[發(fā)明專利]一種污泥資源化利用及制備土壤改良劑的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211611943.9
• 申請日: 2022-12-15
• 公開（公告）號: CN115815317A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭倩倩;王亞楠;胡艷軍;周楠;焦龍
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)臺州研究院
• 主分類號: B09C1/08
• 分類號: B09C1/08
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 湯明

本發(fā)明公開了一種污泥資源化利用及制備土壤改良劑的方法，包括如下步驟：向水熱反應(yīng)釜內(nèi)充入氮氣以排出空氣，污泥送入反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱碳化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，對得到的水熱產(chǎn)物進(jìn)行固液分離，得到水熱炭；水熱炭和蛋殼混合，置于焚燒爐中，通入空氣，進(jìn)行焚燒，得到焚燒灰，焚燒灰內(nèi)加入去離子水，然后加入濃硫酸，調(diào)節(jié)pH，攪拌進(jìn)行磷浸出，在浸出過程中間歇加入濃硫酸保持pH穩(wěn)定，浸出結(jié)束后，經(jīng)離心過濾分別得到酸浸液和酸浸殘渣；將秸稈和蛋殼浸入氯化鎂溶液中，經(jīng)過氯化鎂改性，然后進(jìn)行高溫?zé)峤猓玫綗峤馓浚粺峤馓繉λ峤褐械牧走M(jìn)行吸附，得到的富磷生物炭能直接用做土壤改良劑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于污泥處置及資源化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種污泥資源化利用及制備土壤改良劑的方法。

背景技術(shù)

污泥處置和資源化利用的途徑有填埋、焚燒、熱解、氣化等，焚燒是處理污泥的一種優(yōu)選手段。但是，污泥中含有的危險化合物會導(dǎo)致普通的焚燒過程中的煙氣污染物含量較多。此外，污泥焚燒灰中磷的回收過程中，較多的雜質(zhì)離子和重金屬會增加純化步驟，提高磷回收難度。因此，提升污泥的清潔化處理程度，實現(xiàn)污泥中磷高效回收與利用是目前亟待解決的問題。

污泥焚燒灰中磷的回收常采用熱化學(xué)法和濕化學(xué)法，但熱化學(xué)法高能耗、操作復(fù)雜、成本高；濕化學(xué)法要根據(jù)灰分的特性進(jìn)行區(qū)分，需要著重考慮重金屬的影響，且磷產(chǎn)物往往純度不高。污泥在水熱碳化過程中，重金屬的形態(tài)會向更穩(wěn)定的可氧化態(tài)和殘渣態(tài)轉(zhuǎn)變，水熱炭中的重金屬穩(wěn)定性較好。

生物炭具有高度富集炭骨架，表面疏松多孔結(jié)構(gòu)，可增強土壤保水保肥能力，施入土壤時為微生物提供存活空間，促進(jìn)微生物繁殖增量。此外，生物炭還具有較強吸附能力和較高陽離子交換量，小部分可移動化合物。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種污泥資源化利用及制備土壤改良劑的方法。采用水熱碳化耦合焚燒的方式處理污泥，實現(xiàn)降解有機物、脫除大部分N和S等污染元素、污泥灰中磷富集和重金屬穩(wěn)定的目的；并采用農(nóng)業(yè)廢棄物改性熱解炭作為吸附劑對污泥焚燒灰酸浸液中的磷進(jìn)行吸附，得到的富磷生物炭作為土壤改良劑；酸浸液的殘渣用于水泥砂漿添加劑。一方面解決污泥在焚燒過程中煙氣污染物多的問題，另一方面可以簡單、高效的將污泥焚燒灰中的磷進(jìn)行利用，且可實現(xiàn)對污泥焚燒灰的多重利用。

為達(dá)到上述目的，提出以下技術(shù)方案：

（1）水熱碳化處理：污泥送入到水熱反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱碳化反應(yīng)，固液比優(yōu)選為1：（10-20），水熱碳化反應(yīng)前，需對反應(yīng)釜內(nèi)充入N₂以排出空氣，水熱反應(yīng)釜攪拌轉(zhuǎn)速優(yōu)選為250-350r/min，在設(shè)定溫度下進(jìn)行水熱碳化反應(yīng)，溫度優(yōu)選210℃-280℃，水熱反應(yīng)時間優(yōu)選為2-4h，反應(yīng)結(jié)束后得到的水熱產(chǎn)物進(jìn)行固液分離。

（2）焚燒處理：水熱碳化得到的水熱炭進(jìn)行焚燒處理，焚燒水熱炭摻混蛋殼，摻混蛋殼比例優(yōu)選為6wt%-12wt%。將摻混物置入焚燒爐中，通入空氣，設(shè)置焚燒爐溫度，優(yōu)選為800℃-900℃，焚燒時間優(yōu)選為1-2h。水熱炭摻混蛋殼進(jìn)行焚燒，得到的焚燒灰中磷的生物可利用更高，且重金屬穩(wěn)定態(tài)大幅增多，蛋殼大部分由CaCO₃組成，焚燒過程中會轉(zhuǎn)變?yōu)镃aO，CaO會促進(jìn)污泥中的磷由非磷灰石無機磷向磷灰石無機磷轉(zhuǎn)變，而磷灰石無機磷有更好的生物可利用性，因此焚燒灰中的磷的生物可利用性提高。污泥在水熱過程中，重金屬的形態(tài)會向更穩(wěn)定的可氧化態(tài)和殘渣態(tài)轉(zhuǎn)變，水熱炭中的重金屬穩(wěn)定性較好，而添加CaO焚燒過程中會進(jìn)一步促進(jìn)重金屬向穩(wěn)定態(tài)的轉(zhuǎn)變。水熱耦合焚燒和添加CaO對降低污泥灰生態(tài)風(fēng)險均有積極影響。