專利名稱：一種燃料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃料的制備方法，以及由該方法制得的燃料。
背景技術(shù)：
城市污水處理過程中和工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污泥是污泥的主要來源。我國不同規(guī)模、不同處理程度的污水處理廠有100多座，每天產(chǎn)生的污泥量約為污水處理量的
0.5-1.0體積％，據(jù)不完全統(tǒng)計，全國污水排放量為4.474X 107m3/d，污泥含水量高達(dá)90重量％，循環(huán)再利用難且又不易脫水，因此污泥處理起來非常困難，對生態(tài)環(huán)境的破壞大。尤其是木薯淀粉發(fā)酵廢水處理過程中產(chǎn)生的好氧污泥與厭氧污泥給環(huán)境帶來了巨大壓力。因此如何處理污泥特別是如何處理城市污水廠產(chǎn)出的大量污泥是一個值得深入研究的課題。目前，各國處理污泥的主要方式有填埋、焚燒、投海及農(nóng)用。但這些處理方式各有其缺點:填埋需要占用大量土地，且填埋廢氣排放等易引起二次污染；污泥焚燒能使有機(jī)物全部碳化并殺死病原體，處理量大，占地小，可最大限度地減少污泥體積，但是焚燒處理設(shè)備投資大，處理費用高，也會造成二次污染；投海處理雖然最簡單、所需費用也少，但對生態(tài)環(huán)境破壞大，各國紛紛予以禁止；污泥經(jīng)自然堆垛后可作為農(nóng)用肥料，這是一種環(huán)保經(jīng)濟(jì)的處理方式，但污泥肥料具有使用不便和肥效差等缺點，這使其無法與化肥抗衡，而且近年來人們對綠色食品要求的提高和對土壤污染的警惕，污泥肥料農(nóng)用的標(biāo)準(zhǔn)日趨苛刻，僅通過自然堆垛是很難達(dá)到農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)的，從而使得污泥用作農(nóng)業(yè)肥料難以為繼。污泥的資源化利用本身就是在節(jié)約能源和資源，并為污泥處理找到一條化害為利、變廢為寶的合理出路，從而實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會效益同步增長，因此，仍需要進(jìn)一步探究更有效的污泥處理方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中污泥的資源化利用率低的缺陷，提供一種新的燃料的制備方法及其由該方法制備而成的燃料。本發(fā)明的發(fā)明人在研究中意外發(fā)現(xiàn)，將污泥、木薯干糟、生石灰和至少能夠耐受50°C溫度的耐高溫好氧菌按特定比例混合后進(jìn)行發(fā)酵，得到含水量40重量％以下的發(fā)酵產(chǎn)物可用作發(fā)電的燃料，從而可提高污泥的資源化利用率。因此，為了實現(xiàn)上述目的，一方面，本發(fā)明提供了一種燃料的制備方法，其特征在于，所述方法包括將污泥、木薯干糟、生石灰和耐高溫好氧菌混合均勻，將得到的混合物進(jìn)行堆垛發(fā)酵直至混合物的水分含量降低至40重量％以下，其中，以所述污泥的重量為基準(zhǔn)，所述木薯干糟的添加量為30-60重量％，所述生石灰的添加量為2-10重量％，以每千克木薯干糟為基準(zhǔn)，所述耐高溫好氧菌的添加量為1.25-2.5億個，所述耐高溫好氧菌至少能夠耐受的溫度為50°C。另一方面，本發(fā)明提供了一種由上述方法制備而成的燃料。本發(fā)明提供的燃料，燃燒熱量為1500_1850MJ/kg，可用于發(fā)電，本發(fā)明提供的燃料的制備方法及其由該方法制備的燃料，解決了污泥資源化利用難的問題，為解決生物燃料不足、改善生態(tài)環(huán)境、減少環(huán)境污染、促進(jìn)生物燃料產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等提供了有效途徑，具有廣闊的應(yīng)用前景，具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式
部分予以詳細(xì)說明。
具體實施例方式以下對本發(fā)明的具體實施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實施方式
僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。一方面，本發(fā)明提供了一種燃料的制備方法，該方法包括將污泥、木薯干糟、生石灰和耐高溫好氧菌混合均勻，將得到的混合物進(jìn)行堆垛發(fā)酵直至混合物的水分含量降低至40重量％以下，其中，以污泥的重量為基準(zhǔn)，木薯干糟的添加量為30-60重量％，生石灰的添加量為2-10重量％，以每千克木薯干糟為基準(zhǔn)，耐高溫好氧菌的添加量為1.25-2.5億個，耐高溫好氧菌至少能夠耐受的溫度為50°C。本發(fā)明中，將得到的混合物進(jìn)行堆垛發(fā)酵直至混合物的水分含量降低至40重量％以下,例如30-40重量％。根據(jù)本發(fā)明，盡管將污泥、木薯干糟、生石灰和耐高溫好氧菌混合均勻，將得到的混合物進(jìn)行堆垛發(fā)酵直至混合物的水分含量降低至40重量％以下，其中，以污泥的重量為基準(zhǔn)，木薯干糟的添加量為30-60重量％，生石灰的添加量為2-10重量％，以每千克木薯干糟為基準(zhǔn)，耐高溫好氧菌的添加量為1.25-2.5億個，耐高溫好氧菌至少能夠耐受的溫度為50°C，即可實現(xiàn)本發(fā)明的目的，即可將污泥制成燃料，提高污泥的資源化利用率。但優(yōu)選情況下，以每千克木薯干糟為基準(zhǔn)，耐高溫好氧菌的添加量為1.5-2億個，更有利于污泥的發(fā)酵。本發(fā)明中，耐高溫好氧菌至少能夠耐受的溫度為50°C即可，但為了更有利于污泥的發(fā)酵，優(yōu)選情況下，耐高溫好氧菌的最佳生長溫度為50-70°C ;進(jìn)一步優(yōu)選情況下，耐高溫好氧菌為芽抱桿菌(Bacillus)、酵母菌(Saccharomycetes)和木霉菌(Trichoderma)中的一種或多種。芽孢桿菌例如可以 為枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)或納豆芽孢桿菌(Bacillus natto)。本發(fā)明中，以污泥的重量為基準(zhǔn)，木薯干糟的添加量優(yōu)選為40-60重量％，生石灰的添加量優(yōu)選為3-5重量％。本發(fā)明中，污泥可以為城市污水處理廠或工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物，優(yōu)選情況下，污泥為淀粉質(zhì)原料發(fā)酵后產(chǎn)生的好氧污泥、淀粉質(zhì)原料發(fā)酵后產(chǎn)生的厭氧污泥及城市污泥中的一種或多種，一般情況下，污泥的含水量為86-90重量％。本發(fā)明中，木薯干糟為木薯濕糟經(jīng)過干燥機(jī)干燥后的物料，木薯干糟的含水量優(yōu)選為30-60重量％，進(jìn)一步優(yōu)選為40-50重量％。木薯濕糟為木薯發(fā)酵制備乙醇過程中，木薯經(jīng)粉碎、液化、糖化、發(fā)酵后得到的醪糟，木薯濕糟含水量較高，一般為77-80重量％。本發(fā)明中，將污泥、木薯干糟、生石灰和耐高溫好氧菌混合均勻的方式可以采用本領(lǐng)域常用的各種方式，例如可以將各種物料一起添加混合均勻，也可以先將其中的某幾種物料混合均勻后再添加其余的物料混合均勻。但本發(fā)明的發(fā)明人在研究中意外發(fā)現(xiàn)，先將污泥和生石灰混合均勻后，再與木薯干糟和耐高溫好氧菌混合均勻，可縮短發(fā)酵時間。根據(jù)本發(fā)明，堆垛發(fā)酵可以在較寬泛的條件下進(jìn)行，只要使發(fā)酵后混合物的水分降至40重量％以下即可，一般情況下，可以通過翻垛、打孔、選擇合適的遮蓋物或利用鼓風(fēng)機(jī)來控制堆垛發(fā)酵所需的氧氣含量及溫度，優(yōu)選情況下，堆垛發(fā)酵條件包括通過通風(fēng)或間歇式翻垛方式使溫度保持在50-70°C。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在上述優(yōu)選的堆垛發(fā)酵條件下進(jìn)行堆垛發(fā)酵有利于進(jìn)一步提高污泥脫水速度，減少污泥堆垛發(fā)酵周期，采用上述優(yōu)選的堆垛發(fā)酵條件只要堆垛發(fā)酵5-7天即可得到水分含量為40重量％以下的產(chǎn)物。另一方面，本發(fā)明還提供了一種由上述方法制備而成的燃料。本發(fā)明中，由上述方法制備而成的燃料的含水量為40重量％以下，例如30-40重量％，燃燒熱量為1500-1850MJ/kg。本發(fā)明中，燃燒熱量是指完全燃燒Ikg燃料所釋放的熱量。 在實際使用時，本發(fā)明的燃料可以單獨使用，也可以與煤等燃料混合后使用。以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。另外需要說明的是，在上述具體實施方式
中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
實施例以下的實施例將對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但并不因此限制本發(fā)明。在下述實施例和對比例中:含水量采用有機(jī)肥料NY 525-2002的方法測定。燃燒熱量采用GB-T213-2003的方法測定。實施例1該實施例用于說明本發(fā)明提供的燃料的制備方法及其制備而成的燃料。將100重量份的污泥(含水量87重量％ )和4重量份的生石灰混合均勻，然后再添加50重量份的木薯干糟(含水量45重量％ )和枯草芽孢桿菌(廣州市華元生物科技有限公司)，以每千克木薯干糟為基準(zhǔn)，枯草芽孢桿菌的添加量為1.8億個，混合均勻后堆成立體梯形垛(上底面面積為I X 2m2，下底面面積為2 X 3m2，高為Im)進(jìn)行堆垛發(fā)酵，每天翻垛3次以保持堆垛溫度為60°C左右，當(dāng)堆垛物料的含水量為35重量％時，停止翻垛，得到燃料，記錄發(fā)酵時間為6天，測定該燃料的燃燒熱量為1670MJ/kg。實施例2該實施例用于說明本發(fā)明提供的燃料的制備方法及其制備而成的燃料。
將100重量份的污泥(含水量86重量％ )和3重量份的生石灰混合均勻，然后再添加60重量份的木薯干糟(含水量40重量％ )和納豆芽孢桿菌(廣州市華元生物科技有限公司)，以每千克木薯干糟為基準(zhǔn)，納豆芽孢桿菌的添加量為2億個，混合均勻后堆成立體梯形垛(上底面面積為1.5 X 2m2，下底面面積為2.5 X 3m2，高為0.Sm)進(jìn)行堆垛發(fā)酵，每天翻垛2次以保持堆垛溫度為60°C左右，當(dāng)堆垛物料的含水量為30重量％時，停止翻垛，得至備料，記錄發(fā)酵時間為7天，測定該燃料的燃燒熱量為1830MJ/kg。
實施例3該實施例用于說明本發(fā)明提供的燃料的制備方法及其制備而成的燃料。將100重量份的污泥(含水量86重量％ )和5重量份的生石灰混合均勻，然后再添加40重量份的木薯干糟(含水量50重量％ )和木霉菌(廣州市華元生物科技有限公司)，以每千克木薯干糟為基準(zhǔn)，木霉菌的添加量為1.5億個，混合均勻后堆成立體梯形垛(上底面面積為1.5X2.5m2，下底面面積為2.5X3.5m2，高為1.2m)進(jìn)行堆垛發(fā)酵,每天翻垛4次以保持堆垛溫度為60°C左右，當(dāng)堆垛物料的含水量為40重量％時，停止翻垛，得到燃料，記錄發(fā)酵時間為5天，測定該燃料的燃燒熱量為1587MJ/kg。本發(fā)明提供的燃料，燃燒熱量為1500_1850MJ/kg，可用于發(fā)電，本發(fā)明提供的燃料的制備方法及其由該方法制備的燃料，解決了污泥資源化利用難的問題，為解決生物燃料不足、改善生態(tài)環(huán)境、減少環(huán)境污染、促進(jìn)生物燃料產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等提供了有效途徑，具有廣闊的應(yīng)用前景，具有 重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
權(quán)利要求
1.一種燃料的制備方法，其特征在于，所述方法包括將污泥、木薯干糟、生石灰和耐高溫好氧菌混合均勻，將得到的混合物進(jìn)行堆垛發(fā)酵直至混合物的水分含量降低至40重量％以下，其中，以所述污泥的重量為基準(zhǔn)，所述木薯干糟的添加量為30-60重量％，所述生石灰的添加量為2-10重量％，以每千克木薯干糟為基準(zhǔn)，所述耐高溫好氧菌的添加量為1.25-2.5億個，所述耐高溫好氧菌至少能夠耐受的溫度為50°C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，以每千克木薯干糟為基準(zhǔn)，所述耐高溫好氧菌的添加量為1.5-2億個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述耐高溫好氧菌的最佳生長溫度為50-70。。。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的方法，其中，所述耐高溫好氧菌為芽孢桿菌(Bacillus)、酵母菌(Saccharomycetes)和木霉菌(Trichoderma)中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的方法，其中，以所述污泥的重量為基準(zhǔn)，所述木薯干糟的添加量為40-60重量*%，所述生石灰的添加量為3-5重量％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項所述的方法，其中，所述污泥為淀粉質(zhì)原料發(fā)酵后產(chǎn)生的好氧污泥、淀粉質(zhì)原料發(fā)酵后產(chǎn)生的厭氧污泥及城市污泥中的一種或多種，污泥的含水量為86-90重量％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項所述的方法，其中，所述木薯干糟的含水量為30-60重量％，優(yōu)選為40-50重量％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項所述的方法，其中，將污泥、木薯干糟、生石灰和耐高溫好氧菌混合均勻的方式為，先 將污泥和生石灰混合均勻后，再與木薯干糟和耐高溫好氧菌混合均勻。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任意一項所述的方法，其中，所述堆垛發(fā)酵條件包括通過通風(fēng)或間歇式翻垛方式使溫度保持在50-70°C。
10.一種由權(quán)利要求1-9中任意一項所述的方法制備而成的燃料。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃料，其中，所述燃料的含水量為40重量％以下，燃燒熱量為 1500-1850MJ/kg。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種燃料的制備方法，其特征在于，所述方法包括將污泥、木薯干糟、生石灰和耐高溫好氧菌混合均勻，將得到的混合物進(jìn)行堆垛發(fā)酵直至混合物的水分含量降低至40重量％以下，其中，以所述污泥的重量為基準(zhǔn)，所述木薯干糟的添加量為30-60重量％，所述生石灰的添加量為2-10重量％，以每千克木薯干糟為基準(zhǔn)，所述耐高溫好氧菌的添加量為1.25-2.5億個，所述耐高溫好氧菌至少能夠耐受的溫度為50℃。本發(fā)明還提供了一種由上述方法制得的燃料。本發(fā)明提供的燃料的制備方法及其由該方法制備的燃料，解決了污泥資源化利用難的問題，具有廣闊的應(yīng)用前景，具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
文檔編號C02F11/02GK103184088SQ201110458260
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者鄧立康, 凌成金, 黃加軍, 杜金寶, 王利 申請人:中糧集團(tuán)有限公司, 廣西中糧生物質(zhì)能源有限公司