[發明專利]一種污泥生物炭及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202010146160.2
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111410183B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 黃柱堅;蔡麗苗;崔理華;江燕紫;黃嘉欣
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;B01J20/20;B01J20/30
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蘇運貞

本發明公開了一種污泥生物炭及其制備方法與應用。本發明包括如下步驟：(1)將FeSO₄溶液與污泥混合，攪拌，形成混合體系；(2)加入Na₂CO₃溶液，調節混合體系的pH至6.5～7.5，繼續攪拌，靜置，去上清，得到沉淀物；(3)將沉淀物密閉條件下水熱處理，冷卻，固液分離，干燥，得到水熱污泥；(4)將水熱污泥密閉條件下限氧熱解，得到污泥生物炭。污泥生物炭中Cd、Pb、Cu、Zn、Cr和Ni六種重金屬的形態發生變化，酸溶態、可還原態、可氧化態，向殘渣態轉化；富含FeOOH、SiO₂和CaSO₄，可作為去除土壤中TYL等污染物的吸附劑或土壤調節劑，對TYL的理論飽和吸附量可達58.19mg/g。

技術領域

本發明涉及污泥處理及資源化利用技術領域，具體涉及一種污泥生物炭及其制備方法與應用。

背景技術

污泥作為污水處理的副產品，含有大量高濃度污染物，其安全處置是一個棘手的問題。污泥處理通常包括預處理和處置兩部分，預處理主要是污泥的脫水，處置包括農業利用、焚燒、垃圾填埋等。以養殖場污水污泥為例，因氮磷等營養元素含量高，所以主要處理方法是將其與糞便共堆肥為肥料。但是畜禽養殖中以重金屬和抗生素用作食品添加劑和獸藥，養殖場污泥量少而重金屬含量高，重金屬通常難以通過微生物降解的方式去除，因此養殖場污泥肥料農用有較大的生態環境風險。植物主要吸收游離金屬離子，重金屬的流動性和生物利用度很大程度上取決于其化學形態，只有當養殖場污泥中的重金屬被穩定，即轉化為具有低遷移率的形態，或者被去除，才可資源化利用。

高溫制備的污泥生物炭使得重金屬穩定化，可減少鎘和甲基汞在水稻中的積累；并且含有較多的水溶態磷和鉀，可增加土壤養分含量，有助于長期保持營養；還可吸附干擾內分泌的化合物。

泰樂菌素(TYL)是一種獸醫抗生素，許多國家將其用于疾病治療和動物健康保護，在土壤和水環境中被廣泛檢測出。TYL可增加細菌對抗生素的耐藥性，可以通過吸附、光催化氧化等方法去除，其中，吸附可以有效地應用于土壤和水環境。去除TYL的常用吸附劑包括生物炭、礦物和其他人工合成材料。生物炭簡單易得，與其他吸附劑相比具有成本低、環境友好等優點。

發明內容

本發明的首要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種污泥生物炭的制備方法。

本發明的另一目的在于提供利用上述制備方法得到的污泥生物炭。

本發明的再一目的在于提供上述污泥生物炭的應用。

本發明的目的通過下述技術方案實現：一種污泥生物炭的制備方法，包括如下步驟：

(1)將FeSO₄溶液與污泥混合，攪拌，形成混合體系；

(2)將Na₂CO₃溶液加入步驟(1)的混合體系至體系pH調節至6.5～7.5，添加的同時進行攪拌，繼續攪拌，靜置，去除上清液，得到混凝后的沉淀物；

(3)將步驟(2)的沉淀物在密閉條件下進行水熱處理，冷卻，固液分離，干燥，得到水熱污泥；

(4)將步驟(3)的水熱污泥在密閉條件下限氧熱解，得到污泥生物炭。

步驟(1)中所述的FeSO₄溶液的用量優選為FeSO₄溶液在混合體系中的濃度為0～0.1mol/L；更優選為FeSO₄溶液在混合體系中的濃度為0.025～0.1mol/L

步驟(1)中所述的污泥是未經過脫水處理的養殖場生污泥。

步驟(1)中所述的攪拌的時間為5～30min；優選為10min。

步驟(2)中所述的繼續攪拌的時間為10～30min；優選為15min。