基于梧桐叶和污泥的炭基肥制备方法和制备系统技术方案

公开了一种基于梧桐叶和污泥的炭基肥制备方法和制备系统，制备方法包括水洗后烘干的梧桐叶经破碎设备粉碎后得到梧桐叶颗粒；梧桐叶颗粒加入含有氯化亚锡和三氯化铁的水溶液中浸渍3‑4小时后在80 ℃‑90 ℃中干燥4‑5小时得到混合物，污泥中加入硫酸和十八烷基三甲基氯化铵后脱水使得脱水污泥的含水率小于10%，脱水污泥和梧桐叶颗粒在马弗炉中氮气下以8‑10 ℃/min的速度升温至350‑400 ℃且持续5‑6小时得到梧桐叶泥生物炭颗粒；梧桐叶泥生物炭颗粒在含有氯化亚铁、氯化锌和硒粉的乙二醇溶液中通入氯气下以150‑160 ℃搅拌2‑3小时后，加入碱溶液调节pH值为8‑9，然后以40‑50 ℃真空干燥6‑7小时获得梧桐叶泥生物炭，梧桐叶泥生物炭输入制肥导流装置中加入肥料以制成炭基肥。

Carbon base fertilizer preparation method and system based on leaf and sludge

Disclosed is a carbon based system of leaf sludge and preparation method and preparation system based on the preparation method comprises the following steps: after washing drying of Chinese parasol trees by crushing equipment obtained after grinding of leaf particles; leaf dipping particles into aqueous solution containing stannous chloride and ferric chloride in 3 after 4 hours at 80 DEG C 90 in 4 C dry 5 hours get in the sludge mixture, adding sulfuric acid and eighteen alkyl three methyl ammonium chloride after dehydration makes water sludge dewatering rate of less than 10%, dehydrated sludge and leaf nitrogen particles in a muffle furnace with 8 10 C /min the speed of heating up to 350 DEG C and 5 400 get 6 hours of leaf sludge biological carbon particles; leaf mud biological carbon particles in ethylene glycol solution containing ferrous chloride, zinc chloride and selenium in chlorine gas under 160 DEG C to 150 stirring 2 3 hours after adding alkali solution PH value is 8 9, then 40 to 50 DEG C vacuum drying 6 7 hours to get the leaf mud biochar, adding fertilizer leaf mud biochar fertilizer input diversion device to make carbon base fertilizer.

【技术实现步骤摘要】
基于梧桐叶和污泥的炭基肥制备方法和制备系统
本专利技术涉及炭基肥处理领域，特别是涉及一种基于梧桐叶和污泥的炭基肥制备方法和制备系统。
技术介绍
随着工业发展和人们生活水平的提高，大量的重金属废水排到环境中；农业发展中农药化肥的过量使用；汽车尾气及生活垃圾的日益增多，使得环境中的重金属污染加剧。重金属离子可通过食物链作用进入人体并富集，进而伤害骨骼、大脑等，严重威胁着人类健康。重金属污染已成为全世界共同关注的问题。在生物圈中广泛分布的汞，是唯一一种常温状态下呈液态的金属，极易挥发，毒性高。生物炭是生物质通过热解的方法在缺氧或者低氧条件下制备的一种富含孔隙结构，含碳量较高的碳化物质。制备生物炭的原料来源广泛，农林废弃物如木材，农作物秸秆，果壳及有机废弃物等都可以作为原料。生物炭表面官能团主要包括羧基、羟基、内酯、吡喃酮、酸酐等，并具有大量的表面负电荷以及高电核密度，构成了良好的吸附特性。它还具有良好的环境修复潜力，可以直接或间接地降低水中重金属的生物有效性。因此，生物炭对水中重金属的吸附是值得研究的问题。大多数生物炭集中在木炭、秸秆等，而不同种类生物炭对汞的吸附作用影响还少有研究。专利文献1公开的一种污泥-生物炭有机复合肥制备系统包括秆粉碎机，炭化炉，生物炭储存箱，传送带，发酵池，除臭杀菌装置，生物淋滤反应器，污泥储存箱，太阳能干化设备，混料罐，造粒机，精加工装置；所述秸秆粉碎机通过传送带与炭化炉的进料口连接，所述炭化炉与生物炭储存箱连接；所述发酵池、生物淋滤反应器、太阳能干化设备、除臭杀菌装置和污泥储存箱依次连接；所述生物炭储存箱和污泥储存箱分别与所述混料罐的进料口连接，所述混料罐的出料口与造粒机相连，所述造粒机与精加工装置相连。该专利以废水污泥、农作物秸秆或其他农林废弃物为原料制备有机复合肥，但该专利的处理重金属的能力有待提高，吸附量不足。专利文献2公开的一种城市污泥生物炭基复合肥制备方法包括步骤：步骤A，将植物秸秆进行高温裂解制成生物炭；步骤B，将所述生物炭与城市垃圾高温下掺混后进行堆腐；步骤C，堆腐后将氮磷钾化肥加入其中进行混合，形成复合肥。该专利将植物秸秆为原料制成的生物炭与城市垃圾和传统的无机N、P、K化肥混合制成复合肥，利用生物炭基多孔介质特性将重金属吸附固持并储存在土壤中。但该专利的秸秆材质不利于形成比表面积大的生物炭，且生物炭的比表面积和孔容积有待提高。城市废弃物中的法国梧桐树叶和污水处理厂的污泥，数量巨大，尚未有合理的处理措施。堆积、填埋或者焚烧，既浪费了资源又污染了环境。这两种材料作为城市废弃物，比表面积均较大，表面有较多的活性基团，可以与重金属离子结合，从而达到较好的吸附作用，是制备吸附剂的良好材料。本专利技术以梧桐树叶，污泥制备炭基肥，以达到施肥同时去除土壤中重金属，特别是汞目的，实现以废治废的目标。现有技术文献专利文献专利文献1：中国专利公开CN206089492U号专利文献2：中国专利公开CN105884448A号。
技术实现思路
专利技术要解决的问题如上所述，现有技术中的炭基肥制备方法制备的炭基肥的重金属吸附量和吸附速度需要提升。解决问题的方案本专利技术人等为了达成上述目的而进行了深入研究，具体而言，在本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种基于梧桐叶和污泥的炭基肥制备方法，其步骤包括：第一步骤中，梧桐叶进行水洗后在70℃-80℃中烘干，烘干后的梧桐叶经破碎设备粉碎后过60目筛得到梧桐叶颗粒。第二步骤中，梧桐叶颗粒加入含有氯化亚锡和三氯化铁的水溶液中浸渍3-4小时后在80℃-90℃中干燥4-5小时得到混合物，所述水溶液中的梧桐叶颗粒、氯化亚锡和三氯化铁的质量份比例处于100:(5-8):(20-40)。第三步骤中，污泥中加入硫酸和十八烷基三甲基氯化铵后脱水使得脱水污泥的含水率小于10%，其中，污泥中、硫酸和十八烷基三甲基氯化铵的质量份比例处于100:(3.5-5):(0.8-1.2)。第四步骤中，所述脱水污泥和梧桐叶颗粒在马弗炉中氮气下以8-10℃/min的速度升温至350-400℃且持续5-6小时得到梧桐叶泥生物炭颗粒。第五步骤中，所述梧桐叶泥生物炭颗粒在含有氯化亚铁、氯化锌和硒粉的乙二醇溶液中通入氯气下以150-160℃搅拌2-3小时后，加入碱溶液调节pH值为8-9，然后以40-50℃真空干燥6-7小时获得梧桐叶泥生物炭，其中，所述乙二醇溶液中的梧桐叶泥生物炭颗粒、乙二醇、氯化亚铁、氯化锌和硒粉的质量份比例处于100:(600-800):(5-6):(20-24):(5-6)。第六步骤中，所述梧桐叶泥生物炭输入制肥导流装置，在所述制肥导流装置中加入肥料以制成炭基肥。在所述的制备方法中，第二步骤中，所述水溶液中的梧桐叶颗粒、氯化亚锡和三氯化铁的质量份比例处于100:6:30。在所述的制备方法中，第五步骤中，所述乙二醇溶液中的梧桐叶泥生物炭颗粒、乙二醇、氯化亚铁、氯化锌和硒粉的质量份比例处于100:700:5.5:22:5.5。在所述的制备方法中，第三步骤中，污泥经过筛选和破碎后加入硫酸和十八烷基三甲基氯化铵，脱水工艺包括机械脱水至含水率小于40%，然后加热干燥脱水至含水率小于10%。在所述的制备方法中，第一步骤中，梧桐叶先通过自来水清洗完杂质后，再经由蒸馏水水洗2次后在75℃中烘干，烘干后的梧桐叶经破碎设备粉碎后过60目筛得到梧桐叶颗粒。在所述的制备方法中，第四步骤中，质量份比例为100：(10-20)的所述脱水污泥和梧桐叶颗粒在马弗炉中氮气下以9℃/min的速度升温至380℃且持续5.5小时得到梧桐叶泥生物炭颗粒。在所述的制备方法中，第六步骤中，所述肥料包括碳酰胺、磷酸氢二铵、氯化钾、膨润土和粘结剂，其中，梧桐叶泥生物炭、碳酰胺、磷酸氢二铵、氯化钾、膨润土和粘结剂的质量份比例处于100:(80-85):(88-98):(60-70):(18-20):(3.5-5)。根据本专利技术的另一方面，一种实施所述基于梧桐叶和污泥的炭基肥制备方法的制备系统包括预处理装置、混合装置、炭化装置、处理装置、制肥导流装置和控制装置。所述预处理装置包括用于清洗梧桐叶的清洗设备、烘干设备、用于粉碎梧桐叶的破碎设备和用于脱水污泥的脱水设备，所述烘干设备设有第一温度传感器，所述破碎设备设有转速传感器，所述脱水设备设有湿度传感器。所述混合装置设有定量注入水溶液的输液阀、第一浓度传感器和用于干燥所述水溶液的干燥模块，所述干燥模块设有第二温度传感器。所述炭化装置包括马弗炉和第三温度传感器。所述处理装置设有定量注入乙二醇溶液的注液阀、第二浓度传感器、酸碱度传感器、用于定量加入碱溶液的注碱口、用于搅拌的搅拌器、加热模块和真空干燥器，其中，加热模块和真空干燥器分别设有第四温度传感器和第五温度传感器。所述制肥导流装置设有添加肥料的输入口。所述控制装置连接所述第一、第二、第三、第四和第五温度传感器、第一、第二浓度传感器、酸碱度传感器、湿度传感器和转速传感器并分别控制所述烘干设备、干燥模块、加热模块和真空干燥器的温度、脱水设备的含水率、破碎设备转速以及混合装置和处理装置的浓度。在所述的制备系统中，控制装置包括通用处理器、数字信号处理器、PLC控制板、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA。在所述的采集装置中，控制装置包括存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于梧桐叶和污泥的炭基肥制备方法，其步骤包括：第一步骤（S1）中，梧桐叶进行水洗后在70 ℃‑80 ℃中烘干，烘干后的梧桐叶经破碎设备粉碎后过60目筛得到梧桐叶颗粒；第二步骤（S2）中，梧桐叶颗粒加入含有氯化亚锡和三氯化铁的水溶液中浸渍3‑4小时后在80 ℃‑90 ℃中干燥4‑5小时得到混合物，所述水溶液中的梧桐叶颗粒、氯化亚锡和三氯化铁的质量份比例处于100:(5‑8):(20‑40)；第三步骤（S3）中，污泥中加入硫酸和十八烷基三甲基氯化铵后脱水使得脱水污泥的含水率小于10%，其中，污泥中、硫酸和十八烷基三甲基氯化铵的质量份比例处于100 :(3.5‑5) :(0.8‑1.2)；第四步骤（S4）中，所述脱水污泥和梧桐叶颗粒在马弗炉中氮气下以8‑10 ℃/min的速度升温至350‑400 ℃且持续5‑6小时得到梧桐叶泥生物炭颗粒；第五步骤（S5）中，所述梧桐叶泥生物炭颗粒在含有氯化亚铁、氯化锌和硒粉的乙二醇溶液中通入氯气下以150‑160 ℃搅拌2‑3小时后，加入碱溶液调节pH值为8‑9，然后以40‑50 ℃真空干燥6‑7小时获得梧桐叶泥生物炭，其中，所述乙二醇溶液中的梧桐叶泥生物炭颗粒、乙二醇、氯化亚铁、氯化锌和硒粉的质量份比例处于100:(600‑800):(5‑6) :(20‑24) :(5‑6)；第六步骤（S6）中，所述梧桐叶泥生物炭输入制肥导流装置（28），在所述制肥导流装置中加入肥料以制成炭基肥。...

【技术特征摘要】
1.一种基于梧桐叶和污泥的炭基肥制备方法，其步骤包括：第一步骤（S1）中，梧桐叶进行水洗后在70℃-80℃中烘干，烘干后的梧桐叶经破碎设备粉碎后过60目筛得到梧桐叶颗粒；第二步骤（S2）中，梧桐叶颗粒加入含有氯化亚锡和三氯化铁的水溶液中浸渍3-4小时后在80℃-90℃中干燥4-5小时得到混合物，所述水溶液中的梧桐叶颗粒、氯化亚锡和三氯化铁的质量份比例处于100:(5-8):(20-40)；第三步骤（S3）中，污泥中加入硫酸和十八烷基三甲基氯化铵后脱水使得脱水污泥的含水率小于10%，其中，污泥中、硫酸和十八烷基三甲基氯化铵的质量份比例处于100:(3.5-5):(0.8-1.2)；第四步骤（S4）中，所述脱水污泥和梧桐叶颗粒在马弗炉中氮气下以8-10℃/min的速度升温至350-400℃且持续5-6小时得到梧桐叶泥生物炭颗粒；第五步骤（S5）中，所述梧桐叶泥生物炭颗粒在含有氯化亚铁、氯化锌和硒粉的乙二醇溶液中通入氯气下以150-160℃搅拌2-3小时后，加入碱溶液调节pH值为8-9，然后以40-50℃真空干燥6-7小时获得梧桐叶泥生物炭，其中，所述乙二醇溶液中的梧桐叶泥生物炭颗粒、乙二醇、氯化亚铁、氯化锌和硒粉的质量份比例处于100:(600-800):(5-6):(20-24):(5-6)；第六步骤（S6）中，所述梧桐叶泥生物炭输入制肥导流装置（28），在所述制肥导流装置中加入肥料以制成炭基肥。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，第二步骤（S2）中，所述水溶液中的梧桐叶颗粒、氯化亚锡和三氯化铁的质量份比例处于100:6:30。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，第五步骤（S5）中，所述乙二醇溶液中的梧桐叶泥生物炭颗粒、乙二醇、氯化亚铁、氯化锌和硒粉的质量份比例处于100:700:5.5:22:5.5。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，第三步骤（S3）中，污泥经过筛选和破碎后加入硫酸和十八烷基三甲基氯化铵，脱水工艺包括机械脱水至含水率小于40%，然后加热干燥脱水至含水率小于10%。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，第一步骤（S1）中，梧桐叶先通过自来水清洗完杂质后，再经由蒸馏水水洗2次后在75℃中烘干，烘干后的梧桐叶经破碎设备粉碎后过60目筛得到梧桐叶颗粒。6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，第四步骤（S4）中，质量份比例为100：(10-20)的所述脱水污泥和梧桐叶颗粒在马弗炉中氮气下以9℃/min的速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，
申请(专利权)人：青岛农业大学，
类型：发明
国别省市：山东,37