[发明专利]一种浒苔与市政污泥水热共碳化制备活性炭工艺及方法

说明书

本发明提供一种浒苔与市政污泥水热共碳化制备活性炭工艺及方法，由以下方法制得：以浒苔和市政污泥为原料，经预处理、酸化和水热炭化处理后固液分离、干燥破碎，再通过物理活化法制得活性炭颗粒，本发明实现了对生物质的综合利用以及污泥的无害化处理，制备过程简单易行、成本低廉，得到的活性炭具有良好的实用价值。

技术领域

本发明属于生物质综合利用领域，具体涉及一种浒苔与市政污泥制备活性炭的工艺及方法。

背景技术

随着我国经济的快速增长以及人口数量的迅速增加，城市化与工业化进程的快速推进，污水处理厂数量逐年增加，污水污泥产量也将逐日增加。市政污泥是城市污水处理厂在水处理过程中产生的沉淀物质，既含有大量的微生物、机质及丰富的氮、钾等营养物质，又有超标重金属、病原微生物等。如果对污泥处理不当，不仅污染环境，还会造成不必要的资源流失。市政污泥有机质含量高，较传统工业污泥更难脱水处理。

目前，国外对于城市污水污泥的处置通常包括以下方法：土地利用、卫生填埋、焚烧处理等。这些方法都能够在一定程度上处理大部分污泥。然而，这些处理方法没有对污泥中含能有机质有效回收利用。倘若盲目排放到环境中，也给环境造成了很大的潜在危害。寻求污水污泥的合理化处理方法已成为国内外科学家共同研究的方向。以污泥为基体材料进行生物质炭制备是当前对污泥等含碳废弃物的有效处理及利用的重要技术手段之一。

海洋中含有较多的生物质资源。浒苔是海洋中较为丰富的大型绿藻之一。近年来由于气候变化以及水体富营养化等原因，浒苔大量地生长繁殖并漂浮在海面上，已经成为世界范围内亟待解决的绿潮灾害事件之一。我国沿海浒苔绿潮爆发频繁，不仅破坏海洋生态系统的平衡，而且威胁沿海环境，对渔业及旅游业产生一定程度的损害。

现阶段，活性炭材料的制作成本较高。寻找价格低廉、种类丰富、可再生利用的活性炭材料，是目前制备技术的主要发展方向。利用生物质原材料活性炭可满足上述条件。与其他化学工艺的炭材料相比，其优势在于很容易通过合成后的改性，实现它的功能化，从而满足各异的实际需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效、经济的生物质活性炭的制备工艺及方法，浒苔与市政污泥水热共碳化制备活性炭工艺及方法通过浒苔和市政污泥两种固体废弃物的水热共碳化的方法，获得热生物质活性炭，可有效处理污泥、浒苔，实现对固体废弃物的高值利用。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：本发明提供一种浒苔与市政污泥水热共碳化制备活性炭工艺及方法，包括如下步骤：

S1.将湿浒苔过滤除杂，去除浒苔中的杂质，如泡沫、草、树枝、砂砾等；

S2.将市政废弃污泥经酸化处理后，得到PH约为1～6的酸化污泥；

S3.将上述步骤得到的水热碳化反应原料送至反应釜，反应釜中持续通入氮气，开启加热，温度由室温升高至200℃～350℃，恒温反应0.5h～3h；

S4. 将步骤S3中得到的水热碳化反应后的产物经固液分离、恒温干燥、破碎，得到生物质炭原料；

S5.将上述步骤得到的生物质炭颗粒经过物理活化后得到活性炭颗粒。

进一步，步骤S2中所述污泥的含水率为70%～90%。质量比约为1∶7～1：9。

进一步地，所述的一种浒苔与市政污泥水热共碳化制备活性炭工艺及方法中，采用反应釜中通氮气确保水热反应过程中的无氧环境。

进一步地，所述步骤S3中，在氮气环境下升温至260℃反应0.5h～3h。

进一步地，所述步骤S4中，所述固液分离采用孔径为0.5μm的微孔滤膜；所述干燥的温度为100℃～110℃；所述恒温干燥的时间为1h～3h；所述破碎为破碎至粒径不大于0.5mm。

进一步地，所述步骤S3中得到的碳化产物进行固液分离，分别得到生物炭和液相产物炭化液，炭化液能够富集有效元素磷和氮。