[發(fā)明專利]污泥基生物炭緩釋磷肥的制備方法及污泥基生物炭緩釋磷肥

在審

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• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN106995350A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 費穎恒;趙丹
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳先進技術(shù)研究院;廣州中國科學(xué)院先進技術(shù)研究所
• 主分類號: C05G3/04
• 分類號: C05G3/04;C02F11/10;C10B53/00
• 代理公司: 深圳市科進知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)44316
• 代理人: 趙勍毅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及污泥的再生處理及資源化利用領(lǐng)域，尤其是涉及一種污泥基生物炭緩釋磷肥的制備方法及污泥基生物炭緩釋磷肥。

背景技術(shù)

隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展和污水處理能力的提高，城鎮(zhèn)剩余污泥作為污水處理廠的副產(chǎn)物已日益成為一個不容忽視的新問題。據(jù)統(tǒng)計，截止2015年6月，廣東省共建成污水處理設(shè)施487座，日處理能力達2413萬噸，全年污泥產(chǎn)生量約362萬噸(含水率80％)，全省尚有近50％污泥仍待處理。污泥作為污水處理過程的最終產(chǎn)物，多數(shù)市政污泥目前的含水率仍高達80％，有機營養(yǎng)物質(zhì)含量高，但同時含有大量的病原體、惡臭物質(zhì)和有害污染物，若未得到妥善處理，存在造成二次污染的隱患。

自2006年世界土壤科學(xué)大學(xué)在美國費城召開以來，以生物炭為主要目標(biāo)的生物質(zhì)碳化研究逐漸興起。將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為炭，并將之應(yīng)用于農(nóng)業(yè)或環(huán)境修復(fù)，被認(rèn)為是一種可靠的固碳行為。與傳統(tǒng)的化石能源燃燒相比，生物炭的生產(chǎn)過程本身減少了對外的二氧化碳排放，而將炭產(chǎn)品施用于農(nóng)田或其它生態(tài)領(lǐng)域時，可有效地提高土地產(chǎn)出量和環(huán)境凈化能力，進一步促進了固碳減排的作用。

目前關(guān)于污泥制備生物炭的方法有高溫焚燒法、熱裂解法、微生物發(fā)酵法等方法。然而目前的這些方法均存在缺點，對于高溫焚燒法及熱裂解法而言，原料需要事先進行干燥處理，然而多數(shù)市政污泥目前的含水率仍高達80％，若要達到高溫焚燒及熱裂解工藝的基本要求，則需要耗費更多的能量和經(jīng)濟成本進行高強度的干燥處理；對于微生物發(fā)酵法而言，處理周期較長，從而過程難控制。也就是說，目前的污泥制備生物炭的方法能耗較高、處理周期較長，從而導(dǎo)致成本較高，且過程難以控制。從而進一步導(dǎo)致采用污泥制備緩釋肥時能耗較高、處理周期較長，從而導(dǎo)致成本較高，且過程難以控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施方式主要解決的技術(shù)問題是提供一種污泥基生物炭緩釋磷肥的制備方法及污泥基生物炭緩釋磷肥，采用本發(fā)明實施方式的污泥基生物炭緩釋磷肥的制備方法，不受污泥原料含水率的限制，降低了能耗，縮短了處理周期，從而達到了成本較低、處理效率較高以及固體產(chǎn)率較高；而且采用本發(fā)明的污泥基生物炭緩釋磷肥，肥料的養(yǎng)分受到控制，緩慢釋放，一次性施肥能夠滿足作物整個生長期的對磷肥需要，減少肥料用量，有效防止肥料對環(huán)境的污染，能夠改良土壤、防止土壤板結(jié)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施方式采用的一個技術(shù)方案是：提供一種污泥基生物炭緩釋磷肥的制備方法，包括以下步驟：

S1，向污泥中加入調(diào)理劑，攪拌均勻，得到調(diào)理后的污泥；

S2，將所述調(diào)理后的污泥放入水熱反應(yīng)器中，密封，加熱進行水熱碳化反應(yīng)，得到水熱碳化液；其中，反應(yīng)溫度為150～300℃，反應(yīng)時間為30～150min，水熱反應(yīng)器內(nèi)壓力為2～10Mpa；

S3，將所述水熱碳化液進行固液分離，將固體產(chǎn)物進行水洗，并于40～60℃干燥，獲得污泥基生物炭；

S4，將所述污泥基生物炭置于磷溶液中，以100～200r/min震蕩16～48h后，進行固液分離，將固體產(chǎn)物于40～60℃干燥，獲得污泥基生物炭緩釋磷肥。

在其中一些實施方式中，所述調(diào)理劑為鋼渣廢棄物、KOH、CaO、CaCO3、Al2O3、ZnCl2等無機調(diào)理劑中的一種或多種的混合。

在其中一些實施方式中，所述調(diào)理劑的添加重量為所述污泥干固體重量的0.5％-10％。

在其中一些實施方式中，步驟S2中還可以通入惰性氣體。

在其中一些實施方式中，所述惰性氣體為N2。

在其中一些實施方式中，步驟S2中的加熱方式為微波輔助加熱或電加熱。

在其中一些實施方式中，所述磷溶液的濃度為50～500ppm，所述污泥基生物炭與所述磷溶液的固液比為1g:1000mL～1g:200mL。

在其中一些實施方式中，所述磷溶液為磷酸二氫鉀、過磷酸鈣、磷酸二銨、磷礦粉等中的一種或多種的混合。

本發(fā)明還提供一種采用所述污泥基生物炭緩釋磷肥的制備方法制備得到的污泥基生物炭緩釋磷肥，所述污泥基生物炭緩釋磷肥包括污泥基生物炭和儲于所述污泥基生物炭中的磷肥。