申请日2009.06.24
公开(公告)日2010.03.31
IPC分类号C10L5/46; C10L10/00; C10L9/10; C10L5/44
摘要
本发明公开了一种环保型污泥固体燃料的制备方法，属于污泥处理处置技术领域。本发明所述的环保型污泥固体燃料包括以下组分：污泥45%-70%、高锰酸钾0.01%-3.5%、工业盐0.1%-8%、生物质吸附剂20%-50%、清灰化焦剂0.1%-3%、潲水油1%-10%等。所述制备方法如下：将污泥杀菌除臭，分离并释出污泥内水分，对污泥进行吸收水分和余臭处理，经螺旋式机械压力脱水和双循环中温(100℃-180℃)烘干，加入潲水油和清灰化焦剂，搅拌均匀后经造型机制成所需的固状产品，冷却后包装。
权利要求书
1、环保型污泥固体燃料及其制备方法，其特征是：所述的环保型污泥 固体燃料包括以下组分：污泥、高锰酸钾、工业盐(主含氯化钠)、生物 质吸附剂(以木糠、竹糠、其它植物质碎屑或粉配比组合而成)、清灰化 焦剂、潲水油等，具体配比如下：污泥45%-70%、高锰酸钾0.01%-3.5%、 工业盐0.1%-8%、生物质吸附剂20%-50%、清灰化焦剂0.1%-3%、潲水油 1%-10%。
2、权利1所述的污泥包括市政生活污泥和工业污泥，市政生活污泥主 要是指来自污水处理厂和自来水厂的污泥，工业污泥是指来自各种工业 废水处理产生的经浓缩池排出的物化和生化混合的污泥，如造纸厂、印 染厂、水洗布厂、石油化工厂、有机化工厂、肉联厂及啤酒厂等等所产 生的固体与水、油、化学污染、有机质的混合物。
3、权利1所述的高锰酸钾，中文名称是：高锰酸钾，俗称：灰锰氧， PP粉，英文名称是：potassium permanganate分子式：KMnO4， 颜色：紫黑色，暗紫色，灰黑色。
4、权利1所述的工业盐，包括海盐、池盐、湖盐、井盐、矿盐和岩盐， 主要成分是氯化钠(NaCl)，粒状或粉状。
5、权利1所述的生物质吸附剂，主要以木糠、竹糠和其它植物质碎屑 或粉配比组成，主要起吸附污泥水分和臭气作用，消除污泥臭气，使污 泥更易脱水且可辅助污泥燃烧。
6、权利1所述的清灰化焦剂，可以采用市面上同类产品任一种，以化 焦能力强者为佳。
7、权利1所述的潲水油，包括坑渠油，可以是精练或粗练，主要起助 燃、增加污泥燃烧耐力和提高污泥热值的作用，辅助起粘连剂的作用。
8、环保型污泥固体燃料的制备方法，其特征是：(1)、按比例加入高锰 酸钾，宜在密封的罐中进行搅伴且搅伴的时间不得少于5分钟，以使其 能起到杀菌除臭的作用。(2)按比例加入工业盐、生物质吸附剂，分别 搅伴时间均多于5分钟以上，以搅伴均匀、吸附均匀为宜。(3)、经过 两次螺旋式机械压力脱水和一次双循环热烘干，烘干温度在100℃到180 ℃之间。也可经一次螺旋式机械压力脱水，但热烘干成本会增加。(4)、 产品形状可制造成实心圆柱状或空心圆柱状(即空心卷状)或上述两种 形状混合。(5)、成品经冷却系统冷却到常温(22℃-35℃)后包装待售， 也可让产品自然冷却后包装，但所需冷却时间会延长。
9、环保型污泥固体燃料的制备方法，其特征是：首先是对污泥进行杀 菌除臭，其次是利用盐类高渗透原理分解污泥内水分，第三是利用生物 质吸附剂吸收污泥水分和臭气，第四是脱水烘干，最后是加入潲水油和 清灰化焦剂搅伴均匀后压制成型，经冷却后堆放。生产过程中两次对污 泥余臭进行生物质水溶性吸收过滤和污水处理排放。本发明示例中所用 到的物料和方法，只是本发明优选的一种具体实施方式，在实际应用中 可就地选用功能、性质相同的其他物料和设备代替，本领域技术人员在 本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包括在本发明的保 护范围之内。
说明书
环保型污泥固体燃料及其制备方法
技术领域
本发明环保型污泥固体燃料及其制备方法涉及的是利用污泥制造 成固体环保燃料的生产工艺，属于污泥处置处理技术、方法领域。
背景技术
随着国内污水处理厂的不断增加，每天处理污水后都会产生数量庞 大的污泥，这些污泥的成份非常复杂，是由多种微生物形成的菌胶团及 与其吸附的有机物和无机物组成的集合体，除含有大量的水份(可高达 99.3%)，还含有难以降解的有机物、重金属和盐类，以及病原微生物和 寄生虫卵等，污泥中有机物含量高，极易腐败，并产生恶臭，大量未经 处理的污泥堆放和排放对环境造成了新的污染。由于污泥中含有大量病 菌、寄生虫卵及病毒，极易造成传染病的传播。如何将污水处理厂每天 产生的数量巨大、成份复杂且污染严重的污泥进行无害化处理及资源化 利用是我国乃至世界各国政府深为关切的问题。据相关资料显示，到 2010年，国内所有城市都要建设污水处理设施，城市污水处理率不低于 70%，全国城市污水处理能力将达到1亿吨/日，按每处理1000吨污水 产生5吨污泥计算，全国每天产生的污泥达50万吨!全年就有18250 万吨!对这些数量庞大的污泥的有效治理，成为我国现代化进程中对环 境污染治理的头号难题!
综观世界各地政府或企业目前对污泥的处理技术主要有填埋、堆肥、 脱水干化、焚烧等方式，这些处理方式都普遍存在着大大小小不同的缺 陷。污泥脱水后作填埋处置是一种比较经济的处理方式，但由于此处理 方式需要的消化装置工艺复杂、一次性投资大、运行操作难度大，实际 运行经验表明往往难以达到预期的效果，况且脱水污泥含水率大大高于 普通生活垃圾卫生填埋场所要求的30%含水率，因此需再经处理才能送 往生活垃圾填埋场填埋，此种方法需设置专用的污泥填埋场，且要根据 污泥的含水率及力学特性等因素进行专门填埋，难以实际操作。此法缺 点是占地较大、选址受限及存在二次污染等，特别是二次污染难以消除， 所以现今各地已逐渐淘汰或不再使用此方法;污泥脱水后堆肥农用是目 前国内一些污水处理厂正在进行研究和开发的课题，污泥除了具有肥料 价值外，还有作为“土壤改良剂”的作用。尽管污泥含有丰富的养分， 但是也含有大量病原菌、寄生虫(卵)，铜、锌、铬、汞等重金属以及 一些致癌物质等，这些物质对环境和人类以及动物健康都有可能造成极 大的危害。去除这些有害物质往往需要很高的成本，同时要求较高的检 测检验设备和技术。目前普遍的问题是检测手段跟不上要求，致癌物质 和重金属化合物得不到彻底的清除，处理成本无法和经济效益相平衡， 化肥普遍应用不广造成销售市场难以开发等，凡此种种使得此种处置方 式也难以在社会上得到普遍推广。以焚烧为核心的处理方法是最为彻底 的处理方法，主要可分为两大类：一类是将脱水污泥直接送焚烧炉焚 烧，另一类是将脱水污泥先干化后再焚烧。但这两类技术都存在如下缺 陷：1、投资巨大，占地面积大。2、此方式处理综合成本可高达700 元每吨以上，并且只是单纯地将污泥作减量化处理，而没有利用污泥产 生新的经济效益，不单没什么经济效益可言，还要付出高昂的处理成本。 3、生产现场臭气难以消除。虽然现在出现一密封处理技术，让污泥在 密封罐中进行处理，能在一定程度上防止污泥处理过程中的臭气外泄， 但没有从一开始就对污泥发臭源泉进行处理，导致处理过程中臭味仍然 不断产生，处理车间臭气弥漫。4、处理前半程对污泥细菌、病原菌没 作灭活处理，极易对操作工人造成感染。5、污泥含水分一般在90%以上， 极易流动，不能直接用常规机械挤压脱水。6、污泥中的水分主要以间 隙水、毛细结合水、表面吸附水、内部水的形式存在，现今所普遍采用 的脱水技术方法大都只能脱去间隙水和表面吸附水，对毛细结合水和内 部水去除的不够。7、产品理论热值达到要求，但批量生产后产品的热 值不够，也不够稳定，对产成品的应用推广不利，所以至今市面上没有 形成规模的应用局面。8、燃烧时枕力不够，亦即燃烧耐力不够，且极 易结焦，影响污泥产品在锅炉中的燃烧应用。9、产成品堆放时极易发 臭，或有异味，就使用企业而言，容易影响企业空气质量，有二次污染。 10、燃烧实际温度没有达到800℃以上，易产生二恶英等污染物。11、 对生产过程中所产生的污水没有进行合适处理或处理不当，直接排放对 周围环境造成二次污染。12、许多污泥处理技术或方法，都需要对污泥 进行好氧或厌氧发酵。根据对各地污泥的成分分折，污泥中均含有大量 的有机物，本身就是一种上佳的燃料，并不需要任何形式的发酵。有些 污泥经发酵后，由于发酵时消耗了大量的有机物，反而降低了污泥本身 的热值，不利于污泥作为燃料原料进行生产，这也是一些原生污泥化验 时理论热值很高而实际热值达不到的原因之一，并且污泥发酵过程是污 泥发臭的主要源泉，会产生大量臭气，对生产环境造成空气污染。
发明内容
本发明就是针对上述污泥处理技术在生产过程中所存在的实际问 题而提出的一整套最新的污泥无害化、资源化的生产技术，本技术不需 对污泥进行任何形式的发酵和预处理，污泥处理直接、快速，并且选用 本发明方法可以对污泥进行常规机械挤压脱水。本发明的主要贡献在于 低投入、低成本，生产过程无菌化、生产现场无臭味、设备投资低，效 率高，易操作，无二次污染等，同时把污泥全部制造成环保型的污泥固 体燃料，适于作工业燃料。 本发明所述环保型污泥固体燃料是由污泥、高锰酸钾、工业盐(主含 氯化钠，有少量氯化镁和氯化钾等)、生物质吸附剂(以木糠、竹糠、其 它植物质碎屑或粉配比组合)、清灰化焦剂、潲水油等组成，具体配比 如下：污泥45%-70%、高锰酸钾0.01%-3.5%、工业盐0.1%-8%、生物质 吸附剂20%-50%、清灰化焦剂0.1%-3%、潲水油1%-10%。
本发明所述环保型污泥固体燃料的制备方法如下：
1、将按比例的污泥置入半透明旋式密封搅拌机中，加入0.01%-3.5% 高锰酸钾，搅拌5分钟后加入0.1%-8%工业盐，继续搅拌5-20分钟.
2、通过密封管道，将经过上述1处理后的污泥全部输送到另一已装 有20%-50%生物质吸附剂的半透明旋式密封搅拌罐中，搅拌5-15分钟 后，将均匀后的混合污泥通过密封管道全部输送到中转罐，并进行第一 次生物质水溶性余臭吸收，排出合格空气。
3、将经过步骤2处理后的混合污泥通过管道输送到螺旋式机械压力 脱水机中进行污泥脱水，得到含固率50-65%的混合污泥。同时将产生的 污水通过专用管道排放到污水处理池或就近污水厂进行处理，合格排 放。
4、将上述混合污泥通过管道输送到另一螺旋式机械压力脱水机中， 再次进行污泥脱水，得到含固率70-80%的粉状混合污泥。此阶段产生的 污水也通过专用管道排放到污水处理池或就近污水厂进行处理，合格排 放。
5、将经过步骤4处理后的粉状混合污泥通过管道输送到双循环中温 (100-180℃)烘干系统，得到含固率85%-95%的粉状混合污泥。此阶段 产生的水蒸气经过除尘过滤和第二次生物质水溶性余臭吸收后导入循 环烘干系统中循环再用，并排出合格空气。
6、将上述粉状混合污泥通过管道输送到调配罐，喷入1%-10%潲水 油，0.1%-3%清灰化焦剂，搅拌3-7分钟。
7、将上述混合好的原料输入压力造型机，根据所需加压制造成实心 圆柱状或空心圆柱状(即卷状)或圆锥状或方状等各种形状的产品或上 述各形状混合品。
8、成型产品输入冷却管道，经冷却成常温后(22-35℃)，得到成品， 包装后待售。
上述工艺说明如下：
1、高锰酸钾为强杀菌剂，杀菌力极强，且可除臭。加入高锰酸 钾，主要是直接杀灭污泥中所含细菌、病原菌等，除去污泥发臭的源泉， 大大减低了污泥的气味，让污泥在第一时间得到杀菌除臭处理，消除臭 味，杜绝了细菌、病原菌对工人的感染。另外，残留在污泥中的高锰酸 钾在成品中的燃烧还起到催化作用，让污泥的燃烧热值更高，燃烧得更 完全。加入工业盐，利用高渗透性原理，除起到辅助杀菌作用外，主要 是分解污泥内的毛细结合水、内部水，使其流出毛细管和细胞外，成为 易于除去的间隙水和表面吸附水，为后续低成本脱水工序服务。而残留 在污泥内的工业盐(主含有氯化钠，有少量的氯化镁、氯化钾等)，也 起到助燃和脱硫的作用。一种物质，多种作用。
2、生物吸附剂主要是由吸水性好而又极易燃烧的木糠、竹糠、其它 植物质碎屑或粉等组成，加入到污泥中搅拌，作用是吸收污泥中的间隙 水、表面吸附水和臭气，并与污泥混合，增大污泥阻尼，导致污泥不能 流动，使污泥适于常规机械挤压脱水。经脱水干化后，生物质吸附剂转 化为助燃剂，辅助干污泥燃烧。在之前加入的高锰酸钾、工业盐的共同 作用下，不断将污泥内的毛细结合水、内部水转变成间隙水和表面吸附 水，这些水和气味又被生物吸附剂所吸收，大大提高污泥的脱水率。中 转罐的作用有二：一是将污泥的剩余气味经生物水溶性除臭装置处置， 排出干净空气。二是中转贮存，供应后续处理。
3、螺旋式机械压力脱水机，是新型机械脱水装置，成45度角置放。 由于污泥经过上述的处理后，极容易在此工艺中脱去水分。
4、经二次脱水后，得到含固率更高的粉状混合污泥。由于机械脱水 成本大大低于通过热能烘干脱水的成本，所以此工艺可大大降低后续烘 干工艺中污泥的烘干成本。
5、双循环烘干系统，底部利用导热油管循环加热烘干，上部利用热 风循环吹烘，供热温度均控制在100℃至180℃，且烘干时间不少于5 分钟，烘干的同时进行二次杀菌，彻底杀灭细菌、病原菌。此工艺后， 得到含固率90%-98%的粉状混合污泥。
6、潲水油，是餐饮行业中废弃的饭菜、汤水和坑渠油等垃圾， 经过水油分离重新得到的油脂，是一种治理污染物后得到的产物。 潲水油燃点高，热值大，且耐燃。加入潲水油一可以起到粘连剂的 作用，二可以大大提高污泥的热值，使环保型污泥固体燃料的热值 可以稳定地达到3800大卡以上!三可以延长产品的燃烧枕力，四可 以使产品更易起燃，燃烧温度可达800℃以上，燃烧更彻底。加入 潲水油，同时也达到以废治废的目标!加入清灰化焦剂，分解污泥中 易于结焦的成分，使之疏松不结块，配合上述成分，更好地防止产品在 燃烧过程上结焦结块，提高产品的热能释放率和燃净率。
7、成品可制造成实心圆柱状或空心圆柱状(即卷状)，或同时制造 成实心与空心两种形状混合。制造成卷状可增大产品在燃烧时对空气的 接触面，增加氧气供应，使产品燃烧得更完全，也有效地防止结焦。
8、产品冷却后包装，可防止产品存放时发霉、发臭、自燃等。
本发明所选用的配方原料，均是低价值的且极易收集或购买到的工 业产品、废弃物、潲水油等，且可以根据不同地区的不同污泥成分，适 当调整配方比例，以达到产品的最佳配比，而所需的设备、工艺也简单 易行，所以综合处理成本极低。
从上述工艺上可明显看出，本发明从一开始就对污泥进行灭菌除臭 处理，摈弃了传统的污泥经厌氧或好氧发酵等工序，将传统的污泥好氧 发酵占地面积大、周期长、易产生臭气且处理量低等缺点全部改进，并 采取新配方、新工艺，所以，本发明环保型污泥固体燃料及其制备方法 占地面积小、投资少，周期短、处理过程无臭无味无二次污染、处理快 速产量大等，实现污泥治理无害化、减量化、能源化、实用化，是一种 切实可行的低成本的污泥彻底治理技术。
根据本发明配方及制备方法，最终生产出的成品是环保型污泥固 体燃料，其主要指标为：热值≥3600大卡，水分≤12%。燃烧时无有害 物质排放，综合排放优于国家排放标准，是一种真正的环保型燃料。环 保型污泥固体燃料可自用或出售，代替煤、炭、石油，用作锅炉、工业 窑炉和燃烧器燃料，广泛适用于各种锅炉、工业窑炉和燃烧器，节约能 源，产生巨大的经济与社会效益。