CN101747900A - 一种炭化湖泊底泥制备土壤改良剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种炭化湖泊底泥制备土壤改良剂的方法，具体步骤为：(1)取湖泊底泥脱水至含水率35％左右，进入造粒装置制成直径为2~3mm的底泥粒，然后再放入烘箱中烘干至含水率为10~15％。(2)烘干后的底泥粒放入炭化炉中，通入水蒸汽置换炉内空气并继续通入做保护气。(3)以10~20℃/min的升温速率升温至400~500℃进行炭化反应，停留时间50~70min，然后自然冷却至室温。本发明对湖泊底泥进行炭化处理，可制得性能良好的土壤改良剂，为湖泊底泥的资源化、无害化、减量化利用提供了途径；底泥中的各种致病菌、病毒等有害微生物在炭化的高温过程中被有效地去除，消除了对人体健康的潜在危害；炭化过程使重金属钝化，有效地控制了重金属的污染。
Description
技术领域
本发明涉及湖泊底泥的资源化利用，特别是涉及对湖泊底泥进行炭化处理制备土壤改良剂的方法。
背景技术
我国由于长期施用化肥，造成很多土地板结，土壤中所含的营养成分大量流失，以至土地日益贫瘠，产量急剧下降，为了保持产量，又不得不施用更多的化肥，更多化肥的施用，造成土壤状况的进一步恶化，致使生产出来的产品有毒有害元素超标。
湖泊底泥通常是黏土、泥沙、有机质及各种矿物的混合物经过长时间物理、化学及生物等作用及水体传输而沉积于水体底部所形成。表面0至15公分厚之底泥称表层底泥(Surface sediment)，超过15公分厚之底泥称为深层底泥(Deepsediment)。近年来，随着工农业的发展，湖泊水体受到不同程度的污染，水体中的污染物富集于底泥中，又使底泥受到污染。
湖泊底泥是污染物的汇：湖泊底泥是排入湖泊水系的各种污染物主要归宿场所之一，通过大气沉降，废水排放、雨水淋溶与冲刷等各种方式，大量的污染物进入湖泊水体，其中一部分沉积到底泥中并逐渐富集，使底泥受到污染；同时底泥又是污染物的源：底泥中的污染物通过与上覆水体间的物理、化学和生物交换作用，累积于底泥中的各类无机和有机污染物在一定条件下可重新释放出来，污染上覆水体。
为了控制湖泊的内源污染，我国许多地方都有计划地对湖泊进行清淤疏挖。疏挖出来的大量湖泊底泥堆放在岸边或固定的堆放场，不仅占用土地，而且存在二次污染隐患。如何将产量巨大、成分复杂的湖泊底泥经过科学处理，使其稳定化、减量化、无害化、资源化，已成为一个亟待解决的环境问题。
湖泊底泥含有大量的有机质，同时还含有N、P等营养盐，为炭化处理制取土壤改良剂提供了一定的条件。以滇池底泥为例，底泥中碳含量为20.8~26.7％，氢含量为1.9~2.5％，氧含量为12.6~16.8％，总氮含量为0.6~2.4％，总磷含量为0.04~0.40％。
在公开号为CN101066898A的专利文献中公布了一种利用城市污泥制备有机土壤改良剂的方法。该发明主要是采用堆肥法，所用的原料组成按重量比如下：城市生活污水浓缩的脱水污泥53~72％，有机农副产品废弃物4~18％，无机辅料2~15％；肥料平衡剂1~5％，微生物复合菌组0.5~2％。堆制方法是：(1)对所述城市脱水污泥、有机农副产品废弃物和无机辅料，通过微生物酵母菌进行一次发酵，进行无害化，有效化处理；(2)对一次发酵的物料进行微生物菌剂接种二次堆腐；(3)将上述半成品原料筛分包装制成有机土壤改良剂。本发明以有机物为原料，营养成分高，能改善土壤理化结构，改善农产品品质，提高土壤综合肥力水平。此方法存在的不足主要是生产过程较复杂，周期较长(10~21天)。
在公开号为CN101412037A的专利文献中公布了一种物化污泥优化土壤的方法。物化污泥即经物理化学方法处理过的污泥，呈碱性。该发明是采用物化污泥与加工过的酸性土(10份劣质土+1份硫酸亚铁)混合(比例为1∶1)，铺入地面(50cm左右)，放水浇灌反应后，污泥中重金属六价铬还原为三价铬，劣质土与污泥混合反应后成淤泥状、中性，沥水后土质疏松、不板结、肥沃，变成可种植水稻和蔬菜的优质土壤。本发明可大批量处理污泥、大面积改良土壤。此方法实施过程中需购置挖掘机及混料设备，工程量较大，成本较高，实际应用中存在不便。
综上所述，湖泊底泥中有机质及氮磷含量很高，特别是富营养化的湖泊底泥，同时，我国有许多土地因为不合理的利用而变得较为贫瘠，如果能将这些存在二次污染隐患的湖泊底泥通过处理变成土壤改良剂，即可为湖泊底泥的处理提供出路，又可变废为宝，取得环境与经济双赢的效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用炭化技术以湖泊底泥为主要原料制取能改善土壤理化性质的一种炭粒，实现湖泊底泥的资源化利用。
本发明的机理：在无氧条件下，对干燥的湖泊底泥进行高温加热，在干馏和热分解的作用下，将有机物转化为水蒸气、不凝性气体和炭。它的产物只有气、固两相，炭化过程为还原反应。
本发明的技术方案：将底泥烘干后装入炭化炉，通入水蒸汽做保护气，加热至一定温度炭化一定时间，得到可用作土壤改良剂的固体炭化产物。
本发明的方法按以下步骤完成：
(1)取湖泊底泥脱水至含水率35％左右，进入造粒装置制成直径为2~3mm的底泥粒，然后再放入烘箱中烘干至含水率为10~15％。
(2)烘干后的底泥粒放入炭化炉中，通入水蒸汽置换炉内空气并继续通入做保护气。
(3)以10~20℃/min的升温速率升温至400~500℃进行炭化反应，停留时间50~70min，然后自然冷却至室温。
本发明的优点是：(1)现今我国大部分湖泊都存在不同程度的富营养化现象，湖泊底泥是水体污染物的汇，又是水体污染物的源，底泥的合理处置成了研究的热点。本发明对湖泊底泥进行炭化处理，可制得性能良好的土壤改良剂，为湖泊底泥的资源化、无害化、减量化利用提供了途径；(2)底泥中的各种致病菌、病毒等有害微生物在炭化的高温过程中被有效地去除，消除了对人体健康的潜在危害；(3)炭化过程使重金属钝化，有效地控制了重金属的污染。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面以实例进一步说明本发明的实质内容，但本发明的内容并不限于此。
以滇池底泥为例，先将底泥脱水至含水率33～37％，进入造粒装置制成直径为2~3mm的底泥粒，然后再放入烘箱中烘干至含水率为10~15％。
实施例1
取一定量经造粒干燥处理的滇池底泥，放入炭化炉中，通入水蒸汽置换炉内空气并继续通入做保护气，以10℃/min的升温速率升温至400℃，炭化60min，自然冷却至室温。制得的固体炭粒有机质含量为31％，pH为7.8，总养分(N+P2O5+K2O)3.6％，最大涵养水能力(Maximum water holding capacity)为55％，重金属含量均未超标，可明显改善土壤的通透性及涵水能力，并可提供一定的养分。
实施例2
取一定量经造粒干燥处理的滇池底泥，放入炭化炉中，通入水蒸汽置换炉内空气并继续通入做保护气，以15℃/min的升温速率升温至450℃，炭化60min，自然冷却至室温。制得的固体炭粒有机质含量为30.5％，pH为7.7，总养分(N+P2O5+K2O)3.6％，最大涵养水能力为57％，重金属含量均未超标，可明显改善土壤的通透性及涵水能力，并可提供一定的养分。
实施例3
取一定量经造粒干燥处理的滇池底泥，放入炭化炉中，通入水蒸汽置换炉内空气并继续通入做保护气，以20℃/min的升温速率升温至500℃，炭化60min，自然冷却至室温。制得的固体炭粒有机质含量为29％，pH为7.6，总养分(N+P2O5+K2O)3.6％，最大涵养水能力为58％，重金属含量均未超标，可明显改善土壤的通透性及涵水能力，并可提供一定的养分。
Claims (1)
1.一种炭化湖泊底泥制备土壤改良剂的方法，其特征在于含有以下步骤：
(1)取湖泊底泥脱水至含水率33～37％，进入造粒装置制成直径为2~3mm的底泥粒，然后再放入烘箱中烘干至含水率为10~15％；
(2)烘干后的底泥粒放入炭化炉中，通入水蒸汽置换炉内空气并继续通入做保护气；
(3)以10~20℃/min的升温速率升温至400~500℃进行炭化反应，停留时间50~70min，然后自然冷却至室温。
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