[發明專利]一種污泥耦合生物質熱解制備生物炭及固化重金屬的方法

有效

• 申請號: 202110079763.X
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112919754B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 張會巖;彭勃;肖睿;儲升
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 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權代理有限公司 11467
• 代理人: 黃雪

本發明公開了一種污泥耦合生物質熱解制備生物炭及固化重金屬的方法，包括以下步驟：步驟1)對生物質進行預處理，對污泥進行機械脫水處理；步驟2)將處理后的生物質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；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?生物質混料；步驟4)將所述污泥?生物質混料加入熱解爐中，在無氧或缺氧環境下進行熱解，熱解完成后冷卻固體殘渣得到生物炭。采用本發明的一種污泥耦合生物質熱解制備生物炭及固化重金屬的方法，可以高效率的將污泥熱解制備生物炭，同時固化其中的重金屬，大大降低重金屬污染。

技術領域

本發明屬于污泥處理技術領域，具體來說，涉及一種污泥耦合生物質熱解制備生物炭及固化重金屬的方法。

背景技術

近年來，隨著我國工業化進程加快，我國污泥的產量逐步提高。污泥中含有大量病原微生物、重金屬、致病菌、寄生蟲卵等難降解有毒有害成分，若得不到妥善處理而被直接傾倒到環境中，將會在土壤和水體中釋放污染物，極易對地下水和土壤等形成嚴重的二次污染。同時，污泥中含大量具有農用價值的氮(N)、磷(P)、鉀(K)等營養元素和有機質，并具備一定熱值。若處理利用得當，可大幅減少工業污泥體積，并將其變廢為寶，既解決環境污染問題，又能實現資源化循環利用、提升經濟效益。

現有技術中，污泥熱解炭化技術因其具有處理速度快、二次污染少、資源可回收等特點，而受到廣泛關注。然而，污泥中水分、灰分、無機鹽和金屬含量較高，而易揮發的有機物含量低，使得現有技術中污泥單獨熱解時揮發分析出特性較差，產油率低，液相產物成分復雜且易氧化、易結焦，生成的炭質量較差，比表面積較小，吸附性能差，且重金屬問題無法得到妥善解決。生物質有著揮發分含量高、灰分和無機鹽等含量低和產油率高的優點，若與污泥耦合熱解來制備生物炭，可取長補短，有效彌補污泥自身熱值較低的弊端，能夠提高炭產物的質量，有利于將重金屬的固化。

然而，現有的技術獲得的污泥炭質量較差，重金屬固化效果并不理想。因此，迫切需要一種能夠高效率結合污泥和生物質制備生物炭，并且能夠固化重金屬的方法。

發明內容

本發明針對上述不足，提供一種污泥耦合生物質熱解制備生物炭及固化重金屬的方法，可以高效率的將污泥熱解制備生物炭，同時固化其中的重金屬，大大降低重金屬污染。

為解決上述技術問題，本發明實施例采用以下技術方案：

一種污泥耦合生物質熱解制備生物炭及固化重金屬的方法，包括以下步驟：

步驟1)對生物質進行預處理，對污泥進行機械脫水處理；

步驟2)將處理后的生物質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；

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-生物質混料；

步驟4)將所述污泥-生物質混料加入熱解爐中，在無氧或缺氧環境下進行熱解，熱解完成后冷卻固體殘渣得到生物炭。

優選的，所述步驟1)中，對生物質進行預處理，具體包括：將秸稈等農、林產業中的木制纖維素類廢棄物的一種或幾種混合物，進行干燥、粉碎預處理，粉碎后生物質顆粒粒徑小于5mm。

優選的，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、冶煉等產業產生的含重金屬的工業污泥，進行離心脫水或壓濾脫水，處理后的污泥含水率為50～65％。

優選的，所述步驟2)中，污泥與生物質的質量混合比例為1：0.5～1：2，攪拌時間為2～5h，靜置時間為5～10h。

優選的，所述步驟3)中，干燥方式為熱風干燥，干燥后的污泥-生物質混料含水率為10～20％。

優選的，所述步驟4)中，熱解爐為固定床熱解反應器。