申請(qǐng)日2015.09.10

　　公開(公告)日2016.01.20

　　IPC分類號(hào)C10B53/00; C02F11/10

　　摘要

　　本發(fā)明涉及污泥的再生處理及資源化利用技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種調(diào)理劑強(qiáng)化水熱碳化制備污泥炭的方法。本發(fā)明利用鋼渣等調(diào)理劑強(qiáng)化污泥水熱碳化過程，有助于改變污泥重金屬形態(tài)，降低污泥炭中重金屬活性，起到明顯的鈍化污泥中重金屬作用，并且具有原材料來源廣泛，生產(chǎn)成本低廉，工藝步驟簡(jiǎn)單易行，環(huán)境友好，易于推廣應(yīng)用，真正達(dá)到了“以廢治廢”的目的。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種調(diào)理劑強(qiáng)化水熱碳化制備污泥炭的方法，其特征在于，包括以下步驟：

　　步驟1：在含水污泥中投加鋼渣廢棄物作為調(diào)理劑，采用電磁攪拌器攪拌均勻，然后送入水熱反應(yīng)器中，密封，加熱進(jìn)行水熱碳化反應(yīng)，得到水熱碳化液;

　　步驟2：將得到的水熱碳化液進(jìn)行固液分離，然后固體產(chǎn)物經(jīng)過水洗、干燥，獲得污泥炭。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)理劑強(qiáng)化水熱碳化制備污泥炭的方法，其特征在于，步驟1中所述的含水污泥為市政污泥。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)理劑強(qiáng)化水熱碳化制備污泥炭的方法，其特征在于，步驟1中所述的鋼渣廢棄物用量為污泥干重的0.5%-10%。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)理劑強(qiáng)化水熱碳化制備污泥炭的方法，其特征在于，步驟1中所述含水污泥的含水率為50%～85%。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)理劑強(qiáng)化水熱碳化制備污泥炭的方法，其特征在于，步驟1中所述水熱碳化反應(yīng)加熱方法為電熱板直接加熱或微波輔助加熱。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的調(diào)理劑強(qiáng)化水熱碳化制備污泥炭的方法，其特征在于，所述微波輔助加熱時(shí)，微波功率為200W～800W。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)理劑強(qiáng)化水熱碳化制備污泥炭的方法，其特征在于，步驟1中所述的水熱反應(yīng)過程中，控制水熱反應(yīng)器內(nèi)壓力為2atm～ 3atm。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)理劑強(qiáng)化水熱碳化制備污泥炭的方法，其特征在于，步驟1中所述的水熱反應(yīng)過程中，控制加熱溫度為150℃～300℃。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)理劑強(qiáng)化水熱碳化制備污泥炭的方法，其特征在于，步驟1中所述的水熱碳化反應(yīng)時(shí)間為30min～150min。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)理劑強(qiáng)化水熱碳化制備污泥炭的方法，其特征在于，步驟2中所述的干燥溫度為40℃～60℃。

　　說明書

　　一種調(diào)理劑強(qiáng)化水熱碳化制備污泥炭的方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及污泥的再生處理及資源化利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種調(diào)理劑強(qiáng)化水熱碳化制備污泥炭的方法。

　　背景技術(shù)

　　隨著我國(guó)城市污水處理廠的普及和運(yùn)行，城市污水處理廠污泥產(chǎn)量快速增加。2001-2012年間，我國(guó)污泥的年產(chǎn)總量以平均每年約14.1%的速率從567萬噸增加至2419萬噸。由于生物可利用性差和含水率高(多數(shù)污泥在出廠時(shí)仍高達(dá)80%)等問題，剩余污泥的運(yùn)輸和安全處置受到了嚴(yán)重制約。污泥含有大量的病原體、重金屬和持久性有機(jī)物等有毒有害物質(zhì)，若未能得到有效處理處置，極易對(duì)地下水、土壤等造成二次污染，直接威脅環(huán)境安全和公眾健康。

　　水熱碳化法以水為熱的載體，加熱促使污泥中微生物絮體解散，微生物細(xì)胞破裂，有機(jī)物發(fā)生水解、縮合和碳化。無需對(duì)污泥進(jìn)行事先干燥，對(duì)原料污泥的含水率要求低，反應(yīng)條件溫和，工藝過程簡(jiǎn)單，因而在能量耗費(fèi)和生產(chǎn)控制上較傳統(tǒng)碳化法具有明顯的優(yōu)勢(shì)，是目前碳化技術(shù)發(fā)展中的新起之秀。例如中國(guó)專利CN102875005A公開了“一種基于水熱反應(yīng)的污泥生物炭化工藝”，提供了一種污泥水熱碳化工藝。例如中國(guó)專利CN103923899A公開了“基于厭氧消化和水熱碳化的污泥綜合處理方法”，提供了一種清潔環(huán)保、產(chǎn)物附加值高、快速高效的基于厭氧消化和水熱碳化的污泥綜合處理方法。例如中國(guó)專利 CN104150743A公開了“一種微波輔助水熱碳化制備污泥炭的方法”，采用微波輔助加熱，該方法獲得的污泥炭品質(zhì)穩(wěn)定，有效磷、有效氮含量高，具有良好的肥田效果，還可有效降低或固定污泥中的重金屬含量。

　　鋼渣是鋼鐵冶煉后所排的一種固體廢棄物，主要為多種金屬氧化物的熔融混合物，其中以鈣、鐵、硅氧化物為主，鎂、鋁，錳、磷次之。目前，鋼渣除用作冶金原料和建筑材料外，還可用于農(nóng)業(yè)作鋼渣磷肥、硅肥和酸性土壤改良劑或施用于缺磷堿性土壤等，例如中國(guó)專利CN101863719A公開了“利用鋼渣作土壤調(diào)理劑的方法”，不僅大量處理鋼渣，而且改善土壤肥力，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量及品質(zhì)。例如中國(guó)專利CN101836576A公開了“一種用生物污泥和鋼渣制作養(yǎng)殖土的方法”，提供了一種用生物污泥和鋼渣制作養(yǎng)殖土的方法。在污泥治理方面的應(yīng)用較少，被作為調(diào)理劑應(yīng)用于污泥脫水環(huán)節(jié)，例如中國(guó)專利 CN102557387A公開了“一種鋼渣制備的復(fù)合污泥絮凝脫水調(diào)理劑”，該調(diào)理劑能夠明顯減小污泥的比阻，使污泥脫水由難變易。到目前為止，尚未見利用鋼渣等調(diào)理劑強(qiáng)化水熱碳化制備污泥炭的報(bào)道。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　有鑒于此，有必要針對(duì)上述問題，提供一種調(diào)理劑強(qiáng)化水熱碳化制備污泥炭的方法。本發(fā)明利用鋼渣等調(diào)理劑強(qiáng)化污泥水熱碳化過程，有助于改變污泥重金屬形態(tài)，降低污泥炭中重金屬活性，起到明顯的鈍化污泥中重金屬作用。

　　本發(fā)明采取如下的技術(shù)方案：

　　本發(fā)明的調(diào)理劑強(qiáng)化水熱碳化制備污泥炭的方法，包括以下步驟：

　　步驟1：在含水污泥中投加鋼渣廢棄物作為調(diào)理劑，采用電磁攪拌器攪拌均勻，然后送入水熱反應(yīng)器中，密封，加熱進(jìn)行水熱碳化反應(yīng)，得到水熱碳化液;

　　步驟2：將得到的水熱碳化液進(jìn)行固液分離，然后固體產(chǎn)物經(jīng)過水洗、干燥，獲得污泥炭。

　　進(jìn)一步的，步驟1中所述的含水污泥為市政污泥。

　　進(jìn)一步的，步驟1中所述的鋼渣廢棄物用量為污泥干重的0.5%-10%。

　　進(jìn)一步的，步驟1中所述含水污泥的含水率50%～85%。

　　進(jìn)一步的，步驟1中所述水熱碳化反應(yīng)加熱方法為電熱板直接加熱或微波輔助加熱。

　　進(jìn)一步的，所述微波輔助加熱時(shí)，微波功率為200W～800W。

　　進(jìn)一步的，步驟1中所述的水熱反應(yīng)過程中，控制水熱反應(yīng)器內(nèi)壓力為2 atm～3atm。

　　進(jìn)一步的，步驟1中所述的水熱反應(yīng)過程中，控制加熱溫度為150℃～ 300℃。

　　進(jìn)一步的，步驟1中所述的水熱碳化反應(yīng)時(shí)間為30min～150min。

　　進(jìn)一步的，步驟2中所述的干燥溫度為40℃～60℃。

　　進(jìn)一步的，步驟2中所述固液分離方法采用離心分離，離心轉(zhuǎn)速為3000 rpm～6000rpm。

　　本發(fā)明的有益效果是：

　　(1)本發(fā)明方法可以很好降低或固定污泥中的重金屬，其含量顯著低于相同條件下未添加鋼渣水熱碳化法獲得的污泥炭。

　　(2)本發(fā)明方法獲得的污泥炭品質(zhì)穩(wěn)定，有效磷、有效氮含量高，具有良好的肥田效果;此外，該方法所得污泥炭可有效鈍化污泥中的重金屬。

　　(3)本發(fā)明方法原材料來源廣泛，生產(chǎn)成本低廉，工藝步驟簡(jiǎn)單易行，環(huán)境友好，易于推廣應(yīng)用，真正達(dá)到了“以廢治廢”的目的。

　　(4)污泥炭還是一種固碳減排的物質(zhì)，因污泥炭本身的穩(wěn)定性，修復(fù)和改良效果長(zhǎng)期持久，其生產(chǎn)和使用都對(duì)全球碳排放有緩解作用。