[发明专利]一种利用污泥制备生物碳的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用污泥制备生物碳的方法。

背景技术

随着我国城市化进程的加快，城市污水处理率逐年提高，城市污水处理厂产生的污泥也急剧增加。没有妥善处置的污泥将给城市带来环境压力和经济负担，污泥如何安全合理的消纳已成为城市可持续发展过程中亟待解决的问题。污泥成分复杂，其中虽含有大量氮、磷、多种微量元素和有机质等可利用成分，也可能含有有毒、有害、难降解的有机物、重金属、病原菌及寄生虫（卵）等物质。因此如果处置不当，可能对生态环境和人类自身造成很大危害。污泥处理与处置的目的主要有以下4个方面：（1）减量化，即减少污泥最终处置前的体积，以降低污泥处理及最终处置的费用；（2）稳定化，即通过处理使污泥稳定化，最终处置后不再产生污泥的进一步降解，从而避免产生二次污染；（3）无害化，即达到污泥的无害化与卫生化，如去除重金属或灭菌等；（4）资源化，即在处理污泥的同时达到变害为利、综合利用、保护环境的目的。因此，寻求经济有效的减量化、稳定化、无害化和资源化的污泥处理利用技术具有重要意义。热解污泥制备生物碳是一种很有潜力的污泥资源化的方法，相比于目前污泥的处理处置方法，如填埋、堆肥等，热解可以很大程度的降低其体积，消除致病菌，回收营养元素，固定重金属等。生物碳不仅含碳量较高，还含有大量的氮、磷、钾等植物生长所必需的营养元素，因此，生物碳被认为是一种优良的土壤改良剂。污泥热解制备生物碳是一条环境友好的污泥处理处置技术。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种利用污泥制备生物碳的方法，采用本发明技术，所制生物碳具有较高浓度的碳、氮、磷、钾等元素，可用于土壤改良。并且该法工艺简单，操作方便，运行成本低，很容易实现工业化生产。

本发明是通过以下技术方案实现的：

生物碳的制备：将生活污水处理厂污泥放置于铁制容器中，将装满污泥的铁制容器放置于密闭反应器内。在反应器工作前，往炉反应器通5-30分钟的氮气，以排出反应器内空气，从而使炉反应器成为无氧环境。反应器升温程序设置为5-60分钟达到目标温度300℃-1200℃，随后恒温热解时间为0.5-10小时，恒温热解完成后，自然降温。

附图说明

图1是700℃-4小时热解污泥生物碳图片。

具体实施方式

下面的实例用于阐述本发明，并不用于解释限制本发明的保护范围。在下列实施例中，生物碳产率，营养元素含量定义为：

生物碳产率=                                                

营养元素含量（碳，氮，磷，钾）=

实施例1，将1731g污泥（含水率77.63%）装于直径12cm，高6cm圆形铁盒中，放置于密闭反应器内，而后通入氮气以排出反应器内空气，反应器升温程序设置为30分钟升温过程达到目标温度500℃，而后恒温热解4小时制成生物碳。此条件下制备生物碳产率为44.37%。此生物碳中碳、氮、磷、钾含量分别为15.38%、1.70%、1.61%、0.11%。

实施例2，将1479g污泥（含水率77.63%）装于直径12cm，高6cm圆形铁盒中，放置于密闭反应器内，而后通入氮气以排出炉反应器空气，反应器升温程序设置为30分钟升温过程达到目标温度300℃，而后恒温热解10小时制成生物碳。此条件下制备生物碳产率为48.37%。此生物碳中碳、氮、磷、钾含量分别为16.00%、1.90%、1.60%、0.11%。

实施例4，将736g生物干化污泥（含水率28.36%）装于直径12cm，高6cm圆形铁盒中，放置于密闭反应器内，而后通入氮气以排出炉反应器空气，反应器升温程序设置为30分钟升温过程达到目标温度700℃，而后恒温热解3小时制成生物碳。此条件下制备生物碳产率为58.55%。此生物碳中碳、氮、磷、钾含量分别为29.02%、2.32%、2.50%、0.26%。

实施例4，将25kg生物干化污泥（含水率28.36%）装于铁箱中，放置于密闭反应器内，而后通入氮气以排出反应器内空气，反应器升温程序设置为60分钟升温过程达到目标温度800℃，而后恒温热解1小时制成生物碳。此条件下制备生物碳产率为64.23%。此生物碳中碳、氮、磷、钾含量分别为27.44%、2.46%、2.18%、0.26%。