一种利用生活垃圾、生活污泥制备人造煤的方法

摘要

本发明公开了一种利用生活垃圾、生活污泥制备人造煤的方法，是将处理过的秸秆、废沥青、生活污泥和生活垃圾混合加水搅拌均匀后在15~20MPa条件下压制而成；各组分重量份配比为秸秆10~80份，废沥青10~20份，生活污泥10~80份，生活垃圾10~80份；其中各组分处理方法为：秸秆粉碎至粒径5mm以下；废沥青粉碎至粒径5mm以下；生活污泥经除臭和改性后压滤脱水，烘干至含水量在20%以下，粉碎；生活垃圾依次经除臭杀菌、磁选去除金属物、滚筒筛去除粒径50mm以下的细料，风选去除塑料后，剩余物烘干粉碎至粒径5mm以下。采用本发明方法制备的人造煤热值较高，可广泛适用于烧窑制砖等多种工业化供热过程。

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用生活垃圾、生活污泥制备人造煤的方法。

背景技术

生活污泥是城市生活污水处理过程的终产物，现行的污水处理技术通过微生物的代谢作用及物理化学方法，将污水中的污染物大量转移到污泥中，以达到净化水质的目的。水处理的实质是部分污染物的相转移，在水质得到净化的同时，大量可溶性污染物变成不可溶固体，作为污泥被分离出来，一般富含有机物、病菌等，可以说污泥是被浓缩了的污染物。

生活污泥在水处理工厂里被取出后，一般进行焚烧、填埋或者堆积起来，其它无办法处理这种生活污泥。采用填埋方法不但占用大量土地，而且会使污染物最终浸入地下，对土壤、地下水等造成二次污染，对于环境不利；虽然焚烧可以达到无害化和资源化，但现在国内整体技术水平低，也会形成大量烟雾，污染环境。

生活污泥成分复杂，是由多种微生物形成的菌胶团及其吸附的有机物和无机物组成的集合体，除含有大量水分外，还含有难降解的有机物、重金属和盐类及少量的病原微生物和寄生虫卵等。

城市每天都会产生大量的生活垃圾，因中国在城市生活垃圾上未能进行有效的垃圾分类，所以，垃圾一直无法进行有效的回收二次利用。大量的城市生活垃圾处理方法一般进行填埋，还有一部分使用焚烧的办法处理。一般在城市的周边会建有垃圾填埋场，每天都需要成队的垃圾车不停地往返于垃圾填埋场倾倒垃圾。垃圾填埋对于环境的危害是非常巨大的，对地下水的污染相当严重，对周围居民的生活健康造成重大威胁。

秸秆是成熟农作物茎叶（穗）部分的总称。通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花、甘蔗和其它农作物在收获籽实后的剩余部分。由于桔杆价值低，基本无价植，现在农民一般不回收桔杆，桔杆在田间被烧掉，在燃烧桔杆的过程中将产生大量和浓烟，浓烟飘浮在空气中难以扩散，严重污染着大气的质量，所以，每所政府部门都组织专门的禁烧桔杆宣传工作，严禁城市周边农村田间燃烧桔杆，但实际情况是屦禁不止，因为桔杆确实没有回收的价值，如果回收这些没有价值的桔杆，反而会占用大量的劳动力，桔杆在田间如果不处理，无法进行下一季的农业生产，所以桔杆的处理一直是一个非常矛盾的问题。

发明内容

为了解决现有技术中大量田间秸秆、生活垃圾、生活污泥等废弃物无法有效回收利用的问题，本发明提供了一种利用生活垃圾、生活污泥制备的人造煤，将垃圾变废为宝，节约了资源。

本发明的利用生活垃圾、生活污泥制备人造煤的方法，是将处理过的秸秆、废沥青、生活污泥和生活垃圾混合加水搅拌均匀后在15~20MPa条件下压制而成；各组分重量份配比为秸秆10~80份，废沥青10~20份，生活污泥10~80份，生活垃圾10~80份；

其中各组分处理方法为：秸秆粉碎至粒径5mm以下；废沥青粉碎至粒径5mm以下；生活污泥经除臭和改性后压滤脱水，烘干至含水量在20%以下，粉碎；生活垃圾依次经除臭杀菌、磁选去除金属物、滚筒筛去除粒径50mm以下的细料，风选去除塑料后，剩余物烘干粉碎至粒径5mm以下。

国家标准中，对燃烧热值超过3000大卡的物料称之为煤。煤碳资源是非再生资源，其开采成本高，开采对环境的危害大，而很多工厂却需要大量的燃煤，如制砖厂。制砖厂本身对燃煤的要求不高，能够对砖窑的温度提升到1200℃左右便可。秸秆、生活垃圾和生活污泥都含有大量有机物，本发明将其处理后进行压制成煤，能够有效利用其中的有机质，其燃烧值完全能够满足例如制砖厂等的要求。

沥青路面随着使用时间延长，在各种负载下慢慢转脆、失去弹性、硬化、出现裂缝、坑槽等老化现象，需要重新修补翻新，产生的大量废沥青无法实现再利用，不但会造成环境污染，也会造成沥青材料的浪费。通常废沥青经过多重处理改造后可用于制备再生沥青，但成本高昂，生产价值不大，而直接燃烧会产生大量烟尘，污染环境。研究发现，将其与秸秆、生活垃圾和生活污泥混配制备人造煤，可有效避免沥青粘度高燃烧不完全的缺陷，四种成分混配组合，燃烧更完全充分，节能环保。

城市生活垃圾有机物含量高，垃圾热值基本在3000kJ/kg以上，但由于还包括无机物、金属等无法利用的成分，必须经过一定处理，才能实现高值化利用。本发明采用依次对生活垃圾进行除臭杀菌、磁选去除金属物、滚筒筛去除粒径50mm以下的细料，筛除的主要是沙土等无机成分，然后风选去除塑料，剩余物为果皮、纸巾、布料、餐厨垃圾等有机物，可以回收利用，烘干粉碎至粒径5mm以下即可。

本发明中各组分的处理方法最为关键，尤其是污泥和生活垃圾，二者成分复杂，各种微生物滋生，恶臭严重，必须进行除臭处理，而经过污水厂处理产生的污泥中含有大量带电基团，无法与水完全分离，影响后续制煤过程，必须经过改性才能脱除其中的部分水分，实现回收利用。三种成分以上述比例混合后，需要经过压制步骤，成型压力过高会导致煤粒内部颗粒破碎、压溃，破坏内部结构，同时也会造成脱模困难，燃烧不完全等问题，在15~20MPa较为合适，经压制获得的人造煤，燃烧值均符合要求。

作为优选方案，上述利用生活垃圾、生活污泥制备人造煤的方法中，生活污泥的具体处理方法为：污泥与水按7:3的质量比混合搅拌使污泥成流态化，再加入除臭剂除臭，加入改性剂聚丙烯酰胺改性，聚丙烯酰胺加入量为每1千克流态化的污泥加入40~45mg，搅拌至出现沉淀；沉淀采用压滤的方式进行脱水处理至含水量为50~60%，再烘干至含水量20%以下。

聚丙烯酰胺带有阳性基团，能够吸附分散于溶液中的悬浮粒子，使离子之间产生交联作用，有极强的改性作用，在小剂量施用情况下就可快速实现改性形成沉淀。另外，其投入量需要控制在40~45mg/kg流化态污泥这一范围，超出或不足，都会导致污泥改性效果变差。改性后的沉淀采用压滤的方式进行脱水处理即可，不需要真空或加压环境，有效降低生产成本。

作为优选方案，上述利用生活垃圾、生活污泥制备人造煤的方法中，生活垃圾除臭杀菌使用复合除臭剂，按重量份计，其组成为：聚合硫酸铁6~8份，阴离子型聚丙烯酰胺7~9份，生石灰1~3份和碱性蛋白酶1~2份。该复合除臭剂能够快速有效地去除垃圾中的硫化氢、氨气等臭味成分，且原料易得，成本低廉。

作为优选方案，上述利用生活垃圾、生活污泥制备人造煤的方法中，生活垃圾的除臭杀菌方法为将复合除臭剂加水稀释200倍成水溶液，每吨生活垃圾喷洒复合除臭剂水溶液3kg。

作为优选方案，上述利用生活垃圾、生活污泥制备人造煤的方法中，秸秆、废沥青、生活污泥和生活垃圾均粉碎至2mm以下，加水量为混合物质量的8%，成型压力为18MPa。加水少不能起到润滑作用，不利于塑形，而水分过多又会影响煤的脱模和烘干，增加成本，因此8%的添加量最为适宜，配合2mm以下的粒度范围和18MPa成型压力下获得的产品性能最优。

作为优选方案，上述利用生活垃圾、生活污泥制备人造煤的方法中，各组分重量份数为秸秆50份，废沥青10份，生活垃圾30份，生活污泥30份。该配比合成的人造煤，燃烧热值较高，是较为理想的煤燃料。

上述利用生活垃圾、生活污泥制备人造煤的方法制备的人造煤也在本发明的保护范围之内。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明将废弃秸秆、废沥青、生活垃圾和生活污泥通过一定处理后混合压制成人造煤，各成分混配规避了各自单独燃烧的缺点，提高了综合燃料可利用热值，实现了资源回收利用，大大减轻了环境治理负担，生活垃圾和生活污泥经过特定方法进行处理后以适当比例混配压制，获得的煤燃料燃烧值符合国家要求，能够广泛应用于制砖厂等多种工业领域。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步解释本发明，以使本领域技术人员能够更好地加以实施。

实施例：

某市污水处理厂主要处理该市区的生活污水，产生的生活污泥为有臭味，褐色或偏黑色，密度大于水的软性固体。生活垃圾为垃圾场收集的城市生活垃圾。秸秆为田间废弃的玉米秸秆。废沥青为老化沥青道路翻修时替换下来的沥青废料。

1、原料预处理

玉米秸秆粉碎至粒径5mm以下；

废沥青粉碎至粒径5mm以下；

污泥与水按7:3的质量比混合搅拌使污泥成流态化，再加入除臭剂除臭，加入改性剂聚丙烯酰胺改性，聚丙烯酰胺加入量为每1千克流态化的污泥加入40~45mg，搅拌至出现沉淀；沉淀采用压滤的方式进行脱水处理至含水量为50~60%，再烘干至含水量20%以下；

生活垃圾加入复合除臭剂除臭，复合除臭剂组成为：聚合硫酸铁6~8kg，阴离子型聚丙烯酰胺7~9kg，生石灰1~3 kg和碱性蛋白酶1~2 kg。将复合除臭剂加水稀释200倍成水溶液，每吨生活垃圾喷洒复合除臭剂水溶液3kg，半天喷洒一次，喷两次即可，硫化氢和氨气等臭味成分能够去除70%以上。其中以聚合硫酸铁7kg，阴离子型聚丙烯酰胺8kg，生石灰2kg和碱性蛋白酶kg配方组成的复合除臭剂，除臭效果最佳，臭味成分去除率达79%，非常理想。经除臭处理的垃圾再进行磁选去除金属物，然后经过滚筒筛去除粒径50mm以下的细料，最后风选去除塑料，剩余物烘干粉碎至粒径5mm以下。

2、将处理过的秸秆、生活污泥和生活垃圾混合加水搅拌均匀后在15~20MPa条件下压制成人造煤。

按上述步骤分别列举4个制备实施例，实施例中各参数见表1。

表1

上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明创造所作的举例，而并非对本发明创造具体实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。