[发明专利]一种天然钙基生物炭固定污泥重金属的方法

说明书

本发明公开了一种天然钙基生物炭固定污泥重金属的方法。该方法，包括如下步骤：将天然钙基生物炭与污泥均匀混合后置于反应容器中，在惰性氛围下进行共热解，待冷却后得到重金属被固定的共热解生物炭；所述的天然钙基生物炭的制备方法，包括以下步骤：经预处理的农林废弃物粉末和动物骨头粉末混合均匀后在550℃‑650℃氮气氛围下热解0.5‑1.5h，得到天然钙基生物炭。本发明利用猪骨头等含钙废弃物弥补污泥热解重金属固定效率低的缺点，污泥与生物炭共热解过程中，钙基活化剂有效提高热解效率，利于热解挥发性产物的释放，形成具有较大比表面积和多孔结构的生物炭；同时热解过程中有机物分解，无机物与重金属络合等反应的发生显著提高生物炭中重金属的总含量。

技术领域：

本发明涉及生物炭制备和重金属固定技术领域，具体涉及一种天然钙基生物炭固定污泥重金属的方法。

背景技术：

随着工业社会的不断发展，污水处理厂涌现，污泥产量日益增加。污泥作为污水处理厂的副产物，成分复杂，主要包括水分、有机物、微生物、重金属、病原体等。长期得不到合理处置的污泥将会对人体和环境造成不可逆转的危害。目前，常用的污泥处置手段主要包括堆肥、填埋、焚烧、热处理等。其中，污泥热解能够有效降低污泥体积，促进重金属固相中富集，有效降低重金属生物利用度。共热解技术不仅能够同时处理多种废弃物，还能够进一步促进重金属化学形态的改变，降低重金属的浸出性和生物利用度。钙基添加剂(CaO、CaCl₂、Ca(OH)₂)作为高效活化剂已经被证实能够有效促进污泥热解进程，进一步促进重金属固定。但是化学试剂的大量使用也会对环境造成一定影响，天然钙基添加剂具有广阔的应用前景。贝壳、鸡蛋壳、虾皮、骨头等废弃物具有较高的钙含量，通过各种物理、化学处理手段将其制备成天然钙基添加剂。同时，农林废弃物具有丰富的木质纤维结构，对热解过程中重金属的吸附有积极的影响。

发明内容：

本发明解决了现有技术存在的问题，提供一种天然钙基生物炭固定污泥重金属的方法，本发明利用钙基生物炭与污泥的物理化学特性，采用共热解方式将其进行协同处置，在制备钙基生物炭材料的同时，也实现了对危废污泥的无害化和资源化处置，以及含钙废弃物的资源化利用。

本发明的目的是提供一种天然钙基生物炭固定污泥重金属的方法，包括如下步骤：将天然钙基生物炭与污泥均匀混合后置于反应容器中，在惰性氛围下进行共热解，待冷却后得到重金属被固定的共热解生物炭；所述的天然钙基生物炭的制备方法，包括以下步骤：经预处理的农林废弃物粉末和动物骨头粉末混合均匀后在550℃-650℃氮气氛围下热解0.5-1.5h，得到天然钙基生物炭。

与污泥单独热解相比，天然含钙物质与农林废弃物的添加均能够有效促进重金属的稳定态迁移，从而降低污泥中重金属的生物利用度和生物毒性，并且天然含钙物质与农林废弃物共同作用，大大促进重金属的稳定态迁移。

优选地，所述的天然钙基生物炭的添加量为污泥质量的10％～30％。

优选地，所述的天然钙基生物炭与污泥共热解温度为550℃～750℃，共热解时间为0.5-1.5h。

优选地，所述的农林废弃物粉末和动物骨头粉末的质量比为1:1。动物骨头优选为猪骨头，农林废弃物选自玉米秸秆、甘蔗渣和稻壳中的一种。

优选地，预处理的农林废弃物粉末和动物骨头粉末混合均匀的具体步骤为：将农林废弃物与猪骨头经洗净、烘干、研磨和过80-100目筛后分别得到农林废弃物粉末和动物骨头粉末，农林废弃物粉末和动物骨头粉末混合，在去离子水中分散，经磁力搅拌混合均匀后烘干。

优选地，所述的农林废弃物粉末、动物骨头粉末和去离子水的质量比为1:1:4。

优选地，天然钙基生物炭的具体制备步骤为：经预处理的农林废弃物粉末和动物骨头粉末混合均匀后在600℃氮气氛围下热解1.0h，得到天然钙基生物炭。

本发明还保护通过上述方法得到的共热解生物炭作为土壤添加剂的应用。