公布日：2024.12.20
申請日：2024.09.12
分類號：C12P5/02(2006.01)I;B09B3/00(2022.01)I;B09B3/35(2022.01)I;B09B3/38(2022.01)I;B09B3/40(2022.01)I;B09B3/65(2022.01)I;B09B3/70(2022.01)I;C10B53/
00(2006.01)I;C10B53/02(2006.01)I;C02F11/04(2006.01)I;B09B101/70(2022.01)N
摘要
本發明公開了一種城市污泥與餐廚垃圾的資源化綜合利用處理方法，先將城市污泥、餐廚垃圾與堿渣混合粉碎，在超聲波條件下加熱處理，得到預處理廢棄物；向預處理廢棄物中注入含有二氧化碳的廢氣，攪拌均勻，得到酸處理廢棄物；然后向酸處理廢棄物中加入微電解材料，超聲波振蕩的同時施加脈沖磁場處理，水熱處理，厭氧發酵，獲得沼氣、沼液和沼渣，沼渣進一步烘干、炭化，得到生物炭。本發明實現了城市污泥、餐廚垃圾的資源化綜合利用，最終獲得高品質沼氣、沼液和生物炭，應用前景好。
權利要求書
1.一種城市污泥與餐廚垃圾的資源化綜合利用處理方法，其特征在于，具體步驟如下：（1）先將城市污泥、餐廚垃圾與堿渣混合粉碎，在超聲波條件下加熱處理，得到預處理廢棄物；（2）向預處理廢棄物中注入含有二氧化碳的廢氣，攪拌均勻，得到酸處理廢棄物；（3）然后向酸處理廢棄物中加入微電解材料，超聲波振蕩的同時施加脈沖磁場處理，水熱處理，厭氧發酵，獲得沼氣、沼液和沼渣，沼渣進一步烘干、炭化，得到生物炭。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（1）中，城市污泥、餐廚垃圾與堿渣的質量比為10：5～7：2～3。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（1）中，超聲波振蕩功率為500～700W，加熱溫度為60～70℃，處理時間為50～60分鐘。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（2）中，所述含有二氧化碳的廢氣選自以下任一種的排放：焚化爐、煉鋼爐、鍋爐、燃燒爐、熱風爐；所述廢氣中二氧化碳的體積含量為30～40%。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（2）中，所述廢氣的溫度為200～300℃，注入壓力為0.1～0.2MPa，注入速度為15～20m3/min，每kg預處理廢棄物注入2～3分鐘。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（2）中，攪拌的工藝條件為：300～400r/min攪拌40～50分鐘。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（3）中，酸處理廢棄物與微電解材料的質量比為17～20：0.1～0.2。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（3）中，所述微電解材料是以鐵粉、石墨粉、二氧化錳、氯化鎳、氯化銨為原料混合制成。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（3）中，超聲波振蕩功率為500～600W；脈沖磁場的工藝條件為：磁場強度3～5T，脈沖寬度200～300ms，脈沖頻率50～70Hz；處理時間8～10分鐘；水熱處理的工藝條件為：溫度120～140℃，壓力0.1～0.2MPa，時間50～60分鐘；厭氧發酵時間為3～5天。
10.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（3）中，所述生物炭是通過以下方法制備得到的：在氮氣氣氛下，先將沼渣于120～130℃烘干2～3小時，再以2～3℃/min升溫至500～520℃，熱解30～40分鐘即得。
發明內容
本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種城市污泥與餐廚垃圾的資源化綜合利用處理方法。
為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：
一種城市污泥與餐廚垃圾的資源化綜合利用處理方法，具體步驟如下：
(1)先將城市污泥、餐廚垃圾與堿渣混合粉碎，在超聲波條件下加熱處理，得到預處理廢棄物；
(2)向預處理廢棄物中注入含有二氧化碳的廢氣，攪拌均勻，得到酸處理廢棄物；
(3)然后向酸處理廢棄物中加入微電解材料，超聲波振蕩的同時施加脈沖磁場處理，水熱處理，厭氧發酵，獲得沼氣、沼液和沼渣，沼渣進一步烘干、炭化，得到生物炭。
優選的，步驟(1)中，城市污泥、餐廚垃圾與堿渣的質量比為10：5～7：2～3。
優選的，步驟(1)中，混合粉碎至100～200目。
優選的，步驟(1)中，所述堿渣為氨堿法制堿過程中排放的廢渣。
優選的，步驟(1)中，超聲波振蕩功率為500～700W，加熱溫度為60～70℃，處理時間為50～60分鐘。
優選的，步驟(2)中，所述含有二氧化碳的廢氣選自以下任一種的排放：焚化爐、煉鋼爐、鍋爐、燃燒爐、熱風爐。
優選的，步驟(2)中，所述廢氣中二氧化碳的體積含量為30～40％。
優選的，步驟(2)中，所述廢氣的溫度為200～300℃，注入壓力為0.1～0.2MPa，注入速度為15～20m3/min，每kg預處理廢棄物注入2～3分鐘。
優選的，步驟(2)中，所述廢氣從預處理廢棄物的底部注入。
優選的，步驟(2)中，攪拌的工藝條件為：300～400r/min攪拌40～50分鐘。
優選的，步驟(3)中，酸處理廢棄物與微電解材料的質量比為17～20：0.1～0.2。
優選的，步驟(3)中，所述微電解材料是以鐵粉、石墨粉、二氧化錳、氯化鎳、氯化銨為原料混合制成。
進一步優選的，以重量份計，所述微電解材料是通過以下方法制備得到的：先將6～7份鐵粉、1.5～2份石墨粉、0.5～0.7份二氧化錳、0.03～0.05份氯化鎳、0.06～0.08份氯化銨混合均勻，再加入5～6份水調勻，利用成球機制成直徑3～5mm的小球，烘干，加熱至400～420℃，焙燒10～12分鐘，繼續加熱至1050～1100℃，焙燒15～20分鐘，自然冷卻至室溫，即得。
優選的，步驟(3)中，超聲波振蕩功率為500～600W；脈沖磁場的工藝條件為：磁場強度3～5T，脈沖寬度200～300ms，脈沖頻率50～70Hz；處理時間8～10分鐘。
優選的，步驟(3)中，水熱處理的工藝條件為：溫度120～140℃，壓力0.1～0.2MPa，時間50～60分鐘。
優選的，步驟(3)中，厭氧發酵時間為3～5天。
優選的，步驟(3)中，所述生物炭是通過以下方法制備得到的：在氮氣氣氛下，先將沼渣于120～130℃烘干2～3小時，再以2～3℃/min升溫至500～520℃，熱解30～40分鐘即得。
本發明的有益效果：
本發明先將城市污泥、餐廚垃圾與堿渣混合粉碎，在超聲波條件下加熱處理，得到預處理廢棄物；向預處理廢棄物中注入含有二氧化碳的廢氣，攪拌均勻，得到酸處理廢棄物；然后向酸處理廢棄物中加入微電解材料，超聲波振蕩的同時施加脈沖磁場處理，水熱處理，厭氧發酵，獲得沼氣、沼液和沼渣，沼渣進一步烘干、炭化，得到生物炭。本發明實現了城市污泥、餐廚垃圾的資源化綜合利用，最終獲得高品質沼氣、沼液和生物炭，應用前景好。
除了城市污泥、餐廚垃圾，本發明還進一步引入了堿渣和含有二氧化碳的廢氣，實現了廢棄物的循環利用，綠色環保。
在堿渣的作用下，借助超聲波振蕩和加熱，對城市污泥和餐廚垃圾進行初步降解，降低后續處理難度。向預處理廢棄物中注入含有二氧化碳的廢氣，進行酸處理，可對體系中的污染物進一步降解，降低后續處理難度。
本發明以鐵粉、石墨粉、二氧化錳、氯化鎳、氯化銨為原料混合制成微電解材料，其在超聲波振蕩和磁場處理的耦合作用下，充分吸附處理污染物，有效提高厭氧發酵所得沼氣、沼液的品質。
沼渣也進一步烘干、炭化，得到生物炭，由此實現了氣、液、固三形態的充分利用，實現了城市污泥、餐廚垃圾的資源化綜合利用。
（發明人：于南樹;王偉;孟昭頌;王迎祥;徐奔）
