一种污泥热解碳化耦合污泥处理的土壤改良工艺制造技术

一种污泥热解碳化耦合污泥处理的土壤改良工艺，通过生物炭与污泥处理工艺进行耦合制备土壤改良剂。将生物炭用作调理脱水的骨架材料，实现污泥的胞外聚合物的破壁，减少污泥调理脱水过程中化学药剂投加量，实现降低电导，提升脱水效率；生物炭用作高级厌氧消化的微生物载体与电子传递介质，提高消化效率；生物炭用作好氧发酵的辅料，减少其他辅料的添加，减少好氧发酵过程中臭味产量，缩小腐熟时间。污泥基生物炭与土壤微生物菌剂复配，污泥基生物炭与高级厌氧消化污泥复配以及污泥基生物炭与好氧发酵污泥复配形成土壤改良剂，施入土壤，提升土壤有机质，提升根系菌丝侵染，改善土壤结构，提高生物量，实现了污泥资源化利用与土壤改良效能的提高。土壤改良效能的提高。土壤改良效能的提高。

【技术实现步骤摘要】
一种污泥热解碳化耦合污泥处理的土壤改良工艺


[0001]本专利技术申请属于污泥处理处置与资源化利用领域，尤其涉及一种污泥热解碳化耦合污泥处理的土壤改良工艺。

技术介绍

[0002]研究表明，伴随着人民生活水平的提高和城镇化的快速发展，我国污泥年产量高达约3094万吨。污泥年产量大，含水率高，有限的消纳空间，越来越成为限制污泥处理处置与资源化利用过程中的难题。同时，我国沙化土地面积已达17.3万km2，贫瘠、矿山土壤遗留问题严重，园林绿化面积逐年增加。如何安全、经济、高效的将污泥的资源化与土壤改良进行衔接，是污泥领域迫在眉睫的问题。
[0003]早期的污泥处理工艺简单，工艺仅局限于调理脱水，干化等。伴随着国内外技术的发展，好氧发酵技术，高级厌氧消化技术，热解技术，逐步开始用于污泥的处理处置。
[0004]目前，因为流程简单、成本低廉，污泥好氧发酵技术常用于制备污泥基肥料。污泥基肥料进行土壤改良，可实现污泥中矿质营养元素与有机质等的循环利用。然而，污泥好氧发酵存在秸秆等辅料添加量大、工艺过程臭味大、土壤改良肥料性能差等问题，制约了其大规模利用。
[0005]近年来，污泥高级厌氧消化技术，已成为我国城镇污泥处理处置主流的工艺之一。但是，由于胞外聚合物破壁难，使得污泥高级厌氧消化效率不高，调理脱水困难，同样限制了该技术规模化应用。
[0006]热解技术是指生物质材料，在低氧或无氧环境下，经过一定时间的高温或低温下，形成高碳化合物。由于热解技术可削减污泥的体量，杀灭相关病原微生物，形成具有多孔性、高比表面积、含矿物元素、芳香炭结构、羟基或羧基官能团的高碳化合物，因而成为了一种新型的污泥处理处置的方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是针对污泥处理工艺中，高级厌氧消化效率不高、脱水困难，好氧发酵辅料添加量大、臭气排放多，污泥资源化利用产品土壤改良效能低等问题；同时，为了充分利用热解技术制备的生物炭，具备良好的物理、化学、生物学特性这一优势，优化高级厌氧消化污泥，好氧发酵污泥，污泥基生物炭，三者用于土壤改良之间的关系，提出了一种污泥热解碳化耦合污泥处理的土壤改良工艺。
[0008]本专利技术采取的技术方案如下：
[0009]本专利技术通过对污泥热解碳化与污泥处理工艺进行耦合(
①
热解碳化处理工艺，
②
厌氧消化处理工艺，
③
好氧发酵处理工艺)(图1)，形成三种污泥资源化产品：1)污泥基生物炭耦合土壤微生物菌剂复配形成土壤改良剂，2)污泥热解碳化处理工艺耦合厌氧消化处理工艺形成土壤改良剂，3)污泥热解碳化处理工艺耦合好氧发酵处理工艺形成土壤改良剂，应用于沙化、贫瘠或矿山及园林绿化土壤改良。这三种污泥资源化产品，通过以下三种方式
获得：
[0010]方式一(图2)：污泥基生物炭耦合土壤微生物菌剂复配形成土壤改良剂。将生物炭作为调理骨架材料，添加到污泥中进行调理脱水。采取低温热干化技术，热解碳化处理技术，制备污泥基生物炭。通过污泥基生物炭与土壤微生物菌剂进行复配，形成土壤改良剂，应用于沙化、贫瘠或矿山及园林绿化土壤改良。
[0011]方式二(图3)：污泥热解碳化处理工艺耦合高级厌氧消化处理工艺形成土壤改良剂。将生物炭作为微生物载体和电子传递介质，添加到厌氧环境的污泥反应罐中进行厌氧消化。将生物炭作为调理骨架材料，添加到厌氧消化污泥中进行调理脱水，生产高级厌氧消化污泥。通过高级厌氧消化污泥与经干化、热解制备的污泥基生物炭进行复配，形成土壤改良剂；污泥基生物炭与土壤微生物菌剂进行复配，形成土壤改良剂，应用于沙化、贫瘠或矿山及园林绿化土壤改良。
[0012]方式三(图4)：污泥热解碳化处理工艺耦合好氧发酵处理工艺形成土壤改良剂。将生物炭作为调理骨架材料，添加到污泥中进行调理脱水。将生物炭用作辅料投加到经调理脱水后的污泥中进行好氧发酵，生产好氧发酵污泥。通过好氧发酵污泥与经干化、热解，制备的污泥基生物炭进行复配，形成土壤改良剂；污泥基生物炭与土壤微生物菌剂进行复配，形成土壤改良剂，应用于沙化、贫瘠或矿山及园林绿化土壤改良。
[0013]一种污泥热解碳化耦合污泥处理的土壤改良工艺，所述方法包括以下步骤：
[0014]方式一：污泥基生物炭耦合土壤微生物菌剂复配形成土壤改良剂。如图2所示，在本方式中，包括下述内容：
[0015]步骤一：调理脱水：(1)向待调理污泥中分别或共同加入污泥基生物炭和生物质生物炭，并搅拌混合均匀；(2)将铁盐或铝盐混凝剂加入经过(1)处理后的污泥中并搅拌混合均匀；(3)将高分子絮凝剂加入经过(2)处理后的污泥中；(4)采用污泥脱水机对经过(3)处理的污泥进行脱水。调理脱水后的污泥，可溶性盐分总量不超过10％，相比传统调理技术，污泥电导率大幅降低，污泥含水率降至60％
‑
70％。
[0016]1、进一步的，步骤一中，上述生物质生物炭包含但不限于，秸秆生物炭、稻壳生物炭、木屑生物炭、草本生物炭，当中的一种或几种。
[0017]2、进一步的，步骤一中，污泥基生物炭、生物质生物炭、铁盐或铝盐混凝剂、高分子絮凝剂投加顺序可根据污泥的性质进行调整。
[0018]3、进一步的，步骤一中，污泥基生物炭、生物质生物炭的投加量不超过污泥干重的50％。
[0019]4、进一步的，步骤一中，铁盐、铝盐混凝剂的投加量不超过污泥干重的10％。
[0020]5、进一步的，步骤一中，高分子絮凝剂投加量不超过污泥干重的2％。
[0021]步骤二：热干化：调理脱水后的污泥，采用低温热干化方式进行干化，干化过程中污泥温度在60
‑
95℃之间，低温热干化后的污泥含水率降低至30％以下。
[0022]步骤三：热解碳化：(1)将热干化后的污泥，输送至热解装置进行热解，制备污泥基生物炭；(2)将经过(1)制备的污泥基生物炭，作为骨架材料，部分回流输送至步骤一：调理脱水过程中。
[0023]进一步的，步骤三中，热解温度400
‑
800℃，升温速率10
‑
100℃/min，污泥在装置中停留时间20
‑
120min，通过连续热解装置产生气体，装置内实现低氧或无氧环境，或采用通
入氮气、氩气、二氧化碳、水蒸气保护气氛。
[0024]步骤四：土壤改良：(1)将热解碳化制备的污泥基生物炭，接种土壤微生物菌剂；(2)将经过(1)处理的污泥基生物炭，施用于沙化、贫瘠或矿山及园林绿化土壤改良。提高菌根侵染5％
‑
15％，提高生物量5％
‑
20％。
[0025]1、进一步的，步骤四中，土壤微生物菌剂包括：固氮菌、根瘤菌、以及菌根真菌一种或几种；其中，菌根真菌可分为：外生菌根，用于树木和灌木；内生菌根，如：杜鹃花类菌根，用于杜鹃花科的园林绿化，兰花菌根，用于兰科的园林绿化；广泛的丛枝菌根，用于沙化或贫瘠的土壤改良。
[0026]2、进一步的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种污泥热解碳化耦合污泥处理的土壤改良工艺，其特征在于：所述工艺包括三个实施方式：方式一：污泥基生物炭耦合土壤微生物菌剂复配形成土壤改良剂；在本方式中，包括下述内容：步骤一：调理脱水：(1)向待调理污泥中分别或共同加入污泥基生物炭和生物质生物炭，并搅拌混合均匀；(2)将铁盐或铝盐混凝剂加入经过(1)处理后的污泥中并搅拌混合均匀；(3)将高分子絮凝剂加入经过(2)处理后的污泥中；(4)采用污泥脱水机对经过(3)处理的污泥进行脱水；步骤二：热干化：调理脱水后的污泥，采用低温热干化方式进行干化，干化过程中污泥温度在60
‑
95℃之间，低温热干化后的污泥含水率降低至30％以下；步骤三：热解碳化：(1)将热干化后的污泥，输送至热解装置进行热解，制备污泥基生物炭；(2)将经过(1)制备的污泥基生物炭，作为骨架材料，部分回流输送至步骤一：调理脱水过程中；步骤四：土壤改良：(1)将热解碳化制备的污泥基生物炭，接种土壤微生物菌剂；(2)将经过(1)处理的污泥基生物炭，施用于沙化、贫瘠或矿山及园林绿化土壤改良；方式二：污泥热解碳化处理工艺耦合高级厌氧消化处理工艺形成土壤改良剂；在本方式中，包括下述内容：步骤一：高级厌氧消化：将污泥基生物炭和生物质生物炭分别或共同添加到厌氧消化反应罐中，发酵罐温度54℃
‑
56℃，在厌氧环境的微生物作用下，灭活病原菌，进行水解、产酸、产甲烷的过程；步骤二：调理脱水：(1)向厌氧消化后的污泥中分别或共同加入污泥基生物炭和生物质生物炭，并搅拌混合均匀；(2)将铁盐或铝盐混凝剂加入经过(1)处理后的污泥中并搅拌混合均匀；(3)将高分子絮凝剂加入经过(2)处理后的污泥中；(4)采用污泥脱水机对经过(3)处理的污泥进行脱水；步骤三：土壤改良：(1)将调理脱水后的高级厌氧消化污泥，与污泥基生物炭复配；(2)将经过(1)处理的高级厌氧消化污泥，施用于沙化、贫瘠或矿山及园林绿化土壤改良；步骤四：热干化：调理脱水后的污泥，采用低温热干化方式进行干化，干化过程中污泥温度在60
‑
95℃之间，低温热干化后的污泥含水率降低至30％以下；步骤五：热解碳化：(1)将热干化后的污泥，输送至热解装置进行热解，制备污泥基生物炭；(2)将经过(1)制备的污泥基生物炭，作为微生物载体与电子传递介质，部分回流输送至步骤一，高级厌氧消化过程中；(3)将经过(1)制备的污泥基生物炭，作为骨架材料，部分回流输送至步骤二，调理脱水过程中；(4)将经过(1)制备的污泥基生物炭，输送至步骤三，土壤改良中，与高级厌氧消化污泥复配生产土壤改良剂；步骤六：土壤改良：(1)将热解碳化制备的污泥基生物炭，接种土壤微生物菌剂；(2)将经过(1)处理的污泥基生物炭，施用于沙化、贫瘠或矿山及园林绿化土壤改良；方式三：污泥热解碳化处理工艺耦合好氧发酵处理工艺形成土壤改良剂；在本方式中，包括下述内容：步骤一：调理脱水：(1)向待调理污泥中分别或共同加入污泥基生物炭和生物质生物炭，并搅拌混合均匀；(2)将铁盐或铝盐混凝剂加入经过(1)处理后的污泥中并搅拌混合均
匀；(3)将高分子絮凝剂加入经过(2)处理后的污泥中；(4)采用污泥脱水机对经过(3)处理的污泥进行脱水；步骤二：好氧发酵：(1)向调理脱水后的污泥中分别或共同添加污泥基生物炭和生物质生物炭，混合均匀；(2)将经过(1)处理后的污泥，在室内按堆体进行堆肥，定时翻堆；步骤三：土壤改良：(1)将好氧发酵后的污泥与污泥基生物炭复配；(2)将经过(1)处理的好氧发酵污泥，施用于沙化、贫瘠或矿山及园林绿化土壤改良；步骤四：热干化：调理脱水后的污泥，采用低温热干化方式进行干化，干化过程中污泥温度在60
‑
95℃之间，低温热干化后的污泥含水率降低至30％以下；步骤五：热解碳化：(1)将热干化后的污泥，输送至热解装置进行热解，制备污泥基生物炭；(2)将经过(1)制备的污泥基生物炭，作为骨架材料，部分回流输送至步骤一，调理脱水过程中；(3)将经过(1)制备的污泥基生物炭，作为好氧发酵辅料，部分回流输送至步骤二，好氧发酵过程中；(4)将经过(1)制备的污泥基生物炭，输送至步骤三，土壤改良中，与好氧发酵污泥复配生产土壤改良剂；步骤六：土壤改良：(1)将热解碳化制备的污泥基生物炭，接种土壤微生物菌剂；(2)将经过(1)处理的污泥基生物炭，施用于沙化、贫瘠或矿山及园林绿化土壤改良。2.根据权利要求1所述的一种污泥热解碳化耦合污泥处理的土壤改良工艺，其特征在于：方式一中的步骤一，调理脱水过程中，所述生物质生物炭包含但不限于，秸秆生物炭、稻壳生物炭、木屑生物炭、草本生物炭，当中的一种或几种；所述污泥基生物炭、生物质生物炭、铁盐或铝盐混凝剂、高分子絮凝剂投加顺序可根据污泥的性质进行调整；所述污泥基生物炭、生物质生物炭的投加量不超过污泥干重的50％；所述铁盐、铝盐混凝剂的投加量不超过污泥干重的10％；所述高分子絮凝剂投加量不超过污泥干重的2％。3.根据权利要求1所述的一种污泥热解碳化耦合污泥处理的土壤改良工艺，其特征在于：方式一中的步骤三，热解碳化过程中，热解参数为：热解温度400
‑
800℃，升温速率10
‑
100℃/m...

【专利技术属性】
技术研发人员：许国仁，徐志超，
申请(专利权)人：许国仁，
类型：发明
国别省市：