[发明专利]一种基于水热碳化法制备生物炭基肥的方法

说明书

本发明属于生物炭基肥制备技术领域，公开了一种基于水热碳化法制备生物炭基肥的方法，包括：三相分离餐厨垃圾，获得有机固相物料；将所述有机固相物料与酸性溶剂混合，并水热酸化处理；将所述水热酸化处理的产物泵送至水热反应釜内，180～250℃水热碳化90～240min，反应产物经冷却、脱水、干燥后形成生物炭基；将所述生物炭基与无机化肥、氧化钙、粘结剂、水混合，混合物经挤压造粒得到生物炭基颗粒肥料；综上，在本发明所提供的方法中，以经过三相分离餐厨垃圾后获得的有机固相物料作为水热碳化反应的原料，并且还进行热水酸化预处理，基于此有效解决了反应后产物不纯、高油高盐的缺点，进而有效提高了生物质炭的品质。

技术领域

本发明属于生物炭基肥制备技术领域，具体涉及一种基于水热碳化法制备生物炭基肥的方法。

背景技术

近年来，应用水热碳化法处理餐厨垃圾受到格外关注，相对于其他的热化学(裂解、液化)及生物转化(发酵、堆肥) 技术，水热炭化具有原料无需干燥、能耗低、设备体积小、炭固定效率高、产物易储存运输等优点，在处理含水率高、分散的有机废弃物方面具有显著的优势。

水热碳化是指在一个密闭的体系中，以碳水化合物或木质纤维素为原料，以水为反应媒介，在一定的温度（180～250℃）及自产生的压力下，原料经过一系列复杂反应而转化成碳材料的过程，所形成的生物质炭材料具有发达的孔隙结构、高的比表面积、稳定的芳香族结构和丰富的表面官能团等特点，具有吸附能力强、化学性质稳定和再生能力强等优点。

目前国内外餐厨垃圾处理的主流工艺路线主要包括“预处理、资源化处理和产品资源化利用”三个阶段。餐厨垃圾经分拣、除砂、破碎、制浆以及油-水-固三相分离等预处理后形成的有机固相物料，通常采用湿/干式厌氧硝化、肥料化或蛋白饲料化等资源化处理工艺进一步进行产品资源化利用，其中肥料化技术因存在杀菌不彻底，肥料含盐量高、养分配比失调，且堆肥处理周期较长，占地面积大，卫生条件相对较差等缺点而受到限制应用，亟需发展新的提高肥料品质的工艺技术是将来的必然趋势。

已有报道，餐厨垃圾水热碳化后的生物质炭产物可以扩展应用于燃料能源、生态环保、电极电容和碳复合材料等多种领域（王楠，2016，环境科学与技术，39卷第S2期）。生物炭基肥被誉为一种新型绿色环保肥料，目前生物质炭和肥料复合已成为生物炭基肥新的发展方向看，然而利用餐厨垃圾经水热碳化法所产生的生物质炭作为制备生物炭基肥的原材料研究仍未见相关报道。另外，餐厨垃圾若不经过预处理而直接进行水热碳化，会造成产物成分复杂、高油高盐、碳产出率低等问题，与肥料复合后并不利于提高肥料品质，并且作为肥料应用于田地，仍然缺乏作物所需的各种养分。

发明内容

鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，本发明的目的在于提供一种基于水热碳化法制备生物炭基肥的方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于水热碳化法制备生物炭基肥的方法，包括：

三相分离餐厨垃圾，获得有机固相物料；

将所述有机固相物料与酸性溶剂混合，并水热酸化处理；

将所述水热酸化处理的产物泵送至水热反应釜内，180～250℃水热碳化90～240min，反应产物经冷却、脱水、干燥后形成生物炭基；

将所述生物炭基与无机化肥、氧化钙、粘结剂、水混合，混合物经挤压造粒得到生物炭基颗粒肥料。

优选的，所述三相分离为油-水-固三相分离。

优选的，所述酸性溶剂的PH值为2～3，且所述酸性溶剂包括水和浓度为0.01mol/L的HCL溶液。

优选的，所述有机固相物料与酸性溶剂混合后的含水率为70～85%。

优选的，在所述水热酸化处理中：处理温度为20～30℃，处理时间为10～20min。

优选的，将所述生物炭基与无机化肥、氧化钙、粘结剂、水混合时包括：