[发明专利]一种改性污泥水热炭材料的制备及其在面源污染减排的应用

权利要求书

1.一种改性污泥水热炭材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

经厌氧消化处理的湿污泥与含有0.8-1.2M柠檬酸镁、0.8-1.2％H₂SO₄的反应介质溶液混合，其中湿污泥、反应介质溶液的比例为1：1-4 w/v；将湿污泥与反应介质溶液的混合物置于高压反应釜中，在250-300℃和4-10 MPa条件下水热炭化1-2h，制得改性污泥水热炭材料；收集改性污泥水热炭材料，然后将改性污泥水热炭材料干燥备用；

或者，经厌氧消化处理的湿污泥通过干化得到干化污泥，干化污泥与含有0.8-1.2M柠檬酸镁、0.8-1.2％H₂SO₄的反应介质溶液混合，其中干化污泥、反应介质溶液的比例为1：6-12 w/v；将干化污泥与反应介质溶液的混合物置于高压反应釜中，在250-300℃和4-10 MPa条件下水热炭化1-2h，制得改性污泥水热炭材料；收集改性污泥水热炭材料，然后将改性污泥水热炭材料干燥备用。

2.根据权利要求1所述的一种改性污泥水热炭材料的制备方法，其特征在于，所述的湿污泥含水率为50%-90%；湿污泥的制备过程为：由市政污水厂产生的活性污泥经厌氧消化处理得到湿污泥；干化污泥的含水率为1%-10%；所述的干化污泥可替换为预先制备好的含水率1%-10%的干污泥。

3.根据权利要求2所述的一种改性污泥水热炭材料的制备方法，其特征在于，检测干化污泥或湿污泥中铜、锌、铬、汞、铅、镉、砷、镍、矿物油、多环芳烃的含量，应符合农用污泥污染物控制标准GB 4284-2018中的A级污泥产物的污染物限值的标准。

4.根据权利要求2所述的一种改性污泥水热炭材料的制备方法，其特征在于，所述的干化污泥经研磨后，过10-30目的筛，然后与含有1M柠檬酸镁、1％H₂SO₄的反应介质溶液混合，其中干化污泥、反应介质溶液的比例为1：10 w/v。

5.根据权利要求2所述的一种改性污泥水热炭材料的制备方法，其特征在于，收集改性污泥水热炭材料的方式为离心收集；将改性污泥水热炭材料干燥备用是指：将离心收集的改性污泥水热炭材料在60-70℃条件下干燥直至恒重。

6.一种改性污泥水热炭材料，其特征在于，所述的改性污泥水热炭材料由权利要求1-5任意一项所述的制备方法制得。

7.权利要求6所述的改性污泥水热炭材料的施用方法，其特征在于，包括如下步骤：

将改性污泥水热炭材料以0.1-1.5％的施用量与稻田土壤充分混合，在至少三次连续施肥后，改性污泥水热炭材料始终抑制土壤氨挥发、增加土壤对铵态氮的吸收、增加水稻对氮素的利用率。

8.权利要求6所述的改性污泥水热炭材料在抑制田间氨挥发、增加土壤固氮能力、提高水稻籽粒的氮含量和产量、增加水稻持续种植时间中的应用，其特征在于，将改性污泥水热炭材料以0.1-1.5％的施用量与稻田土壤充分混合。

9.权利要求6所述的改性污泥水热炭材料作为抑制田间氨挥发、增加土壤固氮能力、提高水稻籽粒的氮含量和产量、增加水稻持续种植时间的肥料的用途。