公布日：2023.08.18
申請日：2023.03.13
分類號：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
本發明公開了一種污泥‑秸稈生物質固體燃料制備方法，屬于有機固體廢棄物處理技術領域，包括以下步驟：污泥水熱碳化處理，秸稈熱解‑酶解處理，處理后的污泥和秸稈分別脫水處理，再按比例攪拌混合后中溫碳化處理，最后加入有機粘結劑造粒、干化得到生物質固體燃料。本發明首先將污泥通過水熱碳化處理，實現污泥的減量化、無害化和穩定化，提高能量密度；秸稈通過熱解‑酶解處理，釋放有機物；處理后污泥與秸稈渣結合，再中溫碳化處理，進一步提高能量密度；最后造粒制備得到高能量密度的生物質固體燃料。本發明能夠在治理有機固體廢棄物的同時，實現對污泥和秸稈的減量化、穩定化、無害化和資源化利用。
權利要求書
1.一種污泥-秸稈生物質固體燃料制備方法，其特征在于，包括以下步驟：1)污泥在酸性催化劑作用下水熱碳化處理；2)秸稈熱解-酶解處理；3)處理后的污泥和秸稈分別脫水處理；4)脫水后的污泥和秸稈按比例攪拌混合，脫水污泥和脫水秸稈的質量比例為80:20-20:80；5)中溫碳化處理；6)加入有機粘結劑，擠壓造粒，干化得到生物質固體燃料。
2.根據權利要求1所述的污泥-秸稈生物質固體燃料制備方法，其特征在于：步驟1)中污泥水熱碳化的步驟為：11)在80-90％含水率污泥中加入酸性催化劑，酸性催化劑為硫酸和鹽酸中一種或兩種以上混合物，添加量為絕干污泥的1-3％；12)水熱碳化處理：反應條件為，溫度為160-200℃，時間為120-240min，高壓封閉環境。
3.根據權利要求1所述的污泥-秸稈生物質固體燃料制備方法，其特征在于：步驟2)中秸稈熱解-酶解處理的步驟為：21)熱解處理：秸稈破碎并按1:10的比例加水混合，并加入堿性催化劑，堿性催化劑為氫氧化鈉和氫氧化鉀中一種或兩種以上混合物，添加量為秸稈的1-3％，在溫度為120-160℃，熱解處理120-240min，高壓封閉環境；22)固液分離；23)酶解處理：固體分散在pH4-6的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液中，并加入纖維素酶，添加量為0.5-5U/g干物質，40-80℃下震蕩酶解24-72小時。
4.根據權利要求1所述的污泥-秸稈生物質固體燃料制備方法，其特征在于：步驟3)脫水處理采用板框脫水或高壓帶式脫水，脫水濾餅含水率20-40％；脫水濾餅分別為脫水污泥和脫水秸稈。
5.根據權利要求1所述的污泥-秸稈生物質固體燃料制備方法，其特征在于：步驟5)中溫炭化處理反應條件為：溫度300-400℃，時間60-120min，高壓封閉環境。
6.根據權利要求1所述的污泥-秸稈生物質固體燃料制備方法，其特征在于：步驟6)中添加的有機粘結劑是羧甲基纖維素，添加量為污泥和秸稈混合物的1-3％。
7.根據權利要求1所述的污泥-秸稈生物質固體燃料制備方法，其特征在于：制備的生物質固體燃料為圓柱狀顆粒，直徑為1-10mm，長度5-50mm，能量密度20-30MJ/kg。
8.根據權利要求1所述的污泥-秸稈生物質固體燃料制備方法，其特征在于：所述污泥指市政/工業污水處理廠污泥、河道湖泊清淤底泥和/或市政管網清溝污泥，秸稈指農業禾本植物、草本植物和/或濕地水生植物。
發明內容
本發明的目的是提供一種污泥-秸稈生物質固體燃料制備方法，旨在解決現有技術中污泥處理處置成本高、秸稈中有機質未充分利用而造成資源浪費，以及現有生物質固體燃料能量密度不高的技術問題。
為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：
一種污泥-秸稈生物質固體燃料制備方法，包括以下步驟：
1)污泥在酸性催化劑作用下水熱碳化處理；
2)秸稈熱解-酶解處理；
3)處理后的污泥和秸稈分別脫水處理；
4)脫水后的污泥和秸稈按比例攪拌混合，脫水污泥和脫水秸稈的質量比例為80:20-20:80；
5)中溫碳化處理；
6)加入有機粘結劑，擠壓造粒，干化得到生物質固體燃料。
優選的，步驟1)中污泥水熱碳化的步驟為：
11)在80-90％含水率污泥中加入酸性催化劑，酸性催化劑為硫酸和鹽酸中一種或兩種以上混合物，添加量為絕干污泥的1-3％；
12)水熱碳化處理：反應條件為，溫度為160-200℃，時間為120-240min，高壓封閉環境。
優選的，步驟2)中秸稈熱解-酶解處理的步驟為：
21)熱解處理：秸稈破碎并按1:10的比例加水混合，并加入堿性催化劑，堿性催化劑為氫氧化鈉和氫氧化鉀中一種或兩種以上混合物，添加量為秸稈的1-3％，在溫度為120-160℃，熱解處理120-240min，高壓封閉環境；
22)固液分離；
23)酶解處理：固體分散在pH4-6的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液中，并加入纖維素酶，添加量為0.5-5U/g干物質，40-80℃下震蕩酶解24-72小時。
優選的，步驟3)脫水處理采用板框脫水或高壓帶式脫水，脫水濾餅含水率20-40％；脫水濾餅分別為脫水污泥和脫水秸稈。
優選的，步驟5)中溫炭化處理反應條件為：溫度300-400℃，時間60-120min，高壓封閉環境。
優選的，步驟6)中添加的有機粘結劑是羧甲基纖維素，添加量為污泥和秸稈混合物的1-3％。
優選的，制備的生物質固體燃料為圓柱狀顆粒，直徑為1-10mm，長度5-50mm，能量密度20-30MJ/kg。
優選的，所述污泥指市政/工業污水處理廠污泥、河道湖泊清淤底泥和/或市政管網清溝污泥，秸稈指農業禾本植物、草本植物和/或濕地水生植物。
采用上述技術方案所產生的有益效果在于：與現有技術相比，本發明首先通過污泥在酸性催化劑作用下水熱碳化處理(一次能量密度提升)；秸稈在堿性催化劑作用下熱解處理，再酶解處理釋放有機物；處理后污泥和秸稈渣分別脫水處理；最后脫水后濾餅按比例攪拌混合，中溫碳化處理(二次能量密度提升)；加入有機粘結劑，擠壓造粒，干化得到生物質固體燃料。同時，污泥和秸稈的脫水濾液經過處理作為液體肥料或污水處理廠反消化碳源利用。本發明能夠在治理有機固體廢棄物的同時，實現對污泥和秸稈的減量化、穩定化、無害化和資源化利用。
（發明人：高衛民;程寒飛;張哲;冉景;朱巧紅;徐馳;李傳松）
