申请日2015.09.10
公开(公告)日2016.01.20
IPC分类号C10B53/00; C02F11/10
摘要
本发明涉及污泥的再生处理及资源化利用技术领域，具体公开了一种调理剂强化水热碳化制备污泥炭的方法。本发明利用钢渣等调理剂强化污泥水热碳化过程，有助于改变污泥重金属形态，降低污泥炭中重金属活性，起到明显的钝化污泥中重金属作用，并且具有原材料来源广泛，生产成本低廉，工艺步骤简单易行，环境友好，易于推广应用，真正达到了“以废治废”的目的。
权利要求书
1.一种调理剂强化水热碳化制备污泥炭的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：在含水污泥中投加钢渣废弃物作为调理剂，采用电磁搅拌器搅拌均匀，然后送入水热反应器中，密封，加热进行水热碳化反应，得到水热碳化液;
步骤2：将得到的水热碳化液进行固液分离，然后固体产物经过水洗、干燥，获得污泥炭。
2.根据权利要求1所述的调理剂强化水热碳化制备污泥炭的方法，其特征在于，步骤1中所述的含水污泥为市政污泥。
3.根据权利要求1所述的调理剂强化水热碳化制备污泥炭的方法，其特征在于，步骤1中所述的钢渣废弃物用量为污泥干重的0.5%-10%。
4.根据权利要求1所述的调理剂强化水热碳化制备污泥炭的方法，其特征在于，步骤1中所述含水污泥的含水率为50%～85%。
5.根据权利要求1所述的调理剂强化水热碳化制备污泥炭的方法，其特征在于，步骤1中所述水热碳化反应加热方法为电热板直接加热或微波辅助加热。
6.根据权利要求5所述的调理剂强化水热碳化制备污泥炭的方法，其特征在于，所述微波辅助加热时，微波功率为200W～800W。
7.根据权利要求1所述的调理剂强化水热碳化制备污泥炭的方法，其特征在于，步骤1中所述的水热反应过程中，控制水热反应器内压力为2atm～ 3atm。
8.根据权利要求1所述的调理剂强化水热碳化制备污泥炭的方法，其特征在于，步骤1中所述的水热反应过程中，控制加热温度为150℃～300℃。
9.根据权利要求1所述的调理剂强化水热碳化制备污泥炭的方法，其特征在于，步骤1中所述的水热碳化反应时间为30min～150min。
10.根据权利要求1所述的调理剂强化水热碳化制备污泥炭的方法，其特征在于，步骤2中所述的干燥温度为40℃～60℃。
说明书
一种调理剂强化水热碳化制备污泥炭的方法
技术领域
本发明涉及污泥的再生处理及资源化利用技术领域，尤其涉及一种调理剂强化水热碳化制备污泥炭的方法。
背景技术
随着我国城市污水处理厂的普及和运行，城市污水处理厂污泥产量快速增加。2001-2012年间，我国污泥的年产总量以平均每年约14.1%的速率从567万吨增加至2419万吨。由于生物可利用性差和含水率高(多数污泥在出厂时仍高达80%)等问题，剩余污泥的运输和安全处置受到了严重制约。污泥含有大量的病原体、重金属和持久性有机物等有毒有害物质，若未能得到有效处理处置，极易对地下水、土壤等造成二次污染，直接威胁环境安全和公众健康。
水热碳化法以水为热的载体，加热促使污泥中微生物絮体解散，微生物细胞破裂，有机物发生水解、缩合和碳化。无需对污泥进行事先干燥，对原料污泥的含水率要求低，反应条件温和，工艺过程简单，因而在能量耗费和生产控制上较传统碳化法具有明显的优势，是目前碳化技术发展中的新起之秀。例如中国专利CN102875005A公开了“一种基于水热反应的污泥生物炭化工艺”，提供了一种污泥水热碳化工艺。例如中国专利CN103923899A公开了“基于厌氧消化和水热碳化的污泥综合处理方法”，提供了一种清洁环保、产物附加值高、快速高效的基于厌氧消化和水热碳化的污泥综合处理方法。例如中国专利 CN104150743A公开了“一种微波辅助水热碳化制备污泥炭的方法”，采用微波辅助加热，该方法获得的污泥炭品质稳定，有效磷、有效氮含量高，具有良好的肥田效果，还可有效降低或固定污泥中的重金属含量。
钢渣是钢铁冶炼后所排的一种固体废弃物，主要为多种金属氧化物的熔融混合物，其中以钙、铁、硅氧化物为主，镁、铝，锰、磷次之。目前，钢渣除用作冶金原料和建筑材料外，还可用于农业作钢渣磷肥、硅肥和酸性土壤改良剂或施用于缺磷碱性土壤等，例如中国专利CN101863719A公开了“利用钢渣作土壤调理剂的方法”，不仅大量处理钢渣，而且改善土壤肥力，提高农作物的产量及品质。例如中国专利CN101836576A公开了“一种用生物污泥和钢渣制作养殖土的方法”，提供了一种用生物污泥和钢渣制作养殖土的方法。在污泥治理方面的应用较少，被作为调理剂应用于污泥脱水环节，例如中国专利 CN102557387A公开了“一种钢渣制备的复合污泥絮凝脱水调理剂”，该调理剂能够明显减小污泥的比阻，使污泥脱水由难变易。到目前为止，尚未见利用钢渣等调理剂强化水热碳化制备污泥炭的报道。
发明内容
有鉴于此，有必要针对上述问题，提供一种调理剂强化水热碳化制备污泥炭的方法。本发明利用钢渣等调理剂强化污泥水热碳化过程，有助于改变污泥重金属形态，降低污泥炭中重金属活性，起到明显的钝化污泥中重金属作用。
本发明采取如下的技术方案：
本发明的调理剂强化水热碳化制备污泥炭的方法，包括以下步骤：
步骤1：在含水污泥中投加钢渣废弃物作为调理剂，采用电磁搅拌器搅拌均匀，然后送入水热反应器中，密封，加热进行水热碳化反应，得到水热碳化液;
步骤2：将得到的水热碳化液进行固液分离，然后固体产物经过水洗、干燥，获得污泥炭。
进一步的，步骤1中所述的含水污泥为市政污泥。
进一步的，步骤1中所述的钢渣废弃物用量为污泥干重的0.5%-10%。
进一步的，步骤1中所述含水污泥的含水率50%～85%。
进一步的，步骤1中所述水热碳化反应加热方法为电热板直接加热或微波辅助加热。
进一步的，所述微波辅助加热时，微波功率为200W～800W。
进一步的，步骤1中所述的水热反应过程中，控制水热反应器内压力为2 atm～3atm。
进一步的，步骤1中所述的水热反应过程中，控制加热温度为150℃～ 300℃。
进一步的，步骤1中所述的水热碳化反应时间为30min～150min。
进一步的，步骤2中所述的干燥温度为40℃～60℃。
进一步的，步骤2中所述固液分离方法采用离心分离，离心转速为3000 rpm～6000rpm。
本发明的有益效果是：
(1)本发明方法可以很好降低或固定污泥中的重金属，其含量显著低于相同条件下未添加钢渣水热碳化法获得的污泥炭。
(2)本发明方法获得的污泥炭品质稳定，有效磷、有效氮含量高，具有良好的肥田效果;此外，该方法所得污泥炭可有效钝化污泥中的重金属。
(3)本发明方法原材料来源广泛，生产成本低廉，工艺步骤简单易行，环境友好，易于推广应用，真正达到了“以废治废”的目的。
(4)污泥炭还是一种固碳减排的物质，因污泥炭本身的稳定性，修复和改良效果长期持久，其生产和使用都对全球碳排放有缓解作用。
