以2万吨/d市政水厂为例，每天产生脱水污泥量约6-10吨，据统计，目前我国每年排放的污泥量约为2200万吨(含水率按80%计)，而如此数量巨大的城市污泥如果得不到妥善的处置将会对环境造成二次污染。而且，鉴于现有水厂选址限制，一般到远距离填埋场过程运输很远，特别是山区则会更麻烦;而且由于污泥填埋承载力差，二次污染等问题，较多的垃圾填埋场已基本不愿回收填埋或提高处置费用。因此，污泥污染已经成为了公众关注的主要问题之一。
目前在传统的污泥处置方法的基础上，很多国内外的研究人员对污泥的无害化、减量化、稳定化、资源化等方面进行了更多的探索研究。如将污泥用于制备建材、裂解制油或制备一些吸附材料等，但是上述研究并没有得到大量的应用。
生物质燃料是一种可再生能源，是指依靠太阳光合作用而产生的各种有机物质，是太阳能以化学能的形式存在于生物之中的一种能量形式，直接或间接地来源于植物的光合作用。生物质被认为是第四大能源，分布广，蕴藏量大。生物质作为有机物燃料是由多种复杂的高分子有机化合物组成的复合体，化学组成主要有：纤维素、半纤维素、木质素和提取物等，这些高分子物质在不同种类生物质、同一种类生物质的不同区域其组成也不同，有些甚至有很大差异。
生物质一般可分以下4大类：①木质素：木块、木屑、树皮、树根等;②农业废弃物：秸秆、果核、玉米芯、甘蔗皮渣等;③水生植物：藻类、水葫芦等;④油料作物：棉籽、麻籽、油桐等。生物质的可燃成分主要是有机元素如碳、氢、氮和硫。虽然就元素的成分而言，生物质燃料的成分和常规燃料煤炭基本上没什么区别，但正是各成分在数量上的差异导致了生物制燃烧产物与煤炭的差异。生物质的碳含量普遍在50%左右，低于普通的烟煤，而氢含量则高于烟煤，尤其是挥发份和氧含量远远高于普通烟煤，氧含量超过煤10倍左右。由于生物质燃料的可燃组分含量相对比较低，因此生物质燃料的低位发热量比一般烟煤低。在着火燃烧性能方面，生物质燃料的挥发份含量远远高于普通烟煤，导致着火燃烧性能明显高于普通烟煤。在燃烧污染物生成排放方面，生物质燃料的硫含量仅为0.1%左右，含氮量和理论氮气容积也低于烟煤，所以总的SO2和NOx生成量都远低于烟煤。根据秸秆生物质燃料高挥发分、高氧量、低硫份和灰份的基本特性，因此相对于煤炭而言，秸秆生物质具有易燃、清洁环保的特点。
我国是一个农业大国，拥有丰富的农作物秸秆资源，北方主要以小麦、玉米秸秆为主，而南方则是以稻草为主。据统计，我国现有农作物秸秆的年产量约为7亿吨，秸秆具有热值较高、且燃烧灰分也较高的优势。但是由于人们对秸秆资源化综合利用认识不足，导致秸秆的利用率很低。同时，秸秆焚烧及随意丢弃的现象也屡见不鲜，不仅是对农作物秸秆资源的极大浪费，而且也造成环境污染。
因此，现有技术中已经开发出诸多利用污泥和秸秆进行参烧协同处理的工艺，通过测试污泥与秸秆的DTG曲线发现，单一的污泥样品着火后，其燃烧速率并不高，不能快速形成较高的燃烧温度，且燃烧过程不均匀。而掺入秸秆后，秸秆中的挥发分在低温区大量析出和燃烧，增加了反应的剧烈程度，使得燃烧温度、持续时间等满足了污泥中一些比较牢固的、稳定的化合物的燃烧条件，从而提高了混合样的燃烧稳定性和燃尽水平;并且随秸秆掺混比的增加，混合样的燃烧特性指数增大，燃烧性能有所提升。
但是，研究也发现，单一秸秆试样的综合燃烧特性指数值比污泥高，可能的原因是秸秆中的挥发成分和燃烧的温度较为集中，大部分挥发组分在200-500℃的温度区间里迅速的析出和燃烧，样品着火后，可以快速地形成高温直至燃尽。而污泥中则由于有机物组成相对复杂，各成分的化学键强弱不同，其析出和燃烧点位于不同的温度段，并因其析出和燃烧温度的不集中，影响了其燃烧的稳定性。因此，若直接将污泥与秸秆共同入炉焚烧，不仅其燃烧性能受到极大影响，而且会产生较为严重的烧结现象。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种污泥与秸秆协同无害化处理工艺，以解决现有技术中污泥与秸秆共同燃烧热值较低并且易烧结的问题。
为解决上述技术问题，本发明所述的一种污泥与秸秆协同无害化处理工艺，包括如下步骤：
(1)取污泥进行干燥脱水处理，并取秸秆粉碎，备用;
(2)将上述处理后的污泥和秸秆混匀，并添加惰性添加剂混匀;
(3)将步骤(2)所得的混合物压榨脱水后经压缩制成燃料块;
(4)取步骤(3)中制得的燃料块焚烧，并收集灰渣及处理尾气。
所述步骤(2)中，所述惰性添加剂包括Al-Si基添加剂、Ca基添加剂和/或S基添加剂。
所述惰性添加剂包括高岭土、白云石、石灰石、硫酸铵和/或三氧化二铝。
所述惰性添加剂的添加量为所述污泥和秸秆总量的0.1-20wt%。
所述步骤(2)中，以所述污泥和秸秆的总量计，所述秸秆的添加量不超过20%。
所述步骤(1)中，所述污泥干燥脱水至含水率低于30%。
所述步骤(1)中，所述秸秆粉碎至粒径为20-30mm。
所述工艺还包括将所述步骤(4)中焚烧所述燃料块所得热量用于步骤(1)中的污泥干燥脱水之用以循环利用的步骤。
所述步骤(4)中，所述焚烧步骤是在导热油加热设备中进行的。
所述步骤(1)中，所述污泥干燥的步骤是在真空圆盘干燥机中进行的。
本发明所述污泥和秸秆协同无害化处理工艺，利用污泥和秸秆为处理原料，将秸秆与污泥混合后压缩成型制作燃料块，所得燃料块的所含热值均匀并易于输送，可以减少大量的化学不完全燃烧热损失与排烟热损失，而且燃烧速度均匀适中，燃烧相对稳定，同时提高了污泥和秸秆燃烧的热值。更重要的是，本发明为了解决污泥和秸秆燃烧易烧结的现象，精选添加了适宜的惰性添加剂有助于缓解燃烧过程中的烧结现象。实现了整个工艺系统的高效循环利用及全自动、全封闭连续作业，实现热量和废料的“零”污染排放，并且本发明所述工艺完全实现了工业废弃物的再利用，成本较低且实用性较强。