申请日2018.05.29
公开(公告)日2018.10.26
IPC分类号C10L5/46; C10L5/44; C10L9/10
摘要
本发明提供一种可燃烧充分的污泥生物质的制备方法，包括：将污泥、植物纤维、膨松剂、偶氮二甲酰胺混合均匀，制成圆柱状污泥棒，微波加热成型，即得;所述的植物纤维由水稻秸秆或玉米秆经干燥、粉碎、过80‑150目筛而得。燃烧值可达到相关要求，污泥作为燃料被再次利用，其燃烧值与添加的植物纤维量有关，灰分≤22%，含水量≤1%,硫分≤0.45%。步骤简单、操作方便、实用性强。
权利要求书
1.一种可燃烧充分的污泥生物质的制备方法，其特征在于，包括：
将污泥、植物纤维、膨松剂、偶氮二甲酰胺混合均匀，制成圆柱状污泥棒，微波加热成型，即得;
所述的植物纤维由水稻秸秆或玉米秆经干燥、粉碎、过80-150目筛而得。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述污泥、植物纤维、膨松剂、偶氮二甲酰胺的质量比为100：14–20：1-3：1-3。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微波作用条件为：功率800-1000W，加热时间为2-3分钟。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述污泥的含水量为含水量75-80%，污泥干粉中有机物含量为60-70%。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，植物纤维的吸水率400-500%。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述膨松剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸铵、碳酸钙或碳酸镁。
7.如权利要求1-6任一项所述的方法制备的污泥生物质。
8.一种污泥基生物质燃料，其特征在于，包括：权利要求7所述的污泥球。
9.偶氮二甲酰胺在制备污泥基生物质燃料中的应用。
10.水稻秸秆或玉米秆在降低污泥干燥过程中臭气排放量中的应用。
说明书
一种燃烧充分的污泥生物质及制备方法
技术领域
本发明属于污泥资源化领域，具体涉及一种利用污泥、植物纤维制备生物质方法。
背景技术
20世纪90年代以来，以燃料乙醇和生物柴油为代表的第一代生物质能得以发展。目前，美国为第一大燃料乙醇生产国，巴西位居第二，欧盟各国则是最主要的生物柴油生产地，其他国家也都在积极发展生物质能。生物质能的发展带来粮食种植结构偏重玉米、粮食供应总量下降、粮食(油料)价格振荡上升、粮食危机引发动荡等一系列问题。因此开发第二代、第三代生物燃料(即非粮生物燃料)成为世界各国关注的重要课题。但由于麦秆、草和木材等农林废弃物为主要原料(第二代生物燃料)的技术成本较高，真正商业化的项目较少;而第三代生物燃料是以微藻为原料生物燃料的油脂很难提炼，从海藻中提炼生物燃料的研究正处于实验室阶段，距离商业化阶段还比较远。因此，发展新型、低成本的生物燃料成为目前研究的热点。
论文《污泥掺混制备生物质燃料技术现状与发展前景》介绍了污泥与煤掺混制备污泥水煤浆、与煤(半焦)掺混制备成型燃料以及与植物秸秆掺混造粒制备燃料制备生物质燃料的研究现状。结果表明，污泥制备生物质燃料可以充分利用污泥中有效热值，既可以代替少量煤炭，还为污泥合理利用提供有效的技术途径。分析了污泥制备生物质燃料还存在规模小、能耗高、工艺复杂以及燃料热值低等问题，同时针对这些问题提出了应加强污泥深度改性制备高浓度燃料水煤浆、污泥与燃料秸秆造粒及污泥与煤(半焦)制备成型燃料所用高效黏结剂的开发、污泥在成型前的脱水干燥、成型燃料的防水处理以及污泥制备生物质燃料的工业化等方面的研究，以加速污泥制备生物质燃料的工业化应用。
但最新研究表明：污泥与其它植物混合制备生物质的实际燃烧并不理想:由于污泥和植物纤维制备的生物质之间都经过挤压或者干燥处理,生成的污泥生物质存在燃烧不充分，产灰量高，灰分中仍然存在黑心等问题。这些问题影响了污泥生物质的发热量等性能。
发明内容
为了克服上述不足，本发明提供一种利用污泥、植物纤维和膨松剂、偶氮二甲酰胺制备燃烧充分的生物质的方法，燃烧值可达到相关要求，污泥作为燃料被再次利用，其燃烧值与添加的植物纤维量有关，灰分≤22%，含水量≤1%,硫分≤0.45%。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明目的之一是提供一种可燃烧充分的污泥生物质的制备方法，包括：
将污泥、植物纤维、膨松剂、偶氮二甲酰胺混合均匀，制成圆柱状污泥棒，微波加热成型，即得;所述的植物纤维由水稻秸秆或玉米秆经干燥、粉碎、过80-150目筛而得。
为了克服现有的污泥基生物质存在燃烧不充分，产灰量高，灰分中仍然存在黑心的问题，本申请对污泥基生物质(主要以污泥和植物纤维为原料)的燃烧规律和影响因素进行了系统分析，发现：在污泥基生物质燃料成型过程中，污泥中高含量有机物会产生自胶结现象，使污泥与植物纤维的结合过于紧密，在燃烧过程中空气难以有效地进入生物质内部，使燃烧不充分。为此，本申请通过加入一定量的膨化剂和偶氮二甲酰胺来提高污泥基生物质的燃烧效率，结果表明：燃烧值可达到相关要求，灰分≤22%，含水量≤1%，硫分≤0.45%。
另一方面，为了保证植物纤维对污泥的吸水效果，需要保证植物纤维吸水率可达到400-500%，因此，本申请对其进行粉碎处理，并过80～150目筛，以保证粉碎后的植物纤维具有足够的长径比和比表面积。
优选的，所述污泥、植物纤维、膨松剂、偶氮二甲酰胺的质量比为100：14–20：1-3：1-3。
优选的，所述微波作用条件为：功率800-1000W，加热时间为2-3分钟。
优选的，所述污泥的含水量为含水量75-80%，污泥干粉中有机物含量为60-70%。
优选的，植物纤维由水稻秸秆或玉米秆自制而成，吸水率400-500%。
本申请研究过程中还发现：采用水稻秸秆或玉米秆作为吸水性的植物纤维不仅可以增强污泥团球的强度;而且由于稻秆或玉米秆在微波作用下会产生新的裂隙和孔洞，污泥可以深入孔洞进行填充，增加强度的同时，秸秆裂隙和孔洞的增加还加强了臭气的吸收，减少了污泥干燥过程中臭气的排放量。
优选的，所述膨松剂为碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸铵、碳酸钙或碳酸镁。
本发明目的之二是提供任一上述的方法制备污泥生物质。
本发明目的之三是提供一种生物质燃料，包括：上述的圆柱状污泥基生物质。
本发明目的之四是提供偶氮二甲酰胺在制备污泥基生物质燃料中的应用。
本发明目的之五是提供水稻秸秆或玉米秆在降低污泥干燥过程中臭气排放量中的应用。
本发明的有益效果
(1)本申请在污泥中填加膨松剂、偶氮二甲酰胺，利用植物纤维吸收水分时污泥与植物纤维成形，经过成型机制成圆柱形、圆形或块状体，在800W微波快速加热3分钟除水干燥、固化，制备成型生物质，实现污泥资源化利用。
(2)本发明中污泥圆柱状生物质，燃烧值可达到相关要求，污泥作为燃料被再次利用，其燃烧值与添加的植物纤维量有关，灰分≤22%，含水量≤1%,硫分≤0.45%。
(3)本发明制备方法简单、效率高、实用性强，易于推广。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的说明。
碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸铵、碳酸钙或碳酸镁、偶氮二甲酰胺均由市购;
污泥为某企业处理污水产物，含水量75-80%，污泥干粉中有机物含量为60-70%。
植物纤维由玉米秆自制而成，吸水率400-500%。
实施例1
1)以某污水处理厂经压滤后的新鲜污泥1000g为原料(含水量75%，污泥干粉中有机物含量为60%)，制成圆柱状污泥棒;
2)将上述圆柱状污泥棒在800W微波干燥3分钟，即得。
3)按照相关标准要求检测了污泥干燥后燃烧的热值、发热量和灰份。
实施例2
1)以某污水处理厂经压滤后的新鲜污泥1000g为原料(含水量75%，污泥干粉中有机物含量为60%)，向其中添加1g的碳酸氢钠，搅拌混合均匀后，制成圆柱状污泥棒;
2)将上述圆柱状污泥棒在800W微波干燥3分钟，即得。
3)按照相关标准要求检测了污泥干燥后燃烧的热值、发热量和灰份。
实施例3
1)以某污水处理厂经压滤后的新鲜污泥1000g为原料(含水量75%，污泥干粉中有机物含量为60%)，向其中添加400g玉米秸秆(过80目筛)，搅拌混合均匀后，制成圆柱状污泥棒;
2)将上述圆柱状污泥棒在800W微波干燥3分钟，即得。
3)按照相关标准要求检测了污泥干燥后燃烧的热值、发热量和灰份。
实施例4
1)以某污水处理厂经压滤后的新鲜污泥1000g为原料(含水量75%，污泥干粉中有机物含量为60%)，向其中添加400g玉米秸秆(过80目筛)、1g的碳酸氢钠，搅拌混合均匀后，制成圆柱状污泥棒;
2)将上述圆柱状污泥棒在800W微波干燥3分钟，即得。
3)按照相关标准要求检测了污泥干燥后燃烧的热值、发热量和灰份。
实施例5
1)以某污水处理厂经压滤后的新鲜污泥1000g为原料(含水量75%，污泥干粉中有机物含量为60%)，向其中添加400g玉米秸秆(过80目筛)、1g的偶氮二甲酰胺，搅拌混合均匀后，制成圆柱状污泥棒;
2)将上述圆柱状污泥棒在800W微波干燥3分钟，即得。
3)按照相关标准要求检测了污泥干燥后燃烧的热值、发热量和灰份。
实施例6
1)以某污水处理厂经压滤后的新鲜污泥1000g为原料(含水量75%，污泥干粉中有机物含量为60%)，向其中添加400g玉米秸秆(过80目筛)、0.79g的碳酸氢铵、0.11g的偶氮二甲酰胺，搅拌混合均匀后，制成圆柱状污泥棒;
2)将上述圆柱状污泥棒在800W微波干燥3分钟，即得。
3)按照相关标准要求检测了污泥干燥后燃烧的热值、发热量和灰份。
