[發明專利]一種污泥水熱腐殖酸生成調控及重金屬鈍化方法

有效

• 申請號: 202110453912.4
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113072287B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 郭飛宏;劉占軍;姜小祥;張居兵;沈笛楊
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: C02F11/18
• 分類號: C02F11/18;C05F11/02;C05G3/80;C05G5/20;C02F101/20
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 朱欣欣

本發明公開了一種污泥水熱腐殖酸生成調控及重金屬鈍化方法，該方法將市政污泥和有機調理劑按質量比3～4:1，加入到水熱反應釜中，用NaOH調節pH值并加水定容到反應容器的60～75％，在反應溫度為220～260℃，反應壓力為4～4.5MPa，停留時間為20～24h，將市政污泥轉化為腐殖酸有機肥，同時鈍化重金屬降低其生物有效性；本發明通過有機調理劑，提高污泥水熱腐殖酸產量，促進腐殖酸對重金屬的吸附絡合，具有簡單實用、環保高效、工藝簡單，成本低廉的優點，為污泥水熱腐殖資源化利用提供科學理論依據。

技術領域

本發明屬于環境工程固廢資源化領域，具體涉及水熱腐殖化條件下，有機調理劑提高污泥水熱腐殖酸產量促進重金屬鈍化，具體為一種污泥水熱腐殖酸調控生成及重金屬鈍化方法。

背景技術

隨著城鎮化和經濟的發展，我國污泥產生量逐年增加。污泥中有機質含量豐富，富含氮磷等物質，常被稱為“第二資源”。我國污泥處理處置要以資源化為手段，開發利用污泥中的能源與資源(有機質、氮磷等)，在實現污泥能源資源化利用的同時，確保污泥中污染物的穩定化或高效去除。

腐殖酸(腐植酸)是腐殖質的主要成分，廣泛存在于自然界中，具有改良土壤、增效化肥、刺激生長等作用，屬于綠色有機肥料。腐殖酸作為有機綠色肥料的研發使用，可以有效緩解現有土壤―化肥―植物之間的關系。污泥中的有機質轉變為腐殖酸后富含氮磷，可以限制性地農用、園林綠化或土壤改良，從而實現污泥的資源化利用。

腐殖酸上含有豐富的羧基、酚羥基、醇羥基、醌基等官能團，可以與重金屬離子通過吸附、交換、絡合等方式形成有機金屬絡合物或吸附物，主要機理包括離子交換、官能團作用、熵效應等。腐殖酸對重金屬的鈍化，主要通過與重金屬離子形成絡合物，減少自由離子數量。污泥中含有較多重金屬，腐殖酸對重金屬具有鈍化穩定的效果，可以在污泥資源化利用的同時，確保污泥中重金屬的穩定性。

基于此，“污泥腐殖酸化”是一種較為理想的資源化利用手段。但是污泥本身的腐殖酸含量少，重金屬鈍化能力有限。因此，有效提高污泥腐殖酸產量，進一步降低重金屬的環境風險，對于推進污泥的資源化利用具有重要意義。

腐殖酸包括天然腐殖酸和人造腐殖酸，人造腐殖酸的生成又包括生物作用(堆肥腐殖)和非生物作用(水熱腐殖)兩種形式。堆肥腐殖是有機質在微生物作用下的腐殖化過程，占地面積大、肥效低(腐殖質轉化不完全)、堆肥時間長(一般都在20天以上)，除此之外堆肥過程易產生臭氣滋生蚊蟲等，這些問題限制了堆肥腐殖的廣泛使用。不同于傳統的堆肥腐殖，水熱腐殖不需要微生物代謝，大部分碳不經過代謝直接結合生成腐殖酸，水熱腐殖所需時間更短、占地更少，適合快速高效制取腐殖酸肥，但是污泥本身的有機質含量有限，水熱腐殖酸產量有限，不能產業化應用。

發明內容

為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種污泥水熱腐殖酸生成調控及重金屬鈍化方法。基于腐殖酸木質素學說，本發明通過有機調理劑的添加，促進污泥中有機組分的降解，利用降解后的脂肪類、糖類及酚類等物質在高溫高壓下快速合成“水熱腐殖酸”，促進重金屬的鈍化。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

本發明公開了一種污泥水熱腐殖酸生成調控及重金屬鈍化方法，將市政污泥轉化為腐殖酸有機肥，同時鈍化重金屬降低其生物有效性，具體步驟如下：

將市政污泥和有機調理劑按質量比3～4:1，加入到水熱反應釜中。用NaOH調節pH值，加水定容到反應容器的60～75％，在反應溫度為220～260℃，反應壓力為4～4.5MPa，進行水熱腐殖反應20～24h，水熱腐殖反應結束后，冷卻離心分離，分別收集水熱腐殖液(腐殖液有機肥)和水熱腐殖殘渣(重金屬腐殖渣)。

市政污泥中的有機質比較豐富，揮發分含量工業分析值大于45％。

對市政污泥進行預處理，步驟如下：所述的市政污泥采用干污泥，將市政污泥烘干、破碎后，過35目分子篩。