[發(fā)明專利]一種利用污泥制備生物碳的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110445480.9
• 申請(qǐng)日: 2011-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN102786967A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張凱松;程國(guó)淡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所
• 主分類號(hào): C10B53/00
• 分類號(hào): C10B53/00;C02F11/10
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用污泥制備生物碳的方法。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市污水處理率逐年提高，城市污水處理廠產(chǎn)生的污泥也急劇增加。沒(méi)有妥善處置的污泥將給城市帶來(lái)環(huán)境壓力和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，污泥如何安全合理的消納已成為城市可持續(xù)發(fā)展過(guò)程中亟待解決的問(wèn)題。污泥成分復(fù)雜，其中雖含有大量氮、磷、多種微量元素和有機(jī)質(zhì)等可利用成分，也可能含有有毒、有害、難降解的有機(jī)物、重金屬、病原菌及寄生蟲（卵）等物質(zhì)。因此如果處置不當(dāng)，可能對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類自身造成很大危害。污泥處理與處置的目的主要有以下4個(gè)方面：（1）減量化，即減少污泥最終處置前的體積，以降低污泥處理及最終處置的費(fèi)用；（2）穩(wěn)定化，即通過(guò)處理使污泥穩(wěn)定化，最終處置后不再產(chǎn)生污泥的進(jìn)一步降解，從而避免產(chǎn)生二次污染；（3）無(wú)害化，即達(dá)到污泥的無(wú)害化與衛(wèi)生化，如去除重金屬或滅菌等；（4）資源化，即在處理污泥的同時(shí)達(dá)到變害為利、綜合利用、保護(hù)環(huán)境的目的。因此，尋求經(jīng)濟(jì)有效的減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化和資源化的污泥處理利用技術(shù)具有重要意義。熱解污泥制備生物碳是一種很有潛力的污泥資源化的方法，相比于目前污泥的處理處置方法，如填埋、堆肥等，熱解可以很大程度的降低其體積，消除致病菌，回收營(yíng)養(yǎng)元素，固定重金屬等。生物碳不僅含碳量較高，還含有大量的氮、磷、鉀等植物生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)元素，因此，生物碳被認(rèn)為是一種優(yōu)良的土壤改良劑。污泥熱解制備生物碳是一條環(huán)境友好的污泥處理處置技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是要提供一種利用污泥制備生物碳的方法，采用本發(fā)明技術(shù)，所制生物碳具有較高濃度的碳、氮、磷、鉀等元素，可用于土壤改良。并且該法工藝簡(jiǎn)單，操作方便，運(yùn)行成本低，很容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

生物碳的制備：將生活污水處理廠污泥放置于鐵制容器中，將裝滿污泥的鐵制容器放置于密閉反應(yīng)器內(nèi)。在反應(yīng)器工作前，往爐反應(yīng)器通5-30分鐘的氮?dú)?，以排出反?yīng)器內(nèi)空氣，從而使?fàn)t反應(yīng)器成為無(wú)氧環(huán)境。反應(yīng)器升溫程序設(shè)置為5-60分鐘達(dá)到目標(biāo)溫度300℃-1200℃，隨后恒溫?zé)峤鈺r(shí)間為0.5-10小時(shí)，恒溫?zé)峤馔瓿珊?，自然降溫?/p>

附圖說(shuō)明

圖1是700℃-4小時(shí)熱解污泥生物碳圖片。

具體實(shí)施方式

下面的實(shí)例用于闡述本發(fā)明，并不用于解釋限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。在下列實(shí)施例中，生物碳產(chǎn)率，營(yíng)養(yǎng)元素含量定義為：

生物碳產(chǎn)率=????????????????????????????????????????????????

營(yíng)養(yǎng)元素含量（碳，氮，磷，鉀）=

實(shí)施例1，將1731g污泥（含水率77.63%）裝于直徑12cm，高6cm圓形鐵盒中，放置于密閉反應(yīng)器內(nèi)，而后通入氮?dú)庖耘懦龇磻?yīng)器內(nèi)空氣，反應(yīng)器升溫程序設(shè)置為30分鐘升溫過(guò)程達(dá)到目標(biāo)溫度500℃，而后恒溫?zé)峤?小時(shí)制成生物碳。此條件下制備生物碳產(chǎn)率為44.37%。此生物碳中碳、氮、磷、鉀含量分別為15.38%、1.70%、1.61%、0.11%。

實(shí)施例2，將1479g污泥（含水率77.63%）裝于直徑12cm，高6cm圓形鐵盒中，放置于密閉反應(yīng)器內(nèi)，而后通入氮?dú)庖耘懦鰻t反應(yīng)器空氣，反應(yīng)器升溫程序設(shè)置為30分鐘升溫過(guò)程達(dá)到目標(biāo)溫度300℃，而后恒溫?zé)峤?0小時(shí)制成生物碳。此條件下制備生物碳產(chǎn)率為48.37%。此生物碳中碳、氮、磷、鉀含量分別為16.00%、1.90%、1.60%、0.11%。

實(shí)施例4，將736g生物干化污泥（含水率28.36%）裝于直徑12cm，高6cm圓形鐵盒中，放置于密閉反應(yīng)器內(nèi)，而后通入氮?dú)庖耘懦鰻t反應(yīng)器空氣，反應(yīng)器升溫程序設(shè)置為30分鐘升溫過(guò)程達(dá)到目標(biāo)溫度700℃，而后恒溫?zé)峤?小時(shí)制成生物碳。此條件下制備生物碳產(chǎn)率為58.55%。此生物碳中碳、氮、磷、鉀含量分別為29.02%、2.32%、2.50%、0.26%。

實(shí)施例4，將25kg生物干化污泥（含水率28.36%）裝于鐵箱中，放置于密閉反應(yīng)器內(nèi)，而后通入氮?dú)庖耘懦龇磻?yīng)器內(nèi)空氣，反應(yīng)器升溫程序設(shè)置為60分鐘升溫過(guò)程達(dá)到目標(biāo)溫度800℃，而后恒溫?zé)峤?小時(shí)制成生物碳。此條件下制備生物碳產(chǎn)率為64.23%。此生物碳中碳、氮、磷、鉀含量分別為27.44%、2.46%、2.18%、0.26%。