公布日：2023.08.18
申请日：2023.03.13
分类号：C10L5/46(2006.01)I;C10L5/44(2006.01)I;C10B53/02(2006.01)I;C10B53/00(2006.01)I;C02F11/10(2006.01)I;C02F11/122(2019.01)I;C02F11/123(2019.01)I;C05F7/
00(2006.01)I
摘要
本发明公开了一种污泥‑秸秆生物质固体燃料制备方法，属于有机固体废弃物处理技术领域，包括以下步骤：污泥水热碳化处理，秸秆热解‑酶解处理，处理后的污泥和秸秆分别脱水处理，再按比例搅拌混合后中温碳化处理，最后加入有机粘结剂造粒、干化得到生物质固体燃料。本发明首先将污泥通过水热碳化处理，实现污泥的减量化、无害化和稳定化，提高能量密度；秸秆通过热解‑酶解处理，释放有机物；处理后污泥与秸秆渣结合，再中温碳化处理，进一步提高能量密度；最后造粒制备得到高能量密度的生物质固体燃料。本发明能够在治理有机固体废弃物的同时，实现对污泥和秸秆的减量化、稳定化、无害化和资源化利用。
权利要求书
1.一种污泥-秸秆生物质固体燃料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)污泥在酸性催化剂作用下水热碳化处理；2)秸秆热解-酶解处理；3)处理后的污泥和秸秆分别脱水处理；4)脱水后的污泥和秸秆按比例搅拌混合，脱水污泥和脱水秸秆的质量比例为80:20-20:80；5)中温碳化处理；6)加入有机粘结剂，挤压造粒，干化得到生物质固体燃料。
2.根据权利要求1所述的污泥-秸秆生物质固体燃料制备方法，其特征在于：步骤1)中污泥水热碳化的步骤为：11)在80-90％含水率污泥中加入酸性催化剂，酸性催化剂为硫酸和盐酸中一种或两种以上混合物，添加量为绝干污泥的1-3％；12)水热碳化处理：反应条件为，温度为160-200℃，时间为120-240min，高压封闭环境。
3.根据权利要求1所述的污泥-秸秆生物质固体燃料制备方法，其特征在于：步骤2)中秸秆热解-酶解处理的步骤为：21)热解处理：秸秆破碎并按1:10的比例加水混合，并加入碱性催化剂，碱性催化剂为氢氧化钠和氢氧化钾中一种或两种以上混合物，添加量为秸秆的1-3％，在温度为120-160℃，热解处理120-240min，高压封闭环境；22)固液分离；23)酶解处理：固体分散在pH4-6的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中，并加入纤维素酶，添加量为0.5-5U/g干物质，40-80℃下震荡酶解24-72小时。
4.根据权利要求1所述的污泥-秸秆生物质固体燃料制备方法，其特征在于：步骤3)脱水处理采用板框脱水或高压带式脱水，脱水滤饼含水率20-40％；脱水滤饼分别为脱水污泥和脱水秸秆。
5.根据权利要求1所述的污泥-秸秆生物质固体燃料制备方法，其特征在于：步骤5)中温炭化处理反应条件为：温度300-400℃，时间60-120min，高压封闭环境。
6.根据权利要求1所述的污泥-秸秆生物质固体燃料制备方法，其特征在于：步骤6)中添加的有机粘结剂是羧甲基纤维素，添加量为污泥和秸秆混合物的1-3％。
7.根据权利要求1所述的污泥-秸秆生物质固体燃料制备方法，其特征在于：制备的生物质固体燃料为圆柱状颗粒，直径为1-10mm，长度5-50mm，能量密度20-30MJ/kg。
8.根据权利要求1所述的污泥-秸秆生物质固体燃料制备方法，其特征在于：所述污泥指市政/工业污水处理厂污泥、河道湖泊清淤底泥和/或市政管网清沟污泥，秸秆指农业禾本植物、草本植物和/或湿地水生植物。
发明内容
本发明的目的是提供一种污泥-秸秆生物质固体燃料制备方法，旨在解决现有技术中污泥处理处置成本高、秸秆中有机质未充分利用而造成资源浪费，以及现有生物质固体燃料能量密度不高的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种污泥-秸秆生物质固体燃料制备方法，包括以下步骤：
1)污泥在酸性催化剂作用下水热碳化处理；
2)秸秆热解-酶解处理；
3)处理后的污泥和秸秆分别脱水处理；
4)脱水后的污泥和秸秆按比例搅拌混合，脱水污泥和脱水秸秆的质量比例为80:20-20:80；
5)中温碳化处理；
6)加入有机粘结剂，挤压造粒，干化得到生物质固体燃料。
优选的，步骤1)中污泥水热碳化的步骤为：
11)在80-90％含水率污泥中加入酸性催化剂，酸性催化剂为硫酸和盐酸中一种或两种以上混合物，添加量为绝干污泥的1-3％；
12)水热碳化处理：反应条件为，温度为160-200℃，时间为120-240min，高压封闭环境。
优选的，步骤2)中秸秆热解-酶解处理的步骤为：
21)热解处理：秸秆破碎并按1:10的比例加水混合，并加入碱性催化剂，碱性催化剂为氢氧化钠和氢氧化钾中一种或两种以上混合物，添加量为秸秆的1-3％，在温度为120-160℃，热解处理120-240min，高压封闭环境；
22)固液分离；
23)酶解处理：固体分散在pH4-6的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中，并加入纤维素酶，添加量为0.5-5U/g干物质，40-80℃下震荡酶解24-72小时。
优选的，步骤3)脱水处理采用板框脱水或高压带式脱水，脱水滤饼含水率20-40％；脱水滤饼分别为脱水污泥和脱水秸秆。
优选的，步骤5)中温炭化处理反应条件为：温度300-400℃，时间60-120min，高压封闭环境。
优选的，步骤6)中添加的有机粘结剂是羧甲基纤维素，添加量为污泥和秸秆混合物的1-3％。
优选的，制备的生物质固体燃料为圆柱状颗粒，直径为1-10mm，长度5-50mm，能量密度20-30MJ/kg。
优选的，所述污泥指市政/工业污水处理厂污泥、河道湖泊清淤底泥和/或市政管网清沟污泥，秸秆指农业禾本植物、草本植物和/或湿地水生植物。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明首先通过污泥在酸性催化剂作用下水热碳化处理(一次能量密度提升)；秸秆在碱性催化剂作用下热解处理，再酶解处理释放有机物；处理后污泥和秸秆渣分别脱水处理；最后脱水后滤饼按比例搅拌混合，中温碳化处理(二次能量密度提升)；加入有机粘结剂，挤压造粒，干化得到生物质固体燃料。同时，污泥和秸秆的脱水滤液经过处理作为液体肥料或污水处理厂反消化碳源利用。本发明能够在治理有机固体废弃物的同时，实现对污泥和秸秆的减量化、稳定化、无害化和资源化利用。
（发明人：高卫民;程寒飞;张哲;冉景;朱巧红;徐驰;李传松）