[發明專利]一種使用混合污泥制備固碳生物炭的方法

在審

• 申請號: 202010551444.X
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111559842A
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 左寧
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C02F11/00
• 分類號: C02F11/00;C02F11/13;C02F11/10;B01J20/20;B01J20/30
• 代理公司: 昆明同聚專利代理有限公司 53214
• 代理人: 張玉

本發明公開了一種使用混合污泥制備固碳生物炭的方法。該方法通過將藥廠污泥和市政污泥混合磨碎，在一定熱解速率下制備生物炭，實現了兩種污泥無機營養元素的綜合利用，并提高了單一種類污泥生物炭的碳含量，經老化實驗驗證后發現有較好的固碳效果。制備方法為將污泥自然晾干后，磨碎至粒徑為5mm，放于馬弗爐中，以200ml/min的速度通入氮氣，1h后待爐內空氣排空后，運行馬弗爐，將馬弗爐溫度調制目標溫度，升溫速率設置為10℃·min^?1，達到目標溫度后保持溫度4h，使生物質充分熱解。本發明工藝簡單，成本低廉，所得的藥廠污泥和市政污泥生物炭具有較多的營養元素和穩定的化學性質，并且碳穩定性均高于單一污泥生物炭，在土壤改良、環境修復以及廢物資源化利用方面有著很好的應用前景。

技術領域

本發明屬于生物炭技術領域，具體涉及一種使用混合污泥制備固碳生物炭的方法。

背景技術

生物炭在土壤固碳方面的應用潛力，使其成為溫室氣體減排，解決全球氣候變化問題的途徑之一。目前大多數研究，采用稻草秸稈等傳統生物質制備生物炭，雖然制備的生物炭理化性質、固碳效果好，但其生物質來源成本較高。污泥含水率高，初步脫水污泥含水率高達80%，如何處理大量污泥已成亟待解決的環境問題。污泥本身有機質含量高，使用污泥熱解制備生物炭是一種污泥資源化利用的方式，為生物炭的制備提供了更多的原料選擇。雖然有使用污泥制備生物炭的研究，但局限于使用單一污泥且大多數為市政污泥。由于市政污泥碳含量普遍為10-30%，熱解制備生物炭碳含量較低，穩定性不高。有文獻向稻草秸稈中加入碳酸鈣和磷酸二氫鈣，經老化實驗發現碳保留率提高29%。但在污泥熱解過程中添加化學試劑或增設設備以活化或改性生物炭，成本極大，在實際生產中難以實現，且不符合資源化利用的初衷。

發明內容

為解決上述問題，本發明實施例提供了一種混合污泥生物炭制備的方法。利用特定選擇的兩種污泥，市政污泥和藥廠污泥混合制備生物炭。由表1可以看到，市政生物炭的碳含量為24.57%，營養元素P、K、N的含量相對較高；藥廠生物炭的碳含量為26%，Ca含量為19.32%?？梢缘弥@兩種污泥成分互補，且藥廠污泥中的Ca元素具有較強的固碳能力，表現為其污泥熱解后碳含量為20%左右，而市政污泥熱解后碳含量只有約10%。這兩種污泥的協同處理，一方面解決了市政污泥熱解碳損失量大，生物炭碳含量低的問題；一方面混合效果后固碳能力有所提高且增大了營養元素。

為達到上述目的，本發明技術方案是這樣實現的：

本發明提供了一種混合污泥生物炭制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

（1）將市政污泥和藥廠污泥分別曬干脫水。按質量比1~3:1取市政污泥和藥廠污泥放于打粉機中，磨碎成粉末狀。

（2）將粉狀混合污泥放于坩堝中，然后放置于馬弗爐中，以220ml/min的速率通入氮氣，待馬弗爐中空氣排盡后運行馬弗爐，設置升溫速率為10℃/min，取室溫為20℃，升溫8.5min到達t1=105℃，維持3h，到達t2=105℃，之后升溫39.5~59.4min，到達設定溫度t3=500~700℃，維持4h。

（3）待熱解完成后放于干燥器內自然冷卻，過50目篩，得到混合污泥生物炭。

附圖說明

圖1為實施例中不同生物炭碳損失量圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步的說明，但不以任何方式對本發明加以限制，基于本發明教導所作的任何變換或替換，均屬于本發明的保護范圍。

實施例1：

（1）將市政污泥生物炭曬干脫水。稱取一定質量干污泥放于打粉機中，莫碎成粉末狀。