【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及污水污泥资源化处理，具体涉及一种污泥脱水并资源化制取含腐植酸营养土的方法及其应用。
技术介绍
1、污水污泥是指在污水处理过程中产生的固体废弃物。根据预测，到2025年，我国城镇污泥(含水率＞80％)的产量将超过1亿t。在《污泥无害化处理和资源化利用实施方案》(发改环资〔2022〕1453号)政策的推动下，污泥处理领域作为第五大碳排放领域，其低碳化、无害化和资源化处理水平的提高具有重要意义。污泥中富含氮、磷、钾和有机质等营养物质，因此将其作为土壤资源用于农业或城市绿化营养土调配被广泛认为是一种前景广阔的资源化方法。然而，超过40％的污泥组分由细沙、黏土、胶体和植物无法直接利用的有机质组成，难以直接实现充分利用。此外，污泥还通常具有较高的含水率、重金属含量、有机污染物和病原体等不利因素。因此，在将污泥进行资源化利用前，必要的预处理步骤，如脱水、腐熟以及其他降低风险的措施，是不可或缺的。
2、污泥脱水是资源化的关键步骤，可以减少体积、降低后续处理成本和风险。目前，常用的污泥脱水方法包括添加絮凝剂或助凝剂。絮凝剂能够迅速聚集污泥中的颗粒物，形成较大的团聚体，增强脱水效果。但这种方式通常需要较长的反应时间，导致处理成本增加，并且需要精确控制溶液的浓度和配比以确保脱水效果，增加运维成本。另一种常用方式是使用助凝剂，助凝剂能够通过与污泥中的水分反应，形成水合物、沉淀物和多孔的疏水通道，实现快速脱水，但是助凝剂的效果通常较为有限。
3、而对于污泥中存在的各种有机物，一种常用的土地利用方式是采用厌氧或好氧堆肥
技术实现思路
1、本专利技术旨在解决上述污水污泥在资源化过程中的问题，并提出了一种污泥脱水并制取含腐植酸营养土的方法及其应用。本专利技术的方法通过如下技术方案实现：
2、一种污泥脱水并资源化制取含腐植酸营养土的方法及其应用，包含以下步骤：
3、1)将含铁絮凝剂与高碱粉煤灰添加到污水污泥中混合均匀，反应后进行压滤脱水，得到脱水污泥；
4、2)步骤1)中得到的脱水污泥热解，冷却后得到热解残渣；
5、3)将步骤2)中得到的热解残渣施加到土壤中，即得到含腐植酸的营养土。
6、优选地，步骤1)中所述含铁絮凝剂为聚合氯化铁或聚合硫酸铁；
7、所述高碱粉煤灰中，碱金属的质量百分比5～25％，硅的质量百分比15～50％，钙的质量百分比1～20％，钾的质量百分比3～5％，堆积密度为1～2g/cm3，粒径分布为0.5～30μm。
8、优选地，步骤1)中所述污水污泥的含水率为75～85％。
9、优选地，步骤1)中，所述含铁絮凝剂的投加量为污泥干重的0.2～1％；
10、所述高碱粉煤灰的投加量为污泥干重的1～5％。
11、优选地，步骤1)中所述混合均匀为用磁力搅拌器在100～200rpm的搅拌速率下混合均匀；所述反应时间为0.5±0.2h；所述压滤脱水的压力为0.5～1mpa。
12、优选地，步骤1)中得到的脱水污泥的含水率为50～65％。
13、优选地，步骤2)中所述热解在空气气氛烘箱中进行，热解的温度为250±50℃，热解时间为2±0.5h。
14、优选地，步骤3)中，热解残渣与土壤的质量比为1～10：100。
15、一种由上述方法制得的含腐殖酸营养土。
16、一种上述含腐植酸营养土在促进植物生长和土壤改良过程中的应用。
17、相对于现有技术，本专利技术的优点在于：
18、1、本专利技术选用的高碱粉煤灰是粉煤灰中的一种，是我国煤炭储量最大的地区-新疆准东的煤炭燃烧后得到的性质独特的粉煤灰，其碱金属含量较高，无法用于传统粉煤灰资源化领域，如建筑材料等，易造成二次污染。而本专利技术创造性地将其作为污泥脱水的助凝剂，提供了一种有效的高碱粉煤灰资源化利用方法。高碱粉煤灰的ph值通常较高，作为污泥助凝剂可以沉淀钝化污泥中的重金属元素，并将污泥的ph调节至偏碱性，这会使污泥颗粒表面带上较多的负电，从而促进阳离子絮凝剂的反应。因此，将高碱粉煤灰作为助凝剂用于污泥脱水是一种十分有前景的资源化手段。
19、2、本专利技术将固体粉末含铁絮凝剂和高碱粉煤灰结合运用于污泥脱水过程。这一技术方案不仅能够精确控制投加量，减少药品用量和运维成本，还通过与高碱粉煤灰的协同作用解决了传统方法中应用含铁絮凝剂用量大、反应时间长的问题，从而实现了快速高效的污泥脱水。该方法充分利用了含铁絮凝剂和高碱粉煤灰在污泥脱水过程中的协同作用：含铁絮凝剂可以使污泥团聚和沉降，而高碱粉煤灰则可以增加污泥的碱性，控制ph在含铁絮凝剂的最佳絮凝ph范围内，从而提高其可脱水性，实现高效脱水，并降低了药品的使用量，实现了高碱粉煤灰的资源化。
20、3、本专利技术在后续的热解步骤中创造了热解催化的理想条件，即纳米铁氧化物和高碱粉煤灰催化剂与碱性环境的结合，使得污泥中的有机质能够高效地转化为腐植酸，模拟了加速腐熟过程，并且降低了有机质的损失，提高了碳封存率，实现了污水污泥的低碳资源化。同时，高碱粉煤灰所创造的碱性环境与热解过程还能有效地降低污泥和高碱粉煤灰中重金属元素的生物有效性，并能杀灭各类微生物。
21、4、本专利技术使用的含铁絮凝剂和高碱粉煤灰还同时提供了丰富的植物生长所需的铁、钙、钠和钾等元素，通过与土壤基质调配，改善了土壤基质的酸化，并得到含有丰富腐植酸的营养土，能够显著促进植物的生长。
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1.一种污泥脱水并资源化制取含腐植酸营养土的方法及其应用，其特征在于，包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述含铁絮凝剂为聚合氯化铁或聚合硫酸铁；
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述污水污泥的含水率为75～85％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中，所述含铁絮凝剂的投加量为污泥干重的0.2～1％；
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述混合均匀为用磁力搅拌器在100～200rpm的搅拌速率下混合均匀；所述反应时间为0.5±0.2h；所述压滤脱水的压力为0.5～1Mpa。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中得到的脱水污泥的含水率为50～65％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述热解在空气气氛烘箱中进行，热解的温度为250±50℃，热解时间为2±0.5h。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中，热解残渣与土壤的质量比为1～10：100。
9.
10.一种权利要求9所述含腐植酸营养土在促进植物生长和土壤改良过程中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种污泥脱水并资源化制取含腐植酸营养土的方法及其应用，其特征在于，包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述含铁絮凝剂为聚合氯化铁或聚合硫酸铁；
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述污水污泥的含水率为75～85％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中，所述含铁絮凝剂的投加量为污泥干重的0.2～1％；
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述混合均匀为用磁力搅拌器在100～200rpm的搅拌速率下混合均匀；所述反应时间为0.5±0....
【专利技术属性】
技术研发人员：宿新泰，边颢昊，孔德慧，杨博，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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