[發(fā)明專利]一種污泥耦合生物質(zhì)熱解制備生物炭及固化重金屬的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110079763.X
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112919754B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張會巖;彭勃;肖睿;儲升
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: C02F11/00
• 分類號: C02F11/00;C02F11/10;C10B55/02;B01J20/30;B01J20/20;C02F101/20
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11467
• 代理人: 黃雪

1.一種污泥耦合生物質(zhì)熱解制備生物炭及固化重金屬的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1)對生物質(zhì)進行預(yù)處理，對含重金屬的污泥進行機械脫水處理，處理后的污泥含水率為50～65％；

步驟2)將處理后的生物質(zhì)和污泥進行充分均勻混合，加入攪拌機攪拌并靜置得到混合物；攪拌時間為2～5h，靜置時間為5～10h；

步驟3)將所述混合物加入干燥爐中進行脫水干燥，得到干燥后的污泥-生物質(zhì)混料；

步驟4)將所述污泥-生物質(zhì)混料加入熱解爐中，在無氧或缺氧環(huán)境下進行熱解，熱解完成后冷卻固體殘渣得到生物炭；所述步驟4)中，熱解升溫速率為10～20℃/min，熱解溫度為500～700℃，保溫時間大于60min；

所述方法將污泥熱解制備生物炭，同時固化其中的重金屬，降低重金屬污染；由生物質(zhì)高揮發(fā)分含量、高產(chǎn)油率、低灰分和無機鹽的特點，彌補因污泥含水量大、熱值低而單獨熱解無法完全靠自身供能的弊端，使得耦合共熱解系統(tǒng)達到能量的自給自足；同時，充分發(fā)揮生物質(zhì)與污泥協(xié)同耦合作用，利用污泥中含有的硅酸鹽類組分降低與生物質(zhì)耦合熱解的反應(yīng)活化能，促進反應(yīng)進行,并提升生物油產(chǎn)物熱值，有效提高了生物質(zhì)與污泥的使用效率；采用的生物質(zhì)原料來源廣泛，與耦合熱解可有利于炭的形成，增大總孔體積與平均孔徑，使孔隙結(jié)構(gòu)更加發(fā)達，增大比表面積，且使表面官能團更豐富，大幅提高了共熱解生物炭產(chǎn)品質(zhì)量與使用價值；通過添加生物質(zhì)使污泥中的重金屬有效地從毒性較高的形態(tài)固化成毒性較低、更穩(wěn)定的形態(tài)，在減量化處置的同時實現(xiàn)了污泥的無害化處理。

2.按照權(quán)利要求1所述的一種污泥耦合生物質(zhì)熱解制備生物炭及固化重金屬的方法，其特征在于，所述步驟1)中，對生物質(zhì)進行預(yù)處理，具體包括：將秸稈等農(nóng)、林產(chǎn)業(yè)中的木制纖維素類廢棄物的一種或幾種混合物，進行干燥、粉碎預(yù)處理，粉碎后生物質(zhì)顆粒粒徑小于5mm。

3.按照權(quán)利要求1所述的一種污泥耦合生物質(zhì)熱解制備生物炭及固化重金屬的方法，其特征在于，所述步驟1)中，對污泥進行機械脫水處理，具體包括：將冶金、電鍍、冶煉等產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的含重金屬的工業(yè)污泥，進行離心脫水或壓濾脫水。

4.按照權(quán)利要求1所述的一種污泥耦合生物質(zhì)熱解制備生物炭及固化重金屬的方法，其特征在于，所述步驟2)中，污泥與生物質(zhì)的質(zhì)量混合比例為1：0.5～1：2。

5.按照權(quán)利要求1所述的一種污泥耦合生物質(zhì)熱解制備生物炭及固化重金屬的方法，其特征在于，所述步驟3)中，干燥方式為熱風(fēng)干燥，干燥后的污泥-生物質(zhì)混料含水率為10～20％。

6.按照權(quán)利要求1所述的一種污泥耦合生物質(zhì)熱解制備生物炭及固化重金屬的方法，其特征在于，所述步驟4)中，熱解爐為固定床熱解反應(yīng)器。