[发明专利]基于梧桐叶和污泥的炭基肥制备方法和制备系统

说明书

技术领域

本发明涉及炭基肥处理领域，特别是涉及一种基于梧桐叶和污泥的炭基肥制备方法和制备系统。

背景技术

随着工业发展和人们生活水平的提高，大量的重金属废水排到环境中；农业发展中农药化肥的过量使用；汽车尾气及生活垃圾的日益增多，使得环境中的重金属污染加剧。重金属离子可通过食物链作用进入人体并富集，进而伤害骨骼、大脑等，严重威胁着人类健康。重金属污染已成为全世界共同关注的问题。在生物圈中广泛分布的汞，是唯一一种常温状态下呈液态的金属，极易挥发，毒性高。

生物炭是生物质通过热解的方法在缺氧或者低氧条件下制备的一种富含孔隙结构，含碳量较高的碳化物质。制备生物炭的原料来源广泛，农林废弃物如木材，农作物秸秆，果壳及有机废弃物等都可以作为原料。生物炭表面官能团主要包括羧基、羟基、内酯、吡喃酮、酸酐等，并具有大量的表面负电荷以及高电核密度，构成了良好的吸附特性。它还具有良好的环境修复潜力，可以直接或间接地降低水中重金属的生物有效性。因此，生物炭对水中重金属的吸附是值得研究的问题。大多数生物炭集中在木炭、秸秆等，而不同种类生物炭对汞的吸附作用影响还少有研究。

专利文献1公开的一种污泥-生物炭有机复合肥制备系统包括秆粉碎机，炭化炉，生物炭储存箱，传送带，发酵池，除臭杀菌装置，生物淋滤反应器，污泥储存箱，太阳能干化设备，混料罐，造粒机，精加工装置；所述秸秆粉碎机通过传送带与炭化炉的进料口连接，所述炭化炉与生物炭储存箱连接；所述发酵池、生物淋滤反应器、太阳能干化设备、除臭杀菌装置和污泥储存箱依次连接；所述生物炭储存箱和污泥储存箱分别与所述混料罐的进料口连接，所述混料罐的出料口与造粒机相连，所述造粒机与精加工装置相连。该专利以废水污泥、农作物秸秆或其他农林废弃物为原料制备有机复合肥，但该专利的处理重金属的能力有待提高，吸附量不足。

专利文献2公开的一种城市污泥生物炭基复合肥制备方法包括步骤： 步骤A，将植物秸秆进行高温裂解制成生物炭；步骤B，将所述生物炭与城市垃圾高温下掺混后进行堆腐；步骤C，堆腐后将氮磷钾化肥加入其中进行混合，形成复合肥。该专利将植物秸秆为原料制成的生物炭与城市垃圾和传统的无机N、P、K化肥混合制成复合肥，利用生物炭基多孔介质特性将重金属吸附固持并储存在土壤中。但该专利的秸秆材质不利于形成比表面积大的生物炭，且生物炭的比表面积和孔容积有待提高。

城市废弃物中的法国梧桐树叶和污水处理厂的污泥，数量巨大，尚未有合理的处理措施。堆积、填埋或者焚烧，既浪费了资源又污染了环境。这两种材料作为城市废弃物，比表面积均较大，表面有较多的活性基团，可以与重金属离子结合，从而达到较好的吸附作用，是制备吸附剂的良好材料。

本发明以梧桐树叶，污泥制备炭基肥，以达到施肥同时去除土壤中重金属，特别是汞目的，实现以废治废的目标。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：中国专利公开CN206089492U号

专利文献2：中国专利公开CN105884448 A号。

发明内容

发明要解决的问题

如上所述，现有技术中的炭基肥制备方法制备的炭基肥的重金属吸附量和吸附速度需要提升。

解决问题的方案

本发明人等为了达成上述目的而进行了深入研究，具体而言，在本发明的第一方面，本发明提供了一种基于梧桐叶和污泥的炭基肥制备方法，其步骤包括：

第一步骤中，梧桐叶进行水洗后在70 ℃-80 ℃中烘干，烘干后的梧桐叶经破碎设备粉碎后过60目筛得到梧桐叶颗粒。

第二步骤中，梧桐叶颗粒加入含有氯化亚锡和三氯化铁的水溶液中浸渍3-4小时后在80 ℃-90 ℃中干燥4-5小时得到混合物，所述水溶液中的梧桐叶颗粒、氯化亚锡和三氯化铁的质量份比例处于100:(5-8):(20-40)。

第三步骤中，污泥中加入硫酸和十八烷基三甲基氯化铵后脱水使得脱水污泥的含水率小于10%，其中，污泥中、硫酸和十八烷基三甲基氯化铵的质量份比例处于100 :(3.5-5) :(0.8-1.2)。

第四步骤中，所述脱水污泥和梧桐叶颗粒在马弗炉中氮气下以8-10 ℃/min的速度升温至350-400 ℃且持续5-6小时得到梧桐叶泥生物炭颗粒。