[发明专利]金属污泥基生物炭、制备方法及在去除水体中氮磷的应用

说明书

本发明公开一种金属污泥基生物炭、制备方法及在去除水体中氮磷的应用，包括以下步骤：1)剩余污泥的预处理：将剩余污泥初步离心脱水，静置三天后发酵、烘干；2)剩余污泥的改性：采用金属溶液对干污泥进行改性；3)生物炭的烧制：将改性后的污泥炭化。本发明以剩余污泥为原料，不仅解决了污水处理厂剩余污泥难处理的问题，而且实现了剩余污泥的资源化利用。本发明的金属污泥基生物炭由于孔隙多，可以很好的吸附水中的氮磷，因此可以将其用作吸附剂来吸附去除各种污水中的氮磷以解决水污染问题。

技术领域

本发明涉及一种金属污泥基生物炭、制备方法及在去除水体中氮磷的应用，属于水处理领域。

背景技术

近年来，污水处理厂的剩余污泥日益增多，对其的资源化利用，常见的方法是填埋或焚烧，但填埋可能会造成严重的二次污染，包括地下水污染、土地污染和重金属污染等；焚烧则会浪费大量的热能(剩余污泥自身含水量一般在80％左右)，同时焚烧产物会污染大气。因此，如何将其更好的资源化利用一直是研究热点，而将其改性制备成生物炭并用于水环境治理则是一个很好的资源化利用方法。

生物炭是生物质在无氧或低氧状态下热解后残余的富碳固体副产物。近年来，由于生物炭显著的环境和社会效益，引起了全世界范围内的广泛兴趣和极大关注。由于其碳含量高且空隙结构发达，抗腐蚀性好，可保持水分、养分，吸附有机物和氮磷等污染物，也是一种理想的土壤改良剂和吸附剂。生物炭的应用可带来四方面的环境效益：减缓温室效益、改良土壤、提高农作物产率、减轻环境污染。生物炭经过热解后，大部分组分为碳，性质稳定，不易分解，生物炭氮、磷含量较高，它的孔洞结构也十分容易聚集营养物质和有益微生物，以及保持水分，从而减少化肥的使用，同时可使土壤变得肥沃利于植物生长，实现增产的同时让农业更具有持续性，同时生物炭发达的孔隙结构和丰富的表面官能团，使其对有机物和氮磷都有较好的去除效果，是理想的吸附剂，而且近年来随着城市化和工业化的进程加快，以及化肥的大量使用，使得大量的氮磷进入各种水体并富集在其中。而氮磷又是引起水体富营养化的主要因素，水体富营养化、赤潮等爆发后极有可能使水体演变成黑臭河道，从近年来我国水体的富营养化程度和黑臭河道激增的数目可以看出，目前对高效、低成本、无二次污染的去除水体中氮磷污染物依旧没有很好的方法和材料。因此，基于生物炭性质，用改性生物炭去除水体中氮磷是一个很好的研究方向。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种金属污泥基生物炭、制备方法及在去除水体中氮磷的应用，达到对剩余污泥资源化利用并且用制得污泥基生物炭治理水污染的目的。

为了实现上述目的，本发明采用的一种金属污泥基生物炭的制备方法，包括以下步骤：

1)剩余污泥的预处理：将剩余污泥初步离心脱水，静置三天后发酵、烘干；

2)剩余污泥的改性：采用金属溶液对干污泥进行改性；

3)生物炭的烧制：将改性后的污泥炭化。

作为改进，所述步骤1)中，将从污水处理厂取得的剩余污泥用离心机脱水至50％以下，室温下静置三天后，用90℃烘箱烘干。

作为改进，所述步骤2)中，将剩余污泥浸没在金属溶液后，在磁力搅拌器上以240r/min的转速搅拌12小时后，在95℃烘箱中烘干。

作为改进，所述步骤2)中采用的金属溶液为50mg/L的硫酸镁溶液、30mg/L的硝酸铝溶液、30mg/L的氯化铁溶液或30mg/L的硝酸锰溶液中的任一种。

作为改进，所述步骤3)中，将改性后的污泥在马弗炉中缺氧炭化，炭化温度为600℃，升温速率为15℃/min，炭化后冷却至室温，研磨成粉末。

另外，本发明还提供了一种由上述制备方法制得的金属污泥基生物炭。

最后，本发明还提供了一种所述金属污泥基生物炭在去除水体中氮磷的应用。