[发明专利]一种污泥生物炭及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种污泥生物炭及其制备方法与应用。本发明包括如下步骤：(1)将FeSO₄溶液与污泥混合，搅拌，形成混合体系；(2)加入Na₂CO₃溶液，调节混合体系的pH至6.5～7.5，继续搅拌，静置，去上清，得到沉淀物；(3)将沉淀物密闭条件下水热处理，冷却，固液分离，干燥，得到水热污泥；(4)将水热污泥密闭条件下限氧热解，得到污泥生物炭。污泥生物炭中Cd、Pb、Cu、Zn、Cr和Ni六种重金属的形态发生变化，酸溶态、可还原态、可氧化态，向残渣态转化；富含FeOOH、SiO₂和CaSO₄，可作为去除土壤中TYL等污染物的吸附剂或土壤调节剂，对TYL的理论饱和吸附量可达58.19mg/g。

技术领域

本发明涉及污泥处理及资源化利用技术领域，具体涉及一种污泥生物炭及其制备方法与应用。

背景技术

污泥作为污水处理的副产品，含有大量高浓度污染物，其安全处置是一个棘手的问题。污泥处理通常包括预处理和处置两部分，预处理主要是污泥的脱水，处置包括农业利用、焚烧、垃圾填埋等。以养殖场污水污泥为例，因氮磷等营养元素含量高，所以主要处理方法是将其与粪便共堆肥为肥料。但是畜禽养殖中以重金属和抗生素用作食品添加剂和兽药，养殖场污泥量少而重金属含量高，重金属通常难以通过微生物降解的方式去除，因此养殖场污泥肥料农用有较大的生态环境风险。植物主要吸收游离金属离子，重金属的流动性和生物利用度很大程度上取决于其化学形态，只有当养殖场污泥中的重金属被稳定，即转化为具有低迁移率的形态，或者被去除，才可资源化利用。

高温制备的污泥生物炭使得重金属稳定化，可减少镉和甲基汞在水稻中的积累；并且含有较多的水溶态磷和钾，可增加土壤养分含量，有助于长期保持营养；还可吸附干扰内分泌的化合物。

泰乐菌素(TYL)是一种兽医抗生素，许多国家将其用于疾病治疗和动物健康保护，在土壤和水环境中被广泛检测出。TYL可增加细菌对抗生素的耐药性，可以通过吸附、光催化氧化等方法去除，其中，吸附可以有效地应用于土壤和水环境。去除TYL的常用吸附剂包括生物炭、矿物和其他人工合成材料。生物炭简单易得，与其他吸附剂相比具有成本低、环境友好等优点。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种污泥生物炭的制备方法。

本发明的另一目的在于提供利用上述制备方法得到的污泥生物炭。

本发明的再一目的在于提供上述污泥生物炭的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种污泥生物炭的制备方法，包括如下步骤：

(1)将FeSO₄溶液与污泥混合，搅拌，形成混合体系；

(2)将Na₂CO₃溶液加入步骤(1)的混合体系至体系pH调节至6.5～7.5，添加的同时进行搅拌，继续搅拌，静置，去除上清液，得到混凝后的沉淀物；

(3)将步骤(2)的沉淀物在密闭条件下进行水热处理，冷却，固液分离，干燥，得到水热污泥；

(4)将步骤(3)的水热污泥在密闭条件下限氧热解，得到污泥生物炭。

步骤(1)中所述的FeSO₄溶液的用量优选为FeSO₄溶液在混合体系中的浓度为0～0.1mol/L；更优选为FeSO₄溶液在混合体系中的浓度为0.025～0.1mol/L

步骤(1)中所述的污泥是未经过脱水处理的养殖场生污泥。

步骤(1)中所述的搅拌的时间为5～30min；优选为10min。

步骤(2)中所述的继续搅拌的时间为10～30min；优选为15min。