專利名稱：廢棄物衍生燃料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種廢棄物衍生燃料的制備方法，尤其指一種由提供纖維質(zhì)污泥為主體制備廢棄物衍生燃料的制備方法。
背景技術(shù)：
纖維質(zhì)污泥，如紙漿污泥是造紙過程中所產(chǎn)生的廢水，經(jīng)過沉淀并脫水處理后所產(chǎn)生的污泥。而過去紙漿污泥屬于R類的再利用廢棄物項目，部分清運(yùn)業(yè)者將紙漿污泥在未經(jīng)處理下作為土方，用以任意堆棄或作為建筑填方的用途，以收取高額清運(yùn)費(fèi)用。但由于此種土方對地基不具支撐力，故易造成工程坍塌危險。此外，未經(jīng)過處理的紙漿污泥，于不良堆積場所置放時，易因厭氧發(fā)酵產(chǎn)生臭味與廢水，對環(huán)境亦容易造成污染?，F(xiàn)今對紙漿污泥的處理方式，主要計有以焚化方式回收熱能、添加混合料制成水泥磚等建筑用材料(如中國臺灣專利公開案號TW201043590)、添加混合料制成棧板(如中 國臺灣專利案號TW499330)、以堆肥方式制成有機(jī)肥料(如中國臺灣專利案號TW587069、日本公開專利公報2000-072581)等等。目前全球能源短缺的問題，提倡利用可再生能源成為積極發(fā)展的目標(biāo)，就纖維質(zhì)污泥而言，其中含有大量的纖維質(zhì)成分，用于作為燃料，不僅解決廢棄物的處理問題亦可達(dá)到高效率能源的應(yīng)用。而目前作為替代能源系將紙漿污泥直接投入燃燒爐燃燒，或?qū)⒓垵{污泥以微波或烘烤加熱等外加能源方式干燥后投入燃燒爐等處理方式。針對上述將紙漿污泥直接投入燃燒爐燃燒處置方式，目前的技術(shù)缺點(diǎn)包括(I)直接投入鍋爐燃燒容易造成燃燒爐管路爆管或爐體壽命縮減，且污泥含水率過高，直接投入燃燒爐進(jìn)行處理時，會于燃燒過程中產(chǎn)生大量蒸氣，使燃燒爐壓力負(fù)載過高，或因長時間的高溫氧化反應(yīng)造成管路銹蝕爆管，輕則花費(fèi)巨額維修費(fèi)用，重則造成工安與人身的安全問題；(2)需要添加大量燃油輔助燃燒，一般紙漿污泥依干燥機(jī)的處理能力，約有百分之七十到九十的含量為水，故投入到燃燒爐燃燒時，若不輔以大量燃油輔助燃燒，將使燃燒爐熄爐，外加燃油不僅耗費(fèi)成本，且十分不具環(huán)保概念；以及(3)燃燒過程中易使燃燒爐溫度下降或造成燃燒不穩(wěn)定，使汽電共生設(shè)備產(chǎn)生蒸氣壓力不足，無法有效驅(qū)動系統(tǒng)運(yùn)作。如上所述，將紙漿污泥以外加能源方式干燥后，投入燃燒爐目前的技術(shù)缺點(diǎn)如下(I)高能源消耗，不論使用電力加熱、窯爐烘烤、真空低溫干燥、減壓干燥、微波干燥、或滾動攪拌干燥等方式，以降低污泥的含水率，皆大量需要外部能源的施加，不具節(jié)能或成本效益；(2)干燥系統(tǒng)屬于機(jī)電整合設(shè)備，設(shè)備建置與維護(hù)成本高；(3)高操作成本，除干燥系統(tǒng)附加的費(fèi)用外，另增加上下料所需的車輛動力使用；(4)處理量易受限制，除帶式窯爐與帶式微波干燥爐外，均屬于批次生產(chǎn)設(shè)備，不僅單次處理容積受限制，上下料的操作工序亦繁多；以及(5)當(dāng)批處理量大時，可能產(chǎn)生不均勻干燥的現(xiàn)象，若以外部能源施加進(jìn)行干燥處理，容易因質(zhì)傳與熱傳不均勻而造成外面干、里面濕的干燥不均勻狀況，不僅影響干燥結(jié)果，更可能造成燃料使用上的問題。因此，目前亟需一種在制作過程中可降低能源消耗、成本低、及大量生產(chǎn)的廢棄物衍生燃料制備方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種廢棄物衍生燃料的制備方法，能將纖維質(zhì)污泥摻雜適當(dāng)?shù)幕炝虾?，通過混料中的微生物菌發(fā)酵所提供熱能，可自污泥整體包含內(nèi)部與外部同時進(jìn)行干燥，降低其含水量并調(diào)整其燃值，使所制備的廢棄物衍生燃料后續(xù)更適合于鍋爐或焚化爐等燃燒爐應(yīng)用。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的廢棄物衍生燃料的制備方法，包括下列步驟提供一纖維質(zhì)污泥；加入一混料,該混料包括一微生物菌、一膨松劑以及一微生物發(fā)酵促進(jìn)劑于一預(yù)定比例進(jìn)行摻雜于該纖維質(zhì)污泥中并均勻混合；將該均勻混合后的混料及該纖維質(zhì)污泥進(jìn)行一發(fā)酵時間，以形成一固態(tài)廢棄物燃料；其中，該預(yù)定比例為該微生物菌摻雜于纖維質(zhì)污泥的比例為O. 002至I重量百分比之間；該膨松劑摻雜于纖維質(zhì)污泥的比例為I. 5至35重量百分比之間；該微生物發(fā)酵促進(jìn)劑摻雜于纖維質(zhì)污泥的比例為小于10重量百分比；以及該發(fā)酵時間為三天至三十天。所述的制備方法，其中，該纖維質(zhì)污泥為紙漿污泥或含木質(zhì)纖維廢棄物。所述的制備方法，其中，該微生物菌包含放線菌、鏈霉菌諾卡式菌或其組合的好氧性微生物菌。所述的制備方法，其中，該微生物菌為一含有微生物菌的液態(tài)混合物，其中該微生物菌的含量為lX101QCFU/g以上。所述的制備方法，其中，該膨松劑為包含木屑、木渣、稻草、稻桿、稻殼、米糠、玉米梗、玉米桿、含植物纖維、微生物菌可分解纖維的小屑末或其組合。所述的制備方法，其中，該微生物發(fā)酵促進(jìn)劑包含蔗糖、米糠或醣類有機(jī)質(zhì)。所述的制備方法，其中，該微生物菌摻雜于纖維質(zhì)污泥的比例為O. 005至O. 2重量百分比之間。所述的制備方法，其中，該膨松劑摻雜于纖維質(zhì)污泥的比例為5至20重量百分比之間。所述的制備方法，其中，該微生物發(fā)酵促進(jìn)劑摻雜于纖維質(zhì)污泥的比例為O. 2至
O.6重量百分比之間。所述的制備方法，其中，該發(fā)酵時間為七天至二十天。所述的制備方法，其中，該固態(tài)廢棄物燃料的含水率為小于百分之五十。所述的制備方法，其中，包括有一造粒的步驟，該造粒步驟是將該固態(tài)廢棄物燃料制成固態(tài)棒狀或錠狀的燃料。
所述的制備方法，其中，該固態(tài)廢棄物燃料經(jīng)該造粒步驟后，其含水率為百分之二十以下。相較于傳統(tǒng)未經(jīng)干燥工藝而將纖維質(zhì)污泥直接投入燃燒爐的處置，以本發(fā)明所制成的廢棄物衍生燃料所解決的問題及帶來的優(yōu)點(diǎn)包含(I)降低投入燃燒爐的纖維質(zhì)污泥或燃料的含水率，降低機(jī)臺損壞或維修的可倉泛;(2)減少或避免額外輔助燃油的使用，降低燃燒成本，同時兼具環(huán)保效果；(3)使燃燒爐的燃燒效果穩(wěn)定，以利用于汽電共生系統(tǒng)操作；以及(4)提升投入燃燒爐的纖維質(zhì)污泥或廢棄物衍生燃料的燃值，以有效達(dá)成此類廢棄物的再利用。
另相較于纖維質(zhì)污泥經(jīng)過外加能源方式干燥后直接投入燃燒爐的處置，以本發(fā)明所制成的燃料所解決的問題及帶來的優(yōu)點(diǎn)包含(I)以微生物發(fā)酵所產(chǎn)生的熱能進(jìn)行干燥，無外加能源使用的需求；(2)由微生物具發(fā)酵所產(chǎn)生的熱能，能由纖維質(zhì)污泥整體的內(nèi)部與外部同時進(jìn)行加熱，減少受質(zhì)傳或熱傳影響的外干內(nèi)濕現(xiàn)象，使干燥均勻化；(3)由微生物菌進(jìn)行發(fā)酵后的纖維質(zhì)污泥，經(jīng)過生物分解后，能細(xì)化纖維質(zhì)污泥中纖維組織，提升燃燒的效果；(4)摻雜于纖維質(zhì)污泥中的混料能依需求調(diào)整制成的燃料特性，同時增強(qiáng)可燃性與燃燒時間；以及(5)經(jīng)微生物菌發(fā)酵后的纖維質(zhì)污泥，味道由原來的刺鼻惡臭味(無論干燥與否)轉(zhuǎn)為與一般土壤相同的味道，對現(xiàn)場操作與環(huán)境的可接受性較佳。


圖I是本發(fā)明將纖維質(zhì)污泥應(yīng)用于廢棄物衍生燃料制作的流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供的廢棄物衍生燃料的制備方法，其不需要由外加能源即能獲得良好干燥效果，特別是，制得廢棄物衍生燃料(Refuse Derived Fuel)分類中，稱為「第五類廢棄物衍生燃料(RDF-5)」的燃料，其主要應(yīng)用于固體燃料鍋爐取代煤炭，或可與煤炭進(jìn)行混燒。因此，根據(jù)本發(fā)明廢棄物衍生燃料的制備方法，其包括下列步驟提供纖維質(zhì)污泥；加入一混料，混料包括微生物菌、膨松劑以及微生物發(fā)酵促進(jìn)劑于預(yù)定比例進(jìn)行摻雜于纖維質(zhì)污泥中并均勻混合；將均勻混合后的混料及纖維質(zhì)污泥進(jìn)行一段發(fā)酵時間，以形成固態(tài)廢棄物燃料。本發(fā)明纖維質(zhì)污泥是指一般事業(yè)廢棄物中所產(chǎn)生含纖維質(zhì)的污泥，較佳可為紙漿污泥或含木質(zhì)纖維廢棄物等等。本發(fā)明中摻雜的混料包括微生物菌、膨松劑，及微生物發(fā)酵促進(jìn)劑。其中，微生物菌的作用為在快速進(jìn)行發(fā)酵程序中提供干燥熱能來源，微生物菌可包含放線菌、鏈霉菌諾卡式菌、或其組合的好氧性微生物菌等等；或可依需求選擇為含有微生物菌的液態(tài)混合物，其含量為lX101(lCFU/g以上(菌落形成單位，colony-formingunit)。微生物摻雜于纖維質(zhì)污泥的比例為O. 002至I重量百分比之間，較佳地，為O. 005至O. 2重量百分比之間。再者，膨松劑的作用在于(I)增加纖維質(zhì)污泥內(nèi)部的透氣性；(2)作為微生物菌的發(fā)酵養(yǎng)分；以及(3)在攪拌程序中，能有效地將纖維質(zhì)污泥由大團(tuán)塊黏土形式，變更為小團(tuán)塊細(xì)化蓬松結(jié)構(gòu)。膨松劑可為包含木屑、木渣、稻草、稻桿、稻殼、米糠、玉米梗、玉米桿、含植物纖維、微生物菌可分解纖維的小屑末、或其組合等等。膨松劑摻雜于紙漿污泥的比例為
I.5至35重量百分比之間，較佳地，為5至20重量百分比之間。再者，微生物發(fā)酵促進(jìn)劑的作用為提供微生物初期成長的營養(yǎng)源。微生物發(fā)酵促進(jìn)劑可包含蔗糖、米糠或醣類有機(jī)質(zhì)等等。微生物發(fā)酵促進(jìn)劑摻雜于紙漿污泥的比例為小于10重量百分比，較佳地，為O. 2至O. 6重量百分比之間。
本發(fā)明中混料的摻雜方式，可依不同需求予以調(diào)整，包含以機(jī)械混合方式，例如使用鏟車等機(jī)具將纖維質(zhì)污泥與摻雜混料逐層堆放、堆放于堆肥道或空地處以翻堆機(jī)具進(jìn)行混合處理、大型攪拌機(jī)中進(jìn)行混合攪拌、或上述方式的組合使用等等，其中攪拌的動作可在反應(yīng)進(jìn)行中任一時點(diǎn)進(jìn)行。其發(fā)酵時間為三天至三十天，較佳地，為七天至二十天。本發(fā)明進(jìn)行微生物菌發(fā)酵后的固態(tài)廢棄物燃料，其含水率可降至百分之六十到二十，較佳為百分之五十以下，加上混合摻雜混料提升燃值，已具有提供燃燒爐穩(wěn)定操作的燃料條件。本發(fā)明可還包括一造粒步驟，依不同客戶與應(yīng)用需求，可通過此造粒步驟使纖維質(zhì)污泥定型，以利一般業(yè)者操作運(yùn)送與后續(xù)應(yīng)用效果提升，其造粒步驟為將上述固態(tài)廢棄物燃料依不同事業(yè)場所所需燃料的型態(tài)，以造粒機(jī)進(jìn)行造粒定型處理，制成固態(tài)棒狀或錠狀等燃料，即為廢棄物衍生燃料RDF-5。此外，提高火料產(chǎn)品于各不同應(yīng)用場所的操作便利性與產(chǎn)品銷售的價格。且經(jīng)造粒步驟后，其含水率可達(dá)百分之二十以下。根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，將更詳細(xì)地說明本發(fā)明的功效。請參閱1，廢棄物衍生燃料的制備方法，其包括提供纖維質(zhì)污泥；加入一混料，混料包括微生物菌、膨松劑以及微生物發(fā)酵促進(jìn)劑于預(yù)定比例進(jìn)行摻雜于纖維質(zhì)污泥中并均勻混合；將均勻混合后的混料及纖維質(zhì)污泥進(jìn)行一段發(fā)酵時間，以形成固態(tài)廢棄物燃料；以及，還包括有一造粒的步驟，該造粒步驟是將該固態(tài)廢棄物燃料制成固態(tài)棒狀或錠狀的燃料。微生物菌包含放線菌、鏈霉菌諾卡式菌、或其組合的好氧性微生物菌等等，可為含有微生物菌的液態(tài)混合物，其含量為lX101(lCFU/g以上(菌落形成單位，colony-formingunit)。微生物摻雜于纖維質(zhì)污泥的比例為O. 002至I重量百分比之間，較佳地，為O. 005至O. 2重量百分比之間。膨松劑可為包含木屑、木渣、稻草、稻桿、稻殼、米糠、玉米梗、玉米桿、含植物纖維、微生物菌可分解纖維的小屑末、或其組合等等。膨松劑摻雜于紙漿污泥的比例為I. 5至35重量百分比之間，較佳地，為5至20重量百分比之間。微生物發(fā)酵促進(jìn)劑的作用為提供微生物初期成長的營養(yǎng)源，微生物發(fā)酵促進(jìn)劑可包含蔗糖、米糠或醣類有機(jī)質(zhì)等等。微生物發(fā)酵促進(jìn)劑摻雜于紙漿污泥的比例為小于10重量百分比之間，較佳地，為O. 2至O. 6重量百分比之間。本發(fā)明中混料的摻雜方式，包含以鏟車等機(jī)具將纖維質(zhì)污泥與摻雜混料逐層堆放、堆放于堆肥道或空地處以翻堆機(jī)具進(jìn)行混合處理、大型攪拌機(jī)中進(jìn)行混合攪拌、或上述方式的組合使用等等，其中攪拌的動作可在反應(yīng)進(jìn)行中任一時點(diǎn)進(jìn)行。其發(fā)酵時間為三天至三十天，較佳地，為七天至二十天。本發(fā)明進(jìn)行微生物菌發(fā)酵后的固態(tài)廢棄物燃料，其固態(tài)廢棄物燃料的含水率為小于百分之五十。實施例I將十四公噸含水率百分之八十至百分之百的纖維質(zhì)污泥(例如紙漿污泥)，摻雜一點(diǎn)五公斤的微生物菌、一公噸木屑及六十公斤米糠的混料，于大型攪拌機(jī)中進(jìn)行混合攪拌三十分鐘，并置于空地上每三天以翻堆機(jī)或鏟車進(jìn)行翻堆處理，十天后原紙漿污泥制備成含水率為百分之三十五。在本實施例中的微生物菌為使用放線菌，亦可依需要選擇使用鏈霉菌諾卡式菌、放線菌及鏈霉菌諾卡式菌的組合、或其它好氧性微生物菌，皆能達(dá)成本實施例中，將微生物 菌作為發(fā)酵程序并以提供干燥熱能的來源。承前，在本實施例中的膨松劑為使用木屑，亦可依需要選擇使用木渣、稻草、稻桿、稻殼、米糠、玉米梗、玉米桿、含植物纖維、微生物菌可分解纖維的小屑末、或前述的組合等，其目的在于增加纖維質(zhì)污泥內(nèi)部的透氣性，并可作為微生物菌的發(fā)酵養(yǎng)分，也可在攪拌程序中有效地將纖維質(zhì)污泥由大團(tuán)塊黏土形式，以變更為小團(tuán)塊細(xì)化蓬松結(jié)構(gòu)。再者，在本實施例中亦有使用米糠作為微生物發(fā)酵促進(jìn)劑，其的作用為提供微生物初期成長的營養(yǎng)源，因此也可依需求而選擇使用蔗糖或醣類等有機(jī)質(zhì)。實施例2如上述實施例I的方法所制的固態(tài)廢棄物燃料，更進(jìn)一步利用造粒機(jī)進(jìn)行造粒后，所制成的廢棄物衍生燃料RDF-5，其含水率可達(dá)百分之十五以下，燃值相較于外加能源干燥的紙漿污泥燃料提升約百分之十五。如實施例2所制成的廢棄物衍生燃料與鍋爐煤炭的燃燒測試結(jié)果，如以下表I所
/Jn ο其中低位發(fā)熱量為每公斤二千七百四十仟卡，相同測試的對照組一般鍋爐燃燒的煤炭低位發(fā)熱量為每公斤五千二百一十仟卡，若以相同二氧化碳排放量來計算，實施例廢棄物衍生燃料的發(fā)熱量較煤炭高約百分之十六，若以相同發(fā)熱量來看，實施例廢棄物衍生燃料的二氧化碳排放量較煤炭減少百分之十四。在現(xiàn)今講求碳排放的環(huán)境保護(hù)條件來看，實施例的廢棄物衍生燃料可于需燃燒煤炭的燃燒爐中發(fā)揮相當(dāng)?shù)奶娲尚?，唯其所產(chǎn)生的灰份較煤炭為高，但若將后續(xù)產(chǎn)生的灰份導(dǎo)入如水泥、建材等制備再利用，對環(huán)境的沖擊亦能減少。上述實施例僅為了方便說明而舉例而已，本發(fā)明所主張的權(quán)利范圍自應(yīng)以申請的權(quán)利要求范圍所述為準(zhǔn)，而非僅限于上述實施例。表I
權(quán)利要求
1.一種廢棄物衍生燃料的制備方法，包括下列步驟 提供一纖維質(zhì)污泥； 加入一混料，該混料包括一微生物菌、一膨松劑以及一微生物發(fā)酵促進(jìn)劑于一預(yù)定比例進(jìn)行摻雜于該纖維質(zhì)污泥中并均勻混合； 將該均勻混合后的混料及該纖維質(zhì)污泥進(jìn)行一發(fā)酵時間，以形成一固態(tài)廢棄物燃料； 其中，該預(yù)定比例為該微生物菌摻雜于纖維質(zhì)污泥的比例為O. 002至I重量百分比之間；該膨松劑摻雜于纖維質(zhì)污泥的比例為I. 5至35重量百分比之間；該微生物發(fā)酵促進(jìn)劑摻雜于纖維質(zhì)污泥的比例為小于10重量百分比；以及 該發(fā)酵時間為三天至三十天。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其中，該纖維質(zhì)污泥為紙漿污泥或含木質(zhì)纖維廢棄物。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其中，該微生物菌包含放線菌、鏈霉菌諾卡式菌或其組合的好氧性微生物菌。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其中，該微生物菌為一含有微生物菌的液態(tài)混合物，其中該微生物菌的含量為lX101(lCFU/g以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其中，該膨松劑為包含木屑、木渣、稻草、稻桿、稻殼、米糠、玉米梗、玉米桿、含植物纖維、微生物菌可分解纖維的小屑末或其組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其中，該微生物發(fā)酵促進(jìn)劑包含蔗糖、米糠或醣類有機(jī)質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其中，該微生物菌摻雜于纖維質(zhì)污泥的比例為O.005至O. 2重量百分比之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其中，該膨松劑摻雜于纖維質(zhì)污泥的比例為5至20重量百分比之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其中，該微生物發(fā)酵促進(jìn)劑摻雜于纖維質(zhì)污泥的比例為O. 2至O. 6重量百分比之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其中，該發(fā)酵時間為七天至二十天。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其中，該固態(tài)廢棄物燃料的含水率為小于百分之五十。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法，其中，包括有一造粒的步驟，該造粒步驟是將該固態(tài)廢棄物燃料制成固態(tài)棒狀或錠狀的燃料。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制備方法，其中，該固態(tài)廢棄物燃料經(jīng)該造粒步驟后，其含水率為百分之二十以下。
全文摘要
一種廢棄物衍生燃料的制備方法，其包括提供纖維質(zhì)污泥，加入微生物菌、膨松劑以及微生物發(fā)酵促進(jìn)劑于預(yù)定比例的混料進(jìn)行摻雜并均勻混合，將均勻混合后的混料及纖維質(zhì)污泥進(jìn)行一段發(fā)酵時間，以形成固態(tài)廢棄物燃料。
文檔編號C10L5/46GK102887615SQ20111020193
公開日2013年1月23日 申請日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者何嘉哲, 林文忠, 劉誠勝, 劉哲利 申請人:明大生物科技股份有限公司