一种掺加有机辅料的污泥基生物炭的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种掺加有机辅料的污泥基生物炭的制备方法，属于有机废物资源化利用领域。其工艺过程为将处理后的城市生活污泥按照10％的添加比例(有机辅料质量占混合物总质量之比)掺加啤酒酒糟，于马弗炉内慢速加热方式升温至700℃，热解2h，即得生物炭产品。本发明专利技术提高了污泥生物炭的养分固持能力，不仅实现了污泥的资源化高效利用，同时也增强了其土壤改良应用潜力。本发明专利技术效果好、成本低，适合大规模应用。应用。应用。

【技术实现步骤摘要】
一种掺加有机辅料的污泥基生物炭的制备方法


[0001]本专利技术涉及有机废物资源化利用领域，具体涉及一种掺加有机辅料的污泥基生物炭的制备方法。

技术介绍

[0002]随着世界人口的增长，城市化和工业化的快速发展，污水处理厂产生大量的污泥。自2014年以来，国内污水处理厂每天处理的城市污水超过1.29亿吨，每年产生的污泥超过3000万吨。污泥营养丰富，但还含有大量病原微生物和有毒物质。直接处理污泥不仅会造成资源浪费，而且会造成严重的环境污染。目前，传统的污泥处理技术都会存在污染外泄等问题，因此如何保证污泥经济、高效、安全的处理成为人们关注的焦点。
[0003]由于污泥中含有大量的有机物，对其进行有效的利用可以取得良好的经济效益和社会效益；例如，CN 113186012 A公开了利用污泥和生活垃圾制备颗粒燃料的资源化利用方法；CN 112898056 A公开了一种城市生活污泥资源化利用的先进技术，通过将城市生活污泥按照一定比例掺加禽畜粪、辅料与耐高温生物菌剂混合发酵，实现污泥无害化、减量化、资源化利用。CN 113057144 A公开了一种通过蚯蚓立体养殖实现污泥减量化与资源化利用的方法。然而由于其生产工艺或生产成本以及低的环境效益等问难以大规模模应用，因此，基于社会效益和环境效益，开发一种工艺简单、经济适用的污泥资源化利用技术非常有必要。
[0004]污泥生物炭含有大量的有机质、氮、磷等营养物质，有利于土壤特性和植物生长；但其碳含量低、比表面积小、孔隙结构不完善等因素限制了其作为土壤改良剂的应用。针对上述问题，通过选择合适的木质素/纤维素生物质原料与污泥进行共热解，制备性能优良的生物炭土壤改良产品，对于实现污泥有机废弃物的资源化利用和土壤质量改良具有双重意义。
[0005]因此，本专利技术将生活污泥按照一定比例分别掺加芦苇秸秆、啤酒酒糟和木屑等三种有机辅料，探讨优化了污泥基生物炭最佳制备条件。实现了污泥等有机废弃物的综合管理与资源化利用。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种掺加有机辅料的污泥基生物炭的制备方法。本专利技术基于污泥生物炭具有灰分高、植物营养元素和无机矿物质含量高的特点，加入秸秆、木质类等具有较高的C含量生物质，可以增加生物炭的C、H元素含量，同时提高C/H。污泥
‑
生物质共热解生物炭不仅可以弥补污泥生物炭的C含量低的缺陷，还具有更好的芳香性结构。
[0007]本专利技术具体包括如下步骤：
[0008]经处理后的城市生活污泥按照一定比例分别掺加芦苇秸秆、啤酒酒糟和木屑等三种有机辅料，将定量混合物装入带盖坩埚中并置于马弗炉内。并以慢速加热方式升温至700℃，热解2h，并保证热解过程中以200～300mL
·
min
‑1的流量通入N2，即得生物炭产品。
[0009]优选地，上述啤酒酒糟在室温下风干三天后，置于105℃烘箱中干燥24h。
[0010]优选地，上述啤酒酒糟添加比例为10％(有机辅料质量占混合物总质量之比)。
[0011]优选地，将上述污泥和啤酒酒糟粉碎过20目筛。
[0012]优选地，上述设定的终温设定在700℃。
[0013]优选地，上述通氮气是为了确保生物质在无氧条件下热解。
[0014]本专利技术的具体优点如下：
[0015]本专利技术将生活污泥按照一定比例分别掺加芦苇秸秆、啤酒酒糟和木屑等三种有机辅料，探讨优化了污泥基生物炭最佳制备条件，弥补了纯污泥生物炭C含量低的缺陷，提高了污泥基生物炭的稳定性，实现了污泥等有机废弃物的综合管理与资源化利用。
附图说明
[0016]图1为不同有机辅料共热解污泥生物炭的制备流程图；
[0017]图2为共热解污泥生物炭的养分特性和保留率数据图；
[0018]图3为不同有机辅料共热解污泥生物炭的养分特性柱状图；
[0019]图4为不同有机辅料共热解污泥生物炭的养分保留率柱状图；
具体实施方式
[0020]为实现本专利技术的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例，对本专利技术作进一步说明。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。但不以任何方式对本专利技术加以限制，基于本专利技术所作的任何变更或改进，均属于本专利技术的保护范围。
[0021]本专利技术提供一种掺加有机辅料的污泥基生物炭的制备方法，具体实施步骤：经处理后的城市生活污泥按照一定比例分别掺加芦苇秸秆、啤酒酒糟和木屑等三种有机辅料，于马弗炉内慢速加热方式升温至700℃，热解2h，即得生物炭产品。下述实施例和对照例中涉及到的指标的测试方法如下：
[0022]1、样品总磷通过酸性钼酸盐分光光度法进行测量；2、总钾由电感耦合等离子体发射光谱仪测定；3、铵态氮(NH
4+
‑
N)使用靛酚蓝比色法测定。4、硝态氮(NO3‑
‑
N)使用紫外分光光度计测定；6、有效磷(Olsen
‑
P)使用钼锑抗比色法测定。7、Fe含量由电感耦合等离子体发射光谱仪测定。
[0023]8、通过公式1
‑
(1)计算养分保留率(RR)：
[0024][0025]其中C
b，i
是污泥生物炭中元素i的含量，C
f，i
表示初始原料中i元素的含量，Y
b
是污泥生物炭的产量。
[0026]实施例1
[0027]污泥、芦苇秸秆、啤酒酒糟和木屑等原料分别在室温下风干3天，然后置于105℃烘箱中干燥24h，最后将原料样品粉碎并过20目筛，并保存于密封塑料袋中以备后续使用。将芦苇秸秆分别以10％，30％，50％的添加比例(有机辅料质量占混合物总质量之比)与污泥
充分混合，将定量混合物置于马弗炉内以慢速加热方式升温至700℃，热解2h，即得生物炭产品。记为SSB
RS
‑
10
‑
700
，SSB
RS
‑
30
‑
700
，SSB
RS
‑
50
‑
700
。
[0028]实施例2的具体操作步骤与实施例1一致，不同之处在于实施例3中掺加啤酒酒糟，记为SSB
BSG
‑
10
‑
700
，SSB
BSG
‑
30
‑
700
，SSB
BSG
‑
50
‑
700
。
[0029]实施例3的具体操作步骤与实施例1一致，不同之处在于实施例4中掺加木屑，记为SSB
SD
‑
10
‑
700
，SSB
SD
‑
1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种掺加有机辅料的污泥基生物炭的制备方法，其特征在于：具体是以污水污泥为原料，啤酒酒糟为有机辅料，依次通过风干、干燥、粉碎过筛、按比例混合、高温煅烧；即得生物炭产品。2.根据权利要求1所述的一种掺加有机辅料的污泥基生物炭的制备方法，其特征在于：在步骤1)中所述的污泥和啤酒酒糟在室温下风干三天。3.根据权利要求1所述的一种掺加有机辅料的污泥基生物炭的制备方法，其特征在于：在步骤2)中的污泥和啤酒酒糟依次置于105℃烘箱中干燥24h。4.根据权利要求1所述的一种掺加有机辅料的污泥基生物炭的制备方法，其特征在于：在步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜志翔，贾培寅，尹新卫，孔范龙，于政达，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：