[发明专利]污泥水热碳陶粒及其制备方法与应用

说明书

本发明公开一种污泥水热碳陶粒及其制备方法与应用。所述污泥水热碳陶粒包括污泥水热碳化材料、粘结材料、轻质材料。将污泥水热碳化材料、粘结材料、轻质材料和水混合，造粒，过筛，干燥，即可得到污泥水热碳陶粒。本发明以具有多孔结构、高比表面积和高含量腐殖酸的低温污泥水热碳化材料作为主要原料制备污泥水热碳陶粒，得到比表面积大和腐殖酸含量高的陶粒。该陶粒用于污水处理时，既可以吸附污染物，又可以提供微生物生长环境，进而提高微生物处理污水的能力和效果。

本申请要求享有2019年7月29日向中国国家知识产权局提交的专利申请号为201910691431.X，发明名称为“污泥水热碳陶粒及其制备方法与应用”的在先申请的优先权。所述在先申请的全文通过引用的方式结合于本申请中。

技术领域

本发明属于污水处理材料领域，具体涉及一种污泥水热碳陶粒及其制备方法与应用。

背景技术

据调查统计，截止2015年，我国全年共处理废水532.3亿吨，按照污泥含水率80％和干基污泥产率1.5吨/吨污水计算，湿污泥产量达到3500万吨。一方面，污泥含有较高浓度的重金属、难降解有机物、病原微生物等，若不能妥当处理将造成严重的二次污染；另一方面，污泥中也含有大量有机质，若能够有效利用则能达到资源化利用的效果，具有良好的经济和社会效益。因此，污泥的资源化处理已成为近些年的研究热点。污泥资源化处理方法主要包括好氧堆肥、制取生物碳、制作建筑材料等，其中利用污泥制取生物碳因其能够同时实现资源化、无害化以及减量化的目标而备受关注。目前，尽管已经报道使用污泥制备陶粒，但其工艺复杂，并且产品处理污水的效果仍有待提高。

发明内容

为改善现有技术中的问题，本发明提供一种污泥水热碳陶粒，所述陶粒包括以重量份计的如下组分：

污泥水热碳化材料 20-100份；

粘结材料 5-60份；

轻质材料 0-20份。

根据本发明的实施方案，所述污泥水热碳材料的用量可以为30-90份、40-80份、45-75份，如50-70份，例如55-65份。

根据本发明的实施方案，所述污泥水热碳化材料可以是颗粒、粉体或其他形态，优选为粉体，更优选为粒径基本均一或均一的粉体。

根据本发明的实施方案，所述污泥水热碳化材料可以具有絮状片层状结构和多孔结构。

根据本发明的实施方案，所述污泥水热碳化材料的比表面积为4-60m²/g，例如10-50m²/g，如20-40m²/g。

根据本发明的实施方案，所述污泥水热碳化材料可以包含含氧官能团，所述含氧官能团包括但不限于选自羟基、羧基、醚键等中的一种或多种。

根据本发明的实施方案，所述污泥水热碳化材料中有机质的含量占其重量的30-40％，例如31-39％、32-38％、33-37％、34-36％。其中，所述有机质包括但不限于腐植酸。优选地，所述腐植酸的含量占所述污泥水热碳化材料重量的5-25％，例如7.5-23％、9-21％、10-20％、12-18％、14-16％。

根据本发明的实施方案，所述粘结材料的用量可以为10-50份、15-45份、20-40份、25-35份，其实例可以是25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49或50份。

根据本发明的实施方案，所述粘结材料可以选自本领域已知的粘结组分和/或胶凝组分。例如，所述粘结材料可以选自水泥(如硅酸盐水泥)、熟料、石膏、水玻璃等中的一种、两种或更多种。进一步地，当粘结材料由至少两种组分构成时，所述粘结材料可以包括硅酸盐水泥、石膏和水玻璃。