[發(fā)明專利]一種基于生物炭熱解的生物瀝浸污泥資源化方法

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• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112194332A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設計）人: 奧琪勒;趙林;汪伶俐;王嘯;于麗麗;呂文龍;廖漓文
• 申請（專利權）人: 天津大學;中礦(天津)巖礦檢測有限公司
• 主分類號: C02F11/10
• 分類號: C02F11/10;C10B53/00;C10B53/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程小艷

本發(fā)明公開一種基于生物炭熱解的生物瀝浸污泥資源化方法，包括以下步驟：在污泥中加入能源底物FeSO4·7H2O，在25?30℃、180rpm條件下震蕩培養(yǎng)，直至污泥pH值下降穩(wěn)定至2.0?3.0，再以此菌液作為接種物添加至9K液體培養(yǎng)基中，重復上述過程3?5次，獲得富集菌液。將生物瀝浸干化污泥與水稻秸稈粉碎過篩后按比例混合，放入馬弗爐中設升溫速率15℃/min，最終溫度500℃，停留2h。通過HNO3改性后經水洗、過濾、凍干、烘干等操作后，得到改性污泥基生物炭。調節(jié)污泥含固率為4％?8％，投加5?10g/L制備的改性污泥基生物炭進行生物瀝浸反應。本發(fā)明實現了污泥及農業(yè)廢棄物的資源化利用，在較低經濟成本、時間成本下高效去除了污泥中重金屬，降低了總氮、總磷等營養(yǎng)物質的損失量。

技術領域

本發(fā)明涉及固體廢棄物資源化利用技術領域，尤其涉及一種基于生物炭熱解的生物瀝浸污泥資源化方法。

背景技術

人口的不斷增長，城市化的不斷擴大以及世界范圍內生活水平的提高，正在不斷地造成大規(guī)模環(huán)境污染。政府的大量補貼政策以及豐富的能源供應，自然也助長了浪費和不注意保護的習慣，從而消耗了大量的材料和能源，產生大量的廢棄污染物，包括污水污泥。污泥中富含有機質、氮、磷、鉀等植物養(yǎng)分，不僅有利于植物的生長和發(fā)育，還能改變土壤的理化性質和生物特性。污泥中重金屬的種類和濃度因來源不同、生活廢水和工業(yè)廢水的比例不同而不同，其中Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn等重金屬含量較高。由于污泥中重金屬的普遍存在及其對人體健康的危害，若污泥不進行處理直接用于土壤的改良會使土壤中重金屬含量超標，降低植物生長的品質。因此，有必要對污泥中常見的重金屬進行研究。

目前已經研究出各種技術鈍化污泥中的重金屬，包括化學沉淀、過濾、離子交換、電化學處理、活性炭吸附和膜技術等，但上述技術均存在處理費用高、操作困難，不易應用于實踐等問題。生物淋濾主要是通過自然界中特定微生物的直接或間接作用，將污泥中的重金屬溶于液相中去除污泥的重金屬。與物理和化學過程相比較，生物淋濾環(huán)境友好，可為后續(xù)資源化利用創(chuàng)造良好的條件，是極具工程應用價值的污泥處理新技術

污泥中一般含有30％-50％的有機質故可通過熱解將其炭化制備生物炭,用作吸附材料。污泥熱解制備生物炭能夠實現污泥的減量化、無害化,而且可以回收具有利用價值的生物油、生物氣。因此,污泥熱解制備生物炭具有顯著的經濟與環(huán)境效益,近年來已成為污泥資源化利用的研究熱點之一。但由于污泥碳含量低、灰分高,污泥單獨熱解制備的生物炭性能較差，農林廢棄物如秸稈、木屑等主要由纖維素、半纖維素及木質素組成,含碳量高、灰分含量低,是制備生物炭的優(yōu)良材料,且制備的生物炭孔隙發(fā)達、比表面積大,吸附能力強。在污泥熱解過程中添加秸稈、木屑等有可能促進污泥熱轉化,提升污泥生物炭性能。生物炭自身同時具有氧化還原特性，可以可逆的儲存、釋放電子，從而具有了傳遞電子的能力，因此是一種潛在的電子穿梭材料。

污泥是一個復雜的緩沖體系，其濃度越高，pH的緩沖性能就越好，因此生物淋濾過程中pH下降速度受到限制，從而影響了污泥中重金屬的淋出效果。本發(fā)明選擇污泥緩沖能力較大的固體濃度，通過使用瀝浸后的干化污泥與農業(yè)廢棄物進行共熱解，得到生物炭，以促進反應過程中的電子傳遞速率。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的是提供一種基于生物炭熱解的生物瀝浸污泥資源化方法。

一種基于生物炭熱解的生物瀝浸污泥資源化方法，具體步驟：

(1)取污水處理廠的濃縮/脫水污泥，調節(jié)其含固率為2％-6％。

(2)向步驟(1)所得的污泥中加入10-30g/L能源底物FeSO₄·7H₂O，在25-30℃、180rpm條件下震蕩培養(yǎng)，直至污泥pH值下降穩(wěn)定至2.0-3.0，獲得馴化污泥。

(3)取步驟(2)馴化污泥混合液按5％-15％的接種比例于滅菌的9K液體培養(yǎng)基中，重復上述過程3-5次，獲得富集菌液。