[發明專利]一種混合微泡干化耦合熱解制備污泥基生物炭的方法

在審

• 申請號: 202110779362.5
• 申請日: 2021-07-09
• 公開（公告）號: CN113413874A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 李輝;程強;黃兢;黃忠良;譚夢嬌;江世林;吳子劍;張軒;覃曉莉
• 申請（專利權）人: 湖南省林業科學院
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F11/10;C02F11/13;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 重慶市信立達專利代理事務所(普通合伙) 50230
• 代理人: 劉潔

本發明公開了一種混合微泡干化耦合熱解制備污泥基生物炭的方法，涉及生物質技術領域，其技術方案要點：S1、向污泥中混合添加生物炭和氧化鈣，對其慢速攪拌和快速攪拌，得微泡污泥；S2、采用小型太陽能干化裝置干化微泡污泥，其微泡完全塌陷后，使用鍋爐煙氣干化，完全去除水分；S3、將微泡污泥放入回轉窯中，采用程序升溫的方式，以5℃/min升溫至550℃?650℃，并保溫2h，得污泥基生物炭，待降至室溫，取出污泥基生物炭。本發明能夠減少污泥中微泡的塌陷，提高其干化效率，且使用太陽能和鍋爐煙氣作為熱源干化污泥，可最大程度降低干化能耗；本發明制得的污泥基生物炭對鉛離子溶液的吸附量高。本發明在妥當處理污泥的同時，實現污泥的資源化利用。

技術領域

本發明涉及生物質技術領域，更具體地說，它涉及一種混合微泡干化耦合熱解制備污泥基生物炭的方法。

背景技術

近年來，隨著全國城鎮化的進展，作為污水處理副產物的污泥,其產生量也在逐年增加。據統計，2021年我國污泥年產量將達到7000萬t，并且還會逐年增加。這些污泥中不僅含有大量有機物質也含有大量有毒有害物質，若不加以合理地處理處置，不僅會造成生物質資源的浪費還會對環境造成二次污染。然而，污泥中的結合水難以去除，其高含水率特性嚴重制約著污泥資源化利用。

針對污泥中的結合水難以去除的問題，此處提出我們之前發現的一種高效、節能并改進的干化方法，即混合微泡干化法。該方法是通過向脫水污泥中混合添加一定量的氧化鈣和生物炭。添加氧化鈣使污泥產生堿性環境，然后再機械攪拌，使污泥產生大量微泡。添加生物炭可以減少微泡的塌陷。這樣就可以增加熱干化的面積，提高干化速率，并達到節能的目的。與傳統的直接熱干化相比，混合微泡干化法的特點是干化溫度較低，通常為30℃-60℃。在輸入較少能源的前提下，使污泥快速干化。

目前常用的污泥資源化利用方法有焚燒、制土壤改良劑、熱解等。其中，熱解由于具有能量回收效率高、環境友好等突出特點受到人們的青睞。熱解是指在缺氧條件下以一定的升溫速率將生物質原料加熱到400-800℃。熱解會使生物質產生生物油、生物氣、生物炭。生物油和生物氣可作為燃料利用，生物炭可作為吸附劑用于去除溶液中污染物。

通過以上分析，現有技術存在的問題及缺陷為：

(1)傳統微泡干化法存在泡沫污泥厚度低、易塌陷、干化產物灰分增加、熱值降低等問題。

(2)傳統微泡干化耦合熱解得到的生物炭品質不高，如：孔隙結構差、灰分高、對溶液中重金屬吸附效果不佳等問題。

解決以上問題及缺陷的難度為：

(1)采用某種方法實現提高泡沫污泥的厚度，減少泡沫塌陷。

(2)采用某種方法實現提高干化產物熱值和降低灰分。

(3)采用某種方法實現提高熱解生物炭的孔隙度和吸附能力。

解決以上問題及缺陷的意義為：解決現有的污泥資源化利用程度不高、污泥干化耗能高、污泥干化產物和熱解產物品質低等問題；提出一種降低干化能耗、提升污泥干化產物及熱解產物品質的混合微泡干化耦合熱解工藝，為提高污泥生物質資源化利用程度和污泥基生物炭領域的發展，提供可選擇的方案。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有的污泥資源化利用程度不高、污泥干化耗能高、污泥干化產物和熱解產物品質低的問題，提供一種混合微泡干化耦合熱解制備污泥基生物炭的方法，本發明能夠減少污泥中微泡的塌陷，提高其干化效率，且使用太陽能和鍋爐煙氣作為熱源干化污泥，可減少干化能耗和干化時間；本發明制得的污泥基生物炭對鉛離子溶液的吸附量高。本發明在妥當處理污泥的同時，實現污泥的資源化利用。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：一種混合微泡干化耦合熱解制備污泥基生物炭的方法，具體包括以下步驟：