公布日：2024.12.20
申请日：2024.09.12
分类号：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
本发明公开了一种城市污泥与餐厨垃圾的资源化综合利用处理方法，先将城市污泥、餐厨垃圾与碱渣混合粉碎，在超声波条件下加热处理，得到预处理废弃物；向预处理废弃物中注入含有二氧化碳的废气，搅拌均匀，得到酸处理废弃物；然后向酸处理废弃物中加入微电解材料，超声波振荡的同时施加脉冲磁场处理，水热处理，厌氧发酵，获得沼气、沼液和沼渣，沼渣进一步烘干、炭化，得到生物炭。本发明实现了城市污泥、餐厨垃圾的资源化综合利用，最终获得高品质沼气、沼液和生物炭，应用前景好。
权利要求书
1.一种城市污泥与餐厨垃圾的资源化综合利用处理方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）先将城市污泥、餐厨垃圾与碱渣混合粉碎，在超声波条件下加热处理，得到预处理废弃物；（2）向预处理废弃物中注入含有二氧化碳的废气，搅拌均匀，得到酸处理废弃物；（3）然后向酸处理废弃物中加入微电解材料，超声波振荡的同时施加脉冲磁场处理，水热处理，厌氧发酵，获得沼气、沼液和沼渣，沼渣进一步烘干、炭化，得到生物炭。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，城市污泥、餐厨垃圾与碱渣的质量比为10：5～7：2～3。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，超声波振荡功率为500～700W，加热温度为60～70℃，处理时间为50～60分钟。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述含有二氧化碳的废气选自以下任一种的排放：焚化炉、炼钢炉、锅炉、燃烧炉、热风炉；所述废气中二氧化碳的体积含量为30～40%。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述废气的温度为200～300℃，注入压力为0.1～0.2MPa，注入速度为15～20m3/min，每kg预处理废弃物注入2～3分钟。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，搅拌的工艺条件为：300～400r/min搅拌40～50分钟。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中，酸处理废弃物与微电解材料的质量比为17～20：0.1～0.2。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述微电解材料是以铁粉、石墨粉、二氧化锰、氯化镍、氯化铵为原料混合制成。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中，超声波振荡功率为500～600W；脉冲磁场的工艺条件为：磁场强度3～5T，脉冲宽度200～300ms，脉冲频率50～70Hz；处理时间8～10分钟；水热处理的工艺条件为：温度120～140℃，压力0.1～0.2MPa，时间50～60分钟；厌氧发酵时间为3～5天。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述生物炭是通过以下方法制备得到的：在氮气气氛下，先将沼渣于120～130℃烘干2～3小时，再以2～3℃/min升温至500～520℃，热解30～40分钟即得。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种城市污泥与餐厨垃圾的资源化综合利用处理方法。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种城市污泥与餐厨垃圾的资源化综合利用处理方法，具体步骤如下：
(1)先将城市污泥、餐厨垃圾与碱渣混合粉碎，在超声波条件下加热处理，得到预处理废弃物；
(2)向预处理废弃物中注入含有二氧化碳的废气，搅拌均匀，得到酸处理废弃物；
(3)然后向酸处理废弃物中加入微电解材料，超声波振荡的同时施加脉冲磁场处理，水热处理，厌氧发酵，获得沼气、沼液和沼渣，沼渣进一步烘干、炭化，得到生物炭。
优选的，步骤(1)中，城市污泥、餐厨垃圾与碱渣的质量比为10：5～7：2～3。
优选的，步骤(1)中，混合粉碎至100～200目。
优选的，步骤(1)中，所述碱渣为氨碱法制碱过程中排放的废渣。
优选的，步骤(1)中，超声波振荡功率为500～700W，加热温度为60～70℃，处理时间为50～60分钟。
优选的，步骤(2)中，所述含有二氧化碳的废气选自以下任一种的排放：焚化炉、炼钢炉、锅炉、燃烧炉、热风炉。
优选的，步骤(2)中，所述废气中二氧化碳的体积含量为30～40％。
优选的，步骤(2)中，所述废气的温度为200～300℃，注入压力为0.1～0.2MPa，注入速度为15～20m3/min，每kg预处理废弃物注入2～3分钟。
优选的，步骤(2)中，所述废气从预处理废弃物的底部注入。
优选的，步骤(2)中，搅拌的工艺条件为：300～400r/min搅拌40～50分钟。
优选的，步骤(3)中，酸处理废弃物与微电解材料的质量比为17～20：0.1～0.2。
优选的，步骤(3)中，所述微电解材料是以铁粉、石墨粉、二氧化锰、氯化镍、氯化铵为原料混合制成。
进一步优选的，以重量份计，所述微电解材料是通过以下方法制备得到的：先将6～7份铁粉、1.5～2份石墨粉、0.5～0.7份二氧化锰、0.03～0.05份氯化镍、0.06～0.08份氯化铵混合均匀，再加入5～6份水调匀，利用成球机制成直径3～5mm的小球，烘干，加热至400～420℃，焙烧10～12分钟，继续加热至1050～1100℃，焙烧15～20分钟，自然冷却至室温，即得。
优选的，步骤(3)中，超声波振荡功率为500～600W；脉冲磁场的工艺条件为：磁场强度3～5T，脉冲宽度200～300ms，脉冲频率50～70Hz；处理时间8～10分钟。
优选的，步骤(3)中，水热处理的工艺条件为：温度120～140℃，压力0.1～0.2MPa，时间50～60分钟。
优选的，步骤(3)中，厌氧发酵时间为3～5天。
优选的，步骤(3)中，所述生物炭是通过以下方法制备得到的：在氮气气氛下，先将沼渣于120～130℃烘干2～3小时，再以2～3℃/min升温至500～520℃，热解30～40分钟即得。
本发明的有益效果：
本发明先将城市污泥、餐厨垃圾与碱渣混合粉碎，在超声波条件下加热处理，得到预处理废弃物；向预处理废弃物中注入含有二氧化碳的废气，搅拌均匀，得到酸处理废弃物；然后向酸处理废弃物中加入微电解材料，超声波振荡的同时施加脉冲磁场处理，水热处理，厌氧发酵，获得沼气、沼液和沼渣，沼渣进一步烘干、炭化，得到生物炭。本发明实现了城市污泥、餐厨垃圾的资源化综合利用，最终获得高品质沼气、沼液和生物炭，应用前景好。
除了城市污泥、餐厨垃圾，本发明还进一步引入了碱渣和含有二氧化碳的废气，实现了废弃物的循环利用，绿色环保。
在碱渣的作用下，借助超声波振荡和加热，对城市污泥和餐厨垃圾进行初步降解，降低后续处理难度。向预处理废弃物中注入含有二氧化碳的废气，进行酸处理，可对体系中的污染物进一步降解，降低后续处理难度。
本发明以铁粉、石墨粉、二氧化锰、氯化镍、氯化铵为原料混合制成微电解材料，其在超声波振荡和磁场处理的耦合作用下，充分吸附处理污染物，有效提高厌氧发酵所得沼气、沼液的品质。
沼渣也进一步烘干、炭化，得到生物炭，由此实现了气、液、固三形态的充分利用，实现了城市污泥、餐厨垃圾的资源化综合利用。
（发明人：于南树;王伟;孟昭颂;王迎祥;徐奔）
