[发明专利]基于污泥-秸秆-原煤的生物质燃料及其制备方法和燃料炉渣的应用

说明书

技术领域

本发明属于环境保护类固体废弃物资源化利用技术领域，更具体地说，涉及一种基于污泥-秸秆-原煤的生物质燃料及其制备方法，以及该生物质燃料燃烧后炉渣的应用。

背景技术

现代化城市的市政设施服务水平的日益提高以及城市人口的增加，使得城市生活污水的排放量也日益增多，导致在城市污水的处理过程中产生大量的污泥。污水污泥是一种由有机残片、微生物、无机颗粒、胶体等组成的非均质体，污泥含有有毒有机物、致病微生物和重金属，会对环境产生严重危害，随着污泥产量的急剧增加，污泥的处置越来越受到人们的重视。

环境和能源的迫切要求使研究者开始重视对污泥的处理，常采用燃烧和热解来对其进行处理。由于纯泥的热值较低，直接将其作为燃料既不易稳定燃烧，燃烧产生的热量也难以满足工业锅炉供热和发电的需求。通过将泥和煤混合以此作为一种燃料，既可以达到保护环境的目的，同时又开辟了一条节约能源、提高经济效益的合理途径。

污泥焚烧与堆肥等其他方法相比具有突出的优点：焚烧可以大大减少污泥的体积和重量（焚烧后体积可减少90%以上），因而最终需要处理的物质很少不存在重金属离子的问题，有时焚烧灰可制成有用的产品，是相对比较安全的一种污泥处置方式；污泥处理的速度快，占地面积小，不需要长期储存；污泥可就地焚烧，不需要长距离运输；可以回收能量用于供热或发电；采用先进的焚烧设备可实现很低的二次污染等等。污泥焚烧是最“彻底”的污泥处理方式，在欧洲、美国、日本等发达国家应用较多，它以处理速度快，减量化程度高，能源再利用等突出特点而著称。

由于污泥中含有丰富的有机物，本身就有一定的热值，因此将污泥与煤混合进行混合燃烧用于发电是污泥焚烧研究的一个热点。污泥混合燃烧是指将污泥与其它可燃物混合进行燃烧，既充分利用了污泥的热值，又达到了节省能源的目的。污泥的混合对象主要为燃煤、可燃固体废弃物秸秆等。

中国专利申请号CN 201010169094.7，申请日为2010年5月14日，发明创造名称为：秸秆复合燃料制造方法及秸秆复合燃料，该申请案将处理所得的秸秆原料、煤粉原料和造纸污泥原料按照重量比为7：1. 5：1. 5进行混合及搅拌，以形成原料混合物，压制成型即得秸秆复合燃料。该申请案的混合比例不尽合理，且采用的是造纸污泥，其燃烧炉渣无法形成高吸附能力的水处理磷聚填料。

此外，中国专利申请号CN 201010270995.5，申请日为2010年9月3日，发明创造名称为：一种污泥秸秆生物质燃料的制备方法，该申请案将污泥和煤粒先混合脱水，再与秸秆混合造粒成型。该申请案的混合脱水需要过滤，操作复杂，成本过高，且不能稳定污泥中的重金属离子，不便于室外堆存，易产生二次污染。

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明针对现有污泥-秸秆-原煤混合燃烧技术中原料脱水时间长，运输过程中可能存在的重金属浸出，且其炉渣不能资源化利用的问题，提供了一种基于污泥-秸秆-原煤的生物质燃料及其制备方法，本发明筛选特定的污泥，并通过添加少量生石灰石杀菌脱水，利用秸秆和污泥混合堆肥的初步降低含水率，秸秆降解腐殖质钝化和生石灰石遇水产生OH^-均可固化污泥中重金属含量，利于污泥-秸秆混合物的储存与运输；污泥-秸秆混合物再与原煤混合压制成型，添加生石灰石后协同污泥中CaO、Al₂O₃、Fe₂O₃和NaCl含量高的特性，可固化削减混合燃料焚烧过程中SO₂的释放，而燃烧后炉渣中因Ca、Al和Fe含量高，提升对污水中的磷吸附能力，使得燃料炉渣可在污水处理过程中作为除磷剂应用或者作为人工湿地填料应用。

技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的基于污泥-秸秆-原煤的生物质燃料，所述的生物质燃料以污泥、秸秆和原煤为骨料混合压制成型，其污泥、秸秆、原煤的质量比为1~3：1~3：3，其中，所述的污泥是采用铝盐混凝剂应用后的脱水污泥，其中铝的氧化物以Al₂O₃计质量百分含量不低于5%，污泥的含水率低于70%，上述的污泥中是通过添加生石灰石预处理过的，其中生石灰石占污泥的质量百分比为1~3%；所述的秸秆的含水率低于60%，且其粒度粉碎为小于2.00 cm；所述的原煤燃烧热值不低于25000千焦/公斤。

优选地，所述的污泥、秸秆、原煤的质量比为1：1：1。