專利名稱：：垃圾滲瀝液為原料制備的生物炭漿及其制備工藝的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種垃圾滲瀝液為原料制備的生物炭漿及其制備工藝。
背景技術：
：城市垃圾污染是環(huán)境問題的另一個難題。隨著生活水平的提高，城市垃圾數(shù)量、城市污水排放量迅猛增長，城市排放的污水經(jīng)過污水處理廠的處理產(chǎn)生大量的有機污泥及垃圾填埋場產(chǎn)生的垃圾滲瀝液已成為城市急需解決的、突出的環(huán)境問題；在目前所應用的垃圾滲瀝液處理工藝中，大部分采用生物法處理，但由于垃圾滲瀝液中C0D—般在10000-20000mg/l左右，同時懸浮物、氨氮濃度也相當高。另一方面，由于垃圾滲瀝液中B0D/C0D比值低，可生化性差，生物處理效率不高。填埋場填埋年限達到一定時間后，垃圾滲瀝液的水質將發(fā)生很大的變化，滲瀝液可生化性將變得更差，COD濃度更高，在這種情況下，生物菌無法適應，并最終導致全部死亡，整個處理系統(tǒng)完全失敗。遇到下雨季節(jié)，垃圾填埋場的滲濾液大量外排，流入城市管網(wǎng)，對城市整體污染較大。處理垃圾滲瀝液的投資運行成本極高，一般每噸垃圾滲瀝液的投資達到3-5萬元，運行費用在50元/噸以上。國家在2008年對垃圾填埋場進行了標準修改，要求垃圾滲濾液排放濃度在100mg/L以下，更是增加了垃圾滲濾液投資和運行成本。因此，垃圾滲濾液的處理必須尋找新的出路。眾所周知，能源已成為經(jīng)濟社會發(fā)展的重要制約因素之一，近年來，能源價格瞬息萬變，國內煤、電、油供應矛盾日趨加重，經(jīng)濟發(fā)展與資源環(huán)境的矛盾日益尖銳，節(jié)能減排意義重大，任務艱巨；資源匱乏及環(huán)境惡化是當今世界各國面臨的重大問題，各種污染對地球環(huán)境的損害日益嚴重；人類只有盡快擺脫對天然礦物燃料的依賴，合理開發(fā)利用再生能源，在此背景下，生物炭應運而生，生物炭作為一種新生的潔凈能源之一，逐漸得到人們的認可和接收，但由于現(xiàn)有技術的不完善，利用生物炭替代傳統(tǒng)燃料的難度較大，因而尚未得到廣泛應用。
發(fā)明內容本發(fā)明所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種節(jié)能減排與環(huán)境治理相結合的、燃燒成本較低的垃圾滲瀝液為原料制備的生物炭漿及其制備工藝。本發(fā)明所述的垃圾滲瀝液為原料制備的生物炭漿所采用的技術方案是按重量百分比，所述垃圾滲瀝液為原料制備的生物質炭漿包括以下組分生物炭40%55%垃圾滲瀝液25%40%甲醇16%20%高溫砂1%2%添加劑0.3%1.2%。所述添加劑包括分散劑和穩(wěn)定劑。按重量百分比，所述垃圾滲瀝液為原料制備的生物質炭漿的組分為生物炭40%垃圾滲瀝液38%甲醇20%高溫砂1%3添加劑1%。按重量百分比，所述垃圾滲瀝液為原料制備的生物質炭漿的組分還可以是生物炭53%垃圾滲瀝液28%甲醇16%高溫砂2%添加劑1%。按重量百分比，所述垃圾滲瀝液為原料制備的生物質炭漿還包括以下組分生活污泥1%10%。按重量百分比，所述垃圾滲瀝液為原料制備的生物質炭漿添加生活污泥后的組分為生物炭45%垃圾滲瀝液30%甲醇18%高溫砂1.5%生活污泥5%添加劑0.5%。按重量百分比，所述垃圾滲瀝液為原料制備的生物質炭漿添加生活污泥后的組分還可以是生物炭48%垃圾滲瀝液25%甲醇17%高溫砂1.5%生活污泥8%添加劑0.5%。本發(fā)明所述的垃圾滲瀝液為原料制備的生物質炭漿的制備工藝所采用的技術方案是將所需份量的生物炭、生活污泥、高溫砂輸送至喂料機構內，同時計量投加垃圾滲瀝液及添加劑混合經(jīng)一級粉碎后，再次計量投加所述添加劑并計量加入甲醇進行二級粉碎，然后進入均化池，均化后經(jīng)過過濾器進行過濾，過濾后得到成品生物炭漿，裝入儲罐。優(yōu)化地，所述垃圾滲瀝液為原料制備的生物質炭漿的制備工藝中，將所需份量的生物炭、高溫砂輸送至喂料機構的同時，計量加入生活污泥。所述一級粉碎采用滾筒式磨機研磨粉碎；所述二級粉碎采用行星磨機研磨粉碎。在實際應用中，所述一級粉碎、二級粉碎還可采用其他磨機。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明所述的垃圾滲瀝液為原料制備的生物炭漿有效利用了垃圾滲瀝液及生物炭為生物炭漿的生產(chǎn)原料制備生物質能燃料，以作為新型潔凈能源進行代油燃燒，生物炭漿作為一種生物質能燃料其與煤炭、石油等礦物能源相比，硫、氮含量低，灰份低，充分燃燒后煙塵排放可達到格林曼黑度0級、含硫氧化物和含氮氧化物排放量很低且生物質燃燒過程具有二氧化碳零排放的特點，顯著、有效地達到節(jié)能減排的目的。垃圾滲瀝液為原料制備的生物炭漿的特性指標<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>且本發(fā)明提供的垃圾滲瀝液為原料制備的生物炭漿具有良好的穩(wěn)定性和流變性，易于裝卸、儲存、管道輸送及霧化和流化懸浮燃燒?？蓮V泛用于工業(yè)鍋爐、工業(yè)窯爐、垃圾電廠的代油燃燒。本發(fā)明提供的垃圾滲瀝液為原料制備的生物炭漿在燃燒過程中，溫度達IOO(TC以上，因而在燃燒過程中能夠有效降解垃圾滲瀝液中的二噁英等有害物質，減少對環(huán)境的二次污染(在大于85(TC的溫度環(huán)境下，燃燒時間大于2秒，二噁英可分解為C02和H20)。并且由于垃圾滲瀝液為原料制備的生物炭漿的灰分一般不大于3%，因此燃燒后產(chǎn)生微量廢渣是很好的鉀肥，可用于農(nóng)業(yè)肥田，實現(xiàn)變廢為寶的目的，使資源得到更充分、有效的利用。從經(jīng)濟角度考慮，生物炭漿與燃油對比，其經(jīng)濟成本比工業(yè)柴油節(jié)約40%、比天然氣節(jié)約22%。因此，使用生物炭漿可大幅降低企業(yè)的燃料成本。具體對比數(shù)據(jù)參考下表4噸/小時工業(yè)鍋爐運行成本比較表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>2.5噸左右的生物炭漿可替代1噸重油或柴油且燃燒效率大于98%，達到燃油同等水平。本發(fā)明所述生物炭是由農(nóng)林生物廢棄物(如農(nóng)作物桔桿等)經(jīng)炭化工藝制取的，目前利用農(nóng)林生物廢棄物制取生物炭的技術已逐漸成熟，市場上亦可購得成品生物炭，而我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)林資源豐富，據(jù)有關部門統(tǒng)計每年農(nóng)作物桔桿等剩余物為100億噸左右，其中僅有20%30%剩余物被利用；其余作為垃圾被扔掉，就樹枝、鋸末、稻殼、農(nóng)作物各類桔桿也有十幾億噸被扔掉；按生物質炭2:1比例計算就有幾億噸的新能源原料產(chǎn)生。生物質能是人類利用最早的能源之一，具有分布廣、可再生、成本低等優(yōu)點，是一種理想的可再生資源。生物質能間接來自太陽能，是取之不盡，用之不竭的，生物質能源與煤炭、石油等礦物能源相比，硫、氮含量低，灰份低，充分燃燒后煙塵、含硫氧化物和含氮氧化物排放量很低；且生物質燃燒過程具有二氧化碳零排放的特點。我國是人口眾多的農(nóng)業(yè)國家，生物質能在我國的能源結構中占有相當重要的地位，尤其在廣大農(nóng)村地區(qū)，生物質能曾經(jīng)是最重要的能源。長期以來，大多數(shù)生物質能的利用以直接燃燒為主，造成了大量的煙塵排放和余灰的堆積，成為阻礙農(nóng)村經(jīng)濟和社會進步的重要因素之一。隨著科學技術的發(fā)展和進步，生物質能可通過各種轉換技術高效的加以利用，以代替煤炭、石油和天然氣等礦物燃料。所以，開發(fā)和利用生物質能源，對實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、保障國家能源安全、改善生存環(huán)境和減少二氧化碳都具有重要作用和實際意義。本發(fā)明提供的生物炭漿利用水煤漿技術的合成原理將農(nóng)林廢棄物制取的生物炭和垃圾滲濾液等進行有機合成，合成后的燃料具有低灰、低硫、二氧化碳零排放等特點，既解決了環(huán)保問題，又是較好的替代工業(yè)燃油產(chǎn)品。生物炭的來源主要是農(nóng)林廢棄物，這方面市場資源廣闊，可就近購置生物炭原料，方便快捷，且供應穩(wěn)定，價格低廉。本發(fā)明中，還可計量添加生活污泥作為生物炭漿的組份之一，從而進一步加大了環(huán)境治理的力度，綜上所述，本發(fā)明的突出優(yōu)點表現(xiàn)有1)本發(fā)明具有良好的生態(tài)效益利用城市生活污泥和垃圾填埋場的垃圾滲瀝液為原料生產(chǎn)生物炭漿，可減少水污染和有效降解二噁英等有害物質，從而減少對環(huán)境的二次污染。同時，節(jié)省了大額的由于處理生活污泥和垃圾滲濾液而投入的費用，達到了減量化、無害化、資源化的政策要求。2)本發(fā)明具有良好的社會效益充分、有效利用農(nóng)林廢棄物等生物能源產(chǎn)業(yè)屬于國家鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。本發(fā)明有良好的環(huán)保優(yōu)勢、節(jié)能優(yōu)勢及安全優(yōu)勢，能夠有效改善當?shù)丨h(huán)境，節(jié)約能源，對促進建設資源節(jié)約、環(huán)境友好型社會起到很好的示范作用。3)本發(fā)明具有良好的經(jīng)濟效益本發(fā)明提供的生物炭漿是代油燃料，同油相比具有較好的性價比，利潤空間較大，同時對用戶能夠節(jié)約燃料成本，無論對自身還是用戶均具有良好的經(jīng)濟效益。目前工業(yè)柴油的價格在6000元/噸左右，生物炭漿經(jīng)核算成本后的預計市場價格在1400-1600元/噸左右，按當量熱值2.5噸植物炭等于1噸工業(yè)柴油計，生物炭漿和工業(yè)柴油每噸價差為2500元左右，因此生物炭成本降低優(yōu)勢是明顯的。生物炭漿成漿過程中，所述垃圾滲瀝液中的腐植酸類物質有助于生物炭漿中生物炭顆粒的進一步分散和穩(wěn)定，因此，采用垃圾滲瀝液替代普通水不僅可節(jié)約凈水資源，還可以增進和改善生物炭漿的流變特性及在一定程度上減少添加劑的使用量，進一步降低生物炭漿的制備成本。本發(fā)明所述垃圾滲瀝液為原料制備的生物炭漿的制備工藝中，采用多級粉碎研磨，并且利用滾筒式磨機與行星磨機相結合，確保各種原料充分混合，并得到大小合適的級配，確保生物炭漿具備優(yōu)良的燃燒性能。具體實施例方式實施例一本發(fā)明所述垃圾滲瀝液為原料制備的生物炭漿，按重量百分比，其包括以下組分生物炭40%垃圾滲瀝液38%甲醇20%高溫砂1%添加劑1%。。上述垃圾滲瀝液為原料制備的生物炭漿的制備工藝是將上述百分比含量的生物炭、高溫砂輸送至喂料機構內，同時通過電腦計配系統(tǒng)計量投加垃圾滲瀝液及添加劑混合經(jīng)滾筒式磨機進行一級研磨粉碎后，再次計量投加所述添加劑并計量加入甲醇經(jīng)行星式磨機進行二級研磨粉碎，然后進入均化池，均化后經(jīng)過過濾器進行過濾，過濾后得到成品生物炭漿，裝入儲罐。所述一級粉碎的滾筒式磨機為2艙室配置，擔負待加工物料的粗粉碎工作，所述滾筒式磨機生產(chǎn)能力1520噸/小時，裝機容量250Kw，進料粒度010mm，粗漿粒度50目。所述二級粉碎的行星式磨機通過行星運動使艙內研磨體產(chǎn)生的離心力使研磨體之間發(fā)生對搓，達到待加工物料的超細粉碎加工，所述行星式磨機生產(chǎn)能力1520噸/小時，裝機容量180Kw，進料粒度03mm，細漿粒度200目篩余小于15%。本實施例中，所述生物炭由農(nóng)林廢棄物如樹枝、鋸末、稻殼、農(nóng)作物各類桔桿經(jīng)炭化工藝制得，其制備工藝為在反應池中常壓條件下，采用熱化學轉化法，輔以微量炭化粉多元催化，升溫100-500度的農(nóng)林廢棄物，遇到炭化粉馬上升溫100倍，使炭化粉與秸稈接觸部分產(chǎn)生10000-50000度高溫從秸稈中穿過，使秸稈快速閃電式裂解成炭，秸稈不充分燃燒，成炭率高達50-75%，灰份少，平均含硫量3.8%。。農(nóng)林廢棄物炭化后形成的生物炭最大的特點孔隙率比較大，吸濕性比較強，給生物炭漿的成漿性帶來較大影響。將化學助劑與生物炭粉混合反應，促使其在一定程度上改性，保證生物炭原料的燃燒特性，使生物炭漿燃燒時更穩(wěn)定。本發(fā)明中所述高溫砂的作用是提高生物炭的灰溶點，防止生物炭結渣，影響成漿效果；本發(fā)明所需的高溫砂可由高溫砂的生產(chǎn)供應商提供。所述甲醇的作用是提高生物炭漿的熱值，以確保生物炭漿具備較好的燃燒性能。本實施例中，所述添加劑為分散劑及穩(wěn)定劑。由于生物炭粉是一種由有機物構成的復雜復合物，與水的界面相容性較差，因此很難在水中穩(wěn)定分散。生物炭漿中則通過分散劑將平均粒度在74um的生物炭顆粒在垃圾滲瀝液中均勻的分散開，形成均質的液態(tài)流體物質，即生物炭漿；該分散劑實際上是一種界面改性劑，其原理是在每粒生物炭顆粒的表面形成一個包膜，改善其和水的相容性，使原先的生物炭/水界面張力被分散劑/水界面張力所取代。該包膜表面具有3個特點，一是增加增加顆粒表面電性(電荷穩(wěn)定)，二是在顆粒表面形成空間阻礙，(位阻穩(wěn)定)，三是避免顆粒靠近(自由穩(wěn)定)，形成顆粒間的均勻分散。目前，該分散劑主要有腐植酸系列、萘系列、木質素系列及高分子系列等。由于垃圾滲瀝液本身的特性是含有一定量的大分子結構的腐植酸類物質，而這類物質本身也屬于表面活性劑的一種，即有一定的分散作用。由于分散劑的時效性，在一定時候生物炭漿會發(fā)生軟沉淀和硬沉淀，不再具備流體狀態(tài)而失效，對此，為防止失效，通常采取定時攪拌和添加穩(wěn)定劑的做法，該穩(wěn)定劑為本領域常規(guī)和常用的穩(wěn)定劑。實施例二本實施例中，所述垃圾滲瀝液為原料制備的生物炭漿，按重量百分比，其包括以下組分生物炭53%垃圾滲瀝液28%甲醇16%高溫砂2%添加劑1%。本實施例的制備工藝及其他特征與實施例一一致。組分實施例三本實施例中，所述垃圾滲瀝液為原料制備的生物炭漿，按重量百分比，其包括以下生物炭45%垃圾滲瀝液30%甲醇18%高溫砂1.5%生活污泥5%添加劑0.5%。與實施例一相比，本實施中加入了適量生活污泥，根據(jù)城市污水處理廠排放的污泥分析，初沉污泥有機物含量在55-70%之間，活性污泥有機物含量在70-85%之間，該類污泥粒度細，有機物熱值在2200-4000大卡/公斤干污泥，具體指標見下表。生活污泥特性數(shù)據(jù)表水分灰分揮發(fā)分固定碳熱值2200-4100Kcal〉70%<11%〉70%〉12%/kg因此，污泥所含的有機物一般均有較高的熱值，但是由于大量水分的存在，使得這部分熱值無法得到利用。如果將污泥替代一部分生物炭粉制成生物炭漿，燃燒是可能的。本實施例述垃圾滲瀝液為原料制備的生物炭漿的制備工藝是將上述百分比含量的生物炭、高溫砂輸送至喂料機構內，并同時將生活污泥計量輸送至喂料機構內，同時通過電腦計配系統(tǒng)計量投加垃圾滲瀝液及添加劑混合經(jīng)滾筒式磨機進行一級研磨粉碎后，再次計量投加所述添加劑并計量加入甲醇經(jīng)行星式磨機進行二級研磨粉碎，然后進入均化池，均化后經(jīng)過過濾器進行過濾，過濾后得到成品生物炭漿，裝入儲罐。實施例四本實施例中，所述垃圾滲瀝液為原料制備的生物炭漿，按重量百分比，其包括以下組分:組分:生物炭48%垃圾滲瀝液25%甲醇17%高溫砂1.5%生活污泥8%添加劑0.5%。本實施例的制備工藝及其他特征與實施例三相同。實施例五本實施例中，所述垃圾滲瀝液為原料制備的生物炭漿，按重量百分比，其包括以下生物炭甲醇生活污泥造紙黑液48%17%3%5%。垃圾滲瀝液高溫砂添加劑25%1.5%0.5%與實施例四相比，本實施中加入了適量造紙黑液，造紙廠在造紙時，將造紙原料如8木料等蒸煮粉碎漂白制成紙漿的過程中所產(chǎn)生的廢水即為所述造紙黑液，造紙黑液作為一種有機廢水，如果將其任意排放，必然對環(huán)境造成污染，而造紙黑液中含有大量木質素及半纖維素等物質，其中木質素可起分散作用，因此，本實施例中，將所述造紙黑液作為生物炭漿的原料之一，變廢為寶，使造紙黑液得到有效利用，更進一步加大了對環(huán)境的治理力度。本實施例述垃圾滲瀝液為原料制備的生物炭漿的制備工藝中，將所述造紙黑液與所述垃圾滲瀝液同時計量添加，其他特征與實施例四相同。權利要求一種垃圾滲瀝液為原料制備的生物炭漿，其特征在于按重量百分比，所述垃圾滲瀝液為原料制備的生物質炭漿包括以下組分生物炭40％～55％垃圾滲瀝液25％～40％甲醇16％～20％高溫砂1％～2％添加劑0.3％～1.2％。2.根據(jù)權利要求1所述的垃圾滲瀝液為原料制備的生物炭漿，其特征在于所述添加劑包括分散劑和穩(wěn)定劑。3.根據(jù)權利要求1或2所述的垃圾滲瀝液為原料制備的生物炭漿，其特征在于按重量百分比，所述垃圾滲瀝液為原料制備的生物質炭漿還包括以下組分生活污泥1%10%。4.根據(jù)權利要求1或2所述的垃圾滲瀝液為原料制備的生物炭漿，其特征在于按重量百分比，所述垃圾滲瀝液為原料制備的生物質炭漿包括以下組分生物炭40%垃圾滲瀝液38%甲醇20%高溫砂1%添加劑1%。5.根據(jù)權利要求1或2所述的垃圾滲瀝液為原料制備的生物炭漿，其特征在于按重量百分比，所述垃圾滲瀝液為原料制備的生物質炭漿包括以下組分生物炭53%垃圾滲瀝液28%甲醇16%高溫砂2%添加劑1%。6.根據(jù)權利要求3所述的垃圾滲瀝液為原料制備的生物炭漿，其特征在于按重量百分比，所述垃圾滲瀝液為原料制備的生物質炭漿包括以下組分生物炭45%垃圾滲瀝液30%甲醇18%高溫砂1.5%生活污泥5%添加劑0.5%。7.根據(jù)權利要求3所述的垃圾滲瀝液為原料制備的生物炭漿，其特征在于按重量百分比，所述垃圾滲瀝液為原料制備的生物質炭漿包括以下組分生物炭48%垃圾滲瀝液25%甲醇17%高溫砂1.5%生活污泥8%添加劑0.5%。8.—種權利要求1所述垃圾滲瀝液為原料制備的生物炭漿的制備工藝，其特征在于將所需份量的生物炭、高溫砂輸送至喂料機構內，同時計量投加垃圾滲瀝液及添加劑混合經(jīng)一級粉碎后，再次計量投加所述添加劑并計量加入甲醇進行二級粉碎，然后進入均化池，均化后經(jīng)過過濾器進行過濾，過濾后得到成品生物炭漿，裝入儲罐。9.根據(jù)權利要求8所述的垃圾滲瀝液為原料制備的生物炭漿的制備工藝，其特征在于將所需份量的生物炭、高溫砂輸送至喂料機構的同時，計量加入生活污泥。全文摘要本發(fā)明公開了一種垃圾滲瀝液為原料制備的生物炭漿及其制備工藝，旨在一種節(jié)能減排與環(huán)境治理相結合的、成本低的垃圾滲瀝為原料制備的生物炭漿及其制備工藝。本發(fā)明以生物炭、垃圾滲瀝液、甲醇、高溫砂、添加劑作為原料進行混合、粉碎、均化、過濾制備生物炭漿，利用本發(fā)明的生物炭漿代替燃油進行使用，從而有效節(jié)約能源、降低燃料成本，并且對城市環(huán)境起到良好的治理作用，達到促進經(jīng)濟、環(huán)境的健康、可持續(xù)發(fā)展的目的。本發(fā)明可廣泛用于工業(yè)鍋爐、電站鍋爐、工業(yè)窯爐的代油燃燒領域以及城市環(huán)境治理等領域。文檔編號C10L1/32GK101787312SQ20101011081公開日2010年7月28日申請日期2010年2月8日優(yōu)先權日2010年2月8日發(fā)明者奚宇,張偉明申請人:珠海中水環(huán)保科技有限公司