申请日2020.01.19
公开(公告)日2020.05.08
IPC分类号C10L5/46; C10L5/44; C10L5/04; C10L5/16; C10L5/14; B01J20/20; B01J20/28
摘要
本发明的目的在于提供一种污泥废菌棒衍生固体燃料，其特征在于：由以下质量百分比的原料组成：污泥10%‑50%、废菌棒30%‑80%、氧化剂1%‑10%、固硫剂3%‑8%、膨润土0.2%‑1%、固汞剂3%‑8%、胶黏剂0.1%‑0.5%;本发明实现污泥和废菌棒的无害化处理，实现资源的利用。
权利要求书
1.一种污泥废菌棒衍生固体燃料，其特征在于：由以下质量百分比的原料组成：污泥10%-50%、废菌棒30%-80%、氧化剂1%-10%、固硫剂3%-8%、膨润土0.2%-1%、固汞剂3%-8%、胶黏剂0.1%-0.5%。
2.根据权利要求1所述的一种污泥废菌棒衍生固体燃料，其特征在于：所述废菌棒由废香菇菌棒和废金针菇菌棒混合构成，二者的重量比为 1:1。
3.根据权利要求1所述的一种污泥废菌棒衍生固体燃料，其特征在于：所述氧化剂包括硝酸盐、高锰酸盐、金属羧酸盐或其组合;所述金属羧酸盐包括醋酸盐或草酸盐。
4.根据权利要求1所述的一种污泥废菌棒衍生固体燃料，其特征在于：所述固硫剂包括白云石石灰、镁石灰、高钙石灰、熟石灰或其组合。
5.根据权利要求1所述的一种污泥废菌棒衍生固体燃料，其特征在于：所述膨润土包括钠基膨润土或钙基膨润土。
6.根据权利要求1所述的一种污泥废菌棒衍生固体燃料，其特征在于：所述固汞剂包括KBr、CaCl2、K2Cr2O7、KMnO4、K2S2O8、KBrO3、Na2S、FeCl3或其组合。
7.根据权利要求1所述的一种污泥废菌棒衍生固体燃料，其特征在于：所述胶黏剂为质量比3-6：1的天然橡胶或沥青或松香或明胶或纤维素或淀粉与聚乙烯醇的混合物;所述淀粉包括玉米淀粉、大米淀粉、马铃薯淀粉或其组合。
8.一种如权利要求1所述的一种污泥废菌棒衍生固体燃料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤 ：
步骤S1：原料预处理：将含水量60%～90%的污泥初步进行挤压滤除水，烘干后的废菌棒用粉碎机进行粉碎至直径30mm以下;
步骤S2：原料混合处理：将污泥和废菌棒粉先放置于固体燃料制造装备中混合搅拌均匀，同时往所述固体燃料制造装备中不断加入氧化剂、固硫剂、膨润土、固汞剂和胶黏剂继续搅拌至物料搅拌均匀，控制其含水量为10%-15%;
步骤S3：冷压成型：搅拌好的混料进入所述制造装备下方的蜂窝成型板上冷压成型，形成蜂窝状的固体燃料。
9.根据权利要求8所述的一种污泥废菌棒衍生固体燃料的制备方法，其特征在于：所述固体燃料制造装备包括一仓体，所述仓体包括储料仓与成型仓，所述仓体的一侧设置有第一多节伸缩气缸，所述仓体的另一侧设置有第二多节伸缩气缸，所述第一多节伸缩气缸的伸缩杆伸入所述储料仓内，所述第二多节伸缩气缸的伸缩杆伸入所述成型仓内，所述第一多节伸缩气缸的伸缩杆与所述第二多节伸缩气缸的伸缩杆上均设置有推板;所述储料仓的上方设置有搅拌锅，所述搅拌锅上方设置有若干原料箱，所述原料箱的上端设置有所述原料箱的进料口，所述原料箱的下端设置有所述原料箱的出料口，所述原料箱的出料口悬设于所述搅拌锅的进料口内，所述原料箱的出料口内设置有第一电磁阀，所述原料箱的下表面设置有重力传感器;所述搅拌锅的上表面中部设置有第一伸缩气缸，所述第一伸缩气缸的伸缩杆伸入所述搅拌锅内，所述第一伸缩气缸的伸缩杆的下端固定有第一电机，所述第一电机的输出轴上设置有两个轴向平行设置的光面压辊;所述搅拌锅的下表面设置有所述搅拌锅的出料口，所述搅拌锅的出料口内设置有第二电磁阀，所述搅拌锅的出料口的下方连接有所述储料仓;所述成型仓内设置有可上下移动的压板，所述压板与所述成型仓的顶板之间设置有第二伸缩气缸和限位伸缩杆，所述第二伸缩气缸的底端固定于所述成型仓的顶板上，所述第二伸缩气缸的伸缩杆上设置有所述压板，所述第二伸缩气缸的前后两侧均设置有所述限位伸缩杆，所述限位伸缩杆的一端固定于所述成型仓的顶板，所述限位伸缩杆的另一端固定于所述压板上表面;所述压板的下表面设置有若干压杆，所述成型仓的下表面设置有与所述压杆相对应的通孔，所述成型仓的下方设置有传送蜂窝成型板的传送装置，所述蜂窝成型板上设置有与所述压杆位置相对应的孔洞，所述孔洞的直径为1-2cm，所述蜂窝成型板包括第一蜂窝成型板和第二蜂窝成型板，所述第一蜂窝成型板的上表面四个角上均设置有第一导向轮，所述第一蜂窝成型板的四周壁上均设置有挡板，所述成型仓的下表面设置有导向槽，所述导向槽向所述传送装置的传送端处延伸设置有喇叭状的限位导向槽;所述传送装置包括滚轴传送带，所述成型仓的前后两侧设置有对所述第一蜂窝成型板进行限位的限位装置，所述限位装置包括固定板，所述固定板的下表面铰接有第三伸缩气缸，所述第三伸缩气缸的伸缩杆上铰接有一限位板，所述限位板的一侧铰接固定于所述成型仓的侧壁上，所述滚轴传送带的下方设置有用于承接所述成型仓掉落的多余的混料的废料箱。
10.根据权利要求9所述的一种污泥废菌棒衍生固体燃料的制备方法，其特征在于：所述传送装置包括平行设置的导向杆，所述导向杆上设置有可前后移动的移动板，所述移动板的后端设置有带动所述移动板沿所述导向杆移动的驱动组件，所述移动板的上表面四个角上均设置有第二导向轮，所述第二导向轮可嵌入所述限位导向槽内，所述移动板的四个角上均设置有滑块，所述滑块套设于导向杆上，所述滑块内等距离设置有若干由所述驱动组件带动转动的第三导向轮，所述驱动组件包括固定于左侧滑块上的第二电机，所述第二电机的输出轴上设置有第一主动轮，所述第一主动轮能够沿着相应所述导向杆进行转动，并带动所述第三导向轮沿着所述导向杆移动;所述驱动组件包括左右两侧滑块上固定的同步电机，所述同步电机的输出轴上设置有第二主动轮，所述第二主动轮能够沿着所述导向杆转动，并带动所述第三导向轮沿着所述导向杆移动;所述成型仓的正下方设置有支撑座，所述支撑座上设置有定位传感器。
说明书
一种污泥废菌棒衍生固体燃料及其制备方法
技术领域
本发明涉及固体废弃物资源综合利用领域，尤其是涉及一种污泥废菌棒衍生固体燃料及其制备方法。
背景技术
污泥是城市生活污水处理的必然产物，含有易腐臭的有机物质，有些还含有致病细菌、药物残留物甚至有毒有害重金属。随着城镇污水处理量不断增加，污水处理产生的污泥处理问题日趋突出。
传统处置方法有海洋弃置法、填埋法、堆肥法和焚烧法，但均存在二次污染的风险;现阶段处理污泥比较成熟的技术就是焚烧，但是由于污泥含水率高，存在不易燃烧、产热量低、污染严重、操作管理复杂、能耗和运行费用高等缺点，处置投资巨大;且焚烧使污泥中的汞等重金属排放到大气中，易在生物中积累造成病变。由于污泥中含有大量的有机物和一定的纤维木质素，具有一定的热值;利用污泥自身的热值，将污泥做成固体燃料，达到废物利用;可以节约投资，同时起到生产、环保互不影响的效果。
废菌棒是食用菌栽培使用过的基质，其主要成分为木屑、玉米芯、棉籽壳等，同时含有大量杂菌、病虫害、虫卵等污染因素。传统处理方法是舍弃或直接焚烧，这对环境造成的污染与危害性也越来越大。研究表明，废菌棒中含有大量结构性多糖和木质素，具备生物质能源利用潜质。废菌棒表面粗糙，富含木质素和纤维素，本身具有粘结性，可形成稳定骨架，因此易于制备成型燃料。
发明内容
有鉴于此，本发明的发明目的提供一种以污泥和废菌棒为原料生产新型固体燃料为了实现污泥和废菌棒的无害化处理，实现资源的利用，解决污泥和废菌棒的处置问题。
本发明采用了以下方法来实现：一种污泥废菌棒衍生固体燃料，其特征在于：由以下质量百分比的原料组成：污泥10%-50%、废菌棒30%-80%、氧化剂1%-10%、固硫剂3%-8%、膨润土0.2%-1%、固汞剂3%-8%、胶黏剂0.1%-0.5%。
进一步的，所述废菌棒由废香菇菌棒和废金针菇菌棒混合构成，二者的重量比为1:1。
进一步的，所述氧化剂包括硝酸盐、高锰酸盐、金属羧酸盐或其组合;所述金属羧酸盐包括醋酸盐或草酸盐。
进一步的，所述固硫剂包括白云石石灰、镁石灰、高钙石灰、熟石灰或其组合。
进一步的，所述膨润土包括钠基膨润土或钙基膨润土。
进一步的，所述固汞剂包括KBr、CaCl2、K2Cr2O7、KMnO4、K2S2O8、KBrO3、Na2S、FeCl3或其组合。
进一步的，所述胶黏剂为质量比3-6：1的天然橡胶或沥青或松香或明胶或纤维素或淀粉与聚乙烯醇的混合物;所述淀粉包括玉米淀粉、大米淀粉、马铃薯淀粉或其组合。
本发明的另一个目的在于提供一种如权利要求1所述的一种污泥废菌棒衍生固体燃料的制备方法，便于操作人员制备所述污泥废菌棒，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：原料预处理：将含水量60%～90%的污泥初步进行挤压滤除水，烘干后的废菌棒用粉碎机进行粉碎至直径30mm以下;
步骤S2：原料混合处理：将污泥和废菌棒粉先放置于固体燃料制造装备中混合搅拌均匀，同时往所述固体燃料制造装备中不断加入氧化剂、固硫剂、膨润土、固汞剂和胶黏剂继续搅拌至物料搅拌均匀，控制其含水量为10%-15%;
步骤S3：冷压成型：搅拌好的混料进入所述固体燃料制造装备下方的蜂窝成型板上冷压成型，形成蜂窝状的固体燃料。
进一步的，所述固体燃料制造装备包括一仓体，所述仓体包括储料仓与成型仓，所述仓体的一侧设置有第一多节伸缩气缸，所述仓体的另一侧设置有第二多节伸缩气缸，所述第一多节伸缩气缸的伸缩杆伸入所述储料仓内，所述第二多节伸缩气缸的伸缩杆伸入所述成型仓内，所述第一多节伸缩气缸的伸缩杆与所述第二多节伸缩气缸的伸缩杆上均设置有推板;所述储料仓的上方设置有搅拌锅，所述搅拌锅上方设置有若干原料箱，所述原料箱的上端设置有所述原料箱的进料口，所述原料箱的下端设置有所述原料箱的出料口，所述原料箱的出料口悬设于所述搅拌锅的进料口内，所述原料箱的出料口内设置有第一电磁阀，所述原料箱的下表面设置有重力传感器;所述搅拌锅的上表面中部设置有第一伸缩气缸，所述第一伸缩气缸的伸缩杆伸入所述搅拌锅内，所述第一伸缩气缸的伸缩杆的下端固定有第一电机，所述第一电机的输出轴上设置有两个轴向平行设置的光面压辊;所述搅拌锅的下表面设置有所述搅拌锅的出料口，所述搅拌锅的出料口内设置有第二电磁阀，所述搅拌锅的出料口的下方连接有所述储料仓;所述成型仓内设置有可上下移动的压板，所述压板与所述成型仓的顶板之间设置有第二伸缩气缸和限位伸缩杆，所述第二伸缩气缸的底端固定于所述成型仓的顶板上，所述第二伸缩气缸的伸缩杆上设置有所述压板，所述第二伸缩气缸的前后两侧均设置有所述限位伸缩杆，所述限位伸缩杆的一端固定于所述成型仓的顶板，所述限位伸缩杆的另一端固定于所述压板上表面;所述压板的下表面设置有若干压杆，所述成型仓的下表面设置有与所述压杆相对应的通孔，所述成型仓的下方设置有传送蜂窝成型板的传送装置，所述蜂窝成型板上设置有与所述压杆位置相对应的孔洞，所述孔洞的直径为1-2cm，所述蜂窝成型板包括第一蜂窝成型板和第二蜂窝成型板，所述第一蜂窝成型板的上表面四个角上均设置有第一导向轮，所述第一蜂窝成型板的四周壁上均设置有挡板，所述成型仓的下表面设置有导向槽，所述导向槽向所述传送装置的传送端处延伸设置有喇叭状的限位导向槽;所述传送装置包括滚轴传送带，所述成型仓的前后两侧设置有对所述第一蜂窝成型板进行限位的限位装置，所述限位装置包括固定板，所述固定板的下表面铰接有第三伸缩气缸，所述第三伸缩气缸的伸缩杆上铰接有一限位板，所述限位板的一侧铰接固定于所述成型仓的侧壁上，所述滚轴传送带的下方设置有用于承接所述成型仓掉落的多余的混料的废料箱。
进一步的，所述传送装置包括平行设置的导向杆，所述导向杆上设置有可前后移动的移动板，所述移动板的后端设置有带动所述移动板沿所述导向杆移动的驱动组件，所述移动板的上表面四个角上均设置有第二导向轮，所述第二导向轮可嵌入所述限位导向槽内，所述移动板的四个角上均设置有滑块，所述滑块套设于导向杆上，所述滑块内等距离设置有若干由所述驱动组件带动转动的第三导向轮，所述驱动组件包括固定于左侧滑块上的第二电机，所述第二电机的输出轴上设置有第一主动轮，所述第一主动轮能够沿着相应所述导向杆进行转动，并带动所述第三导向轮沿着所述导向杆移动;所述驱动组件包括左右两侧滑块上固定的同步电机，所述同步电机的输出轴上设置有第二主动轮，所述第二主动轮能够沿着所述导向杆转动，并带动所述第三导向轮沿着所述导向杆移动;所述成型仓的正下方设置有支撑座，所述支撑座上设置有定位传感器。
本发明的有益效果在于：(1)本发明专利旨在通过在污泥中添加废菌棒制备一种新型的固体燃料—污泥废菌棒衍生固体燃料，其综合燃烧特性指数增加，燃点提高，燃烬温度下降，污泥的燃烧性能得到改善，同时实现食用菌废弃菌棒的二次高效利用。更重要的是，通过燃烧彻底消除污泥和废菌棒中含有的致病细菌、药物残留物、虫卵等污染因素。
(2)目前国内外污泥处理的首选方法是干化和焚烧，这两种处理方式关键步骤是必须对污泥进行干燥脱水。污泥干燥时，其表面很快结成硬壳，犹如一层保温层，热量很难传导到内部，需要长时间烘干，干燥耗能大、效率低。废菌棒粉末吸水性强，能吸收高含水污泥中的水分，使其具备压制成型条件，故无需对污泥进行干燥处理，节约成本和时间。
(3)由于废菌棒和污泥本身具有很好的粘结性，在高速搅拌调理后废菌棒和污泥的粘性进一步增大，是一种良好粘结剂，所以可以采用冷压成型，无需加热，耗能低，能更大程度的节约和利用资源。
(4)废菌棒粉末能使成型燃料变得疏松，提高了燃料的孔隙率，同时制作成内部具有中空型蜂窝状的结构，有效增加了燃料的表面积，提高干燥效率，利于自然通风干燥和堆码。
(5)污泥废菌棒衍生固体燃料焚烧后剩下的灰渣疏松多孔，具有巨大的比表面积，吸附性能强大，可以替代价格昂贵的活性炭净化废水、废气等，从而实现污泥和废弃菌棒由污染环境的废弃物到绿色商品的转变，实现其价值提升。值得一提的是本申请所提到的污泥可以是污水处理产生的污泥。（发明人陈晖晖;尤俊;戴国栋;丘性通）
