CN104557160A - 一种利用餐厨垃圾制备生物炭的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用餐厨垃圾制备生物炭的方法，将餐厨垃圾晾晒至含水率降到10%以下后粉碎的颗粒投入碳化炉内，通入氮气加热，以2-10℃/min升温至200～300℃恒温30～60min；以5～20℃/min升温至350～500℃恒温1～4h；然后在缺氧条件下降温至80℃出料；粉碎后过100目筛获得生物炭。本发明操作简单，制备出的生物炭比表面积大，应用于农田可改良土壤的性质，提高土壤肥力，节约农业生产成本，修复受污染土壤；减少了餐厨垃圾对环境的污染，为餐厨垃圾处置提供一条新的途径，引领餐厨垃圾产业向低碳、可持续健康发展，具有广阔的推广应用前景。

Description

一种利用餐厨垃圾制备生物炭的方法
技术领域
本发明涉及一种利用餐厨垃圾制取制备生物炭的方法,属于农业固废资源化利用领域。
背景技术
随着能源和资源的短缺以及环境污染的日益严重，生物质资源的利用研究引起了广泛的关注。餐厨垃圾是居民在生产生活过程中产生的固体废弃物，是饮食单位丢弃的剩饭剩菜的统称，是城市有机生活垃圾的主要成分。随着生活水平的不断提高，餐厨垃圾的产生量不断增加。但是餐厨垃圾传统的处理方式多是进行填埋或者直接用做饲料，对环境存在着潜在的危害，并且极易造成传染病的爆发，严重影响人们的身体健康，给环保工作带来巨大的压力。餐厨垃圾中含有较高的盐分和油，严重制约了微生物的繁殖，使餐厨垃圾的厌氧发酵产甲烷技术受到了限制。因此，开发餐厨垃圾的资源化利用技术，充分利用其潜在的资源价值，具有十分重要的意义。
生物炭是生物质在缺氧或无氧环境下热解得到一类具有高度芳香化物质，疏松多孔，表面积巨大，将其施到土壤后，不仅可以增加土壤有机物质，而且其巨大的比表面可以强烈地吸附铵、硝酸盐、磷酸盐和一些其它水溶性盐养分离子，有效调节土壤 N、P、K等营养元素的循环，提高土壤保水保肥能力。把餐厨垃圾转变为生物炭埋到地下后等于把碳封存进了土壤，有助于减缓全球变暖。因此，如果能够把餐厨垃圾转变为生物炭，可以安全的实现餐厨垃圾资源化利用，具有显著的环境效益、社会效益和经济效益，因此具有广阔的应用前景。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明目的在于：提供一种利用餐厨垃圾制备生物炭的方法，该方法操作简单，提高了废弃物资源利用效率，达到了资源循环利用的目的；制备出的生物炭比表面积大，应用于农田可改良土壤的性质，提高土壤肥力，节约农业生产成本，修复受污染土壤；减少了餐厨垃圾对环境的污染，为餐厨垃圾处置提供一条新的途径，引领餐厨垃圾产业向低碳、可持续健康发展，具有广阔的推广应用前景。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种利用餐厨垃圾制备生物炭的方法，其步骤如下：一、原料处理：将餐厨垃圾晾晒至含水率降到10%以下，而后粉碎至4～6mm的颗粒备用；二、热解炭化：步骤一中得到的颗粒投入碳化炉内，通入氮气，加热，以2-10℃/min的升温速率升温至200～300℃后，恒温30～60min；然后以5～20℃/min的升温速率升温至350～500℃后，恒温1～4h；然后在缺氧条件下降温至80℃出料；三、调整筛选：将步骤二中获得的产物粉碎后过100目筛，用去离子水浸泡清洗8～12min，过滤晾干，获得pH值8.0～10.5，有机质含量50%～70%，养分含量5～15%，孔隙度0.25～0.35cm3 /g，孔径10～40nm，平均比表面积120～220m3/g的生物炭。
进一步的，所述步骤二中开启加热装置，以5℃/min的升温速率升温至250℃后，恒温40min；然后以10℃/min钟的升温速率，升温至450℃后，恒温2h；最后，在通入氮气条件下降温至80℃出料；获得pH值8.0～8.5，有机质含量55%～70%，养分含量为10～15%，孔隙度为0.30～0.32cm3/g，孔径25～40nm，平均比表面积220m3/g的生物炭。
进一步的，将步骤三中所得生物炭用于土壤改良，每亩施用100～1000kg，土壤pH值提高0.15～0.45，土壤容重降低4～10%，总孔隙度提高4%～12%。
本发明的有益技术效果：通过上述方法对餐厨垃圾进行处理，操作简单，提高了废弃物资源利用效率，达到了资源循环利用的目的；制备出的生物炭比表面积大，应用于农田可改良土壤的性质，提高土壤肥力，节约农业生产成本，修复受污染土壤；减少了餐厨垃圾对环境的污染，为餐厨垃圾处置提供一条新的途径，引领餐厨垃圾产业向低碳、可持续健康发展，具有广阔的推广应用前景。
具体实施方式
以下结合具体实例对本发明详细说明。
实施例1
一种利用餐厨垃圾制备生物炭的方法，其步骤如下：
一、原料处理：将餐厨垃圾晾晒至含水率降到9.8%，而后粉碎至4mm的颗粒备用；二、热解炭化：将粉碎的餐厨垃圾填放到碳化炉内，通入氮气，开启加热装置，以5℃/min的升温速率升温至250℃后，恒温40min；然后以10℃/min的升温速率，升温至450℃后，恒温2h；最后，在缺氧条件下降温至80℃出料；三、调整筛选：将步骤二中获得的产物粉碎后过100目筛，用去离子水浸泡清洗8min，过滤晾干，获得pH值8.5，有机质含量62%，养分含量10～15%，孔隙度0.30cm3 /g，孔径25～40nm，平均比表面积220m3/g的生物炭。
土壤改良效果：每亩施用400kg后，土壤pH值提高了0.32，土壤容重降低了8%，总孔隙度提高了9%。
实施例2
一种利用餐厨垃圾制备生物炭的方法，与实施例1不同之处在于：步骤一中将餐厨垃圾晾晒至含水率降到8.5%；步骤二中开启加热装置，以5℃/min的升温速率升温至250℃后，恒温40min；然后以10℃/min钟的升温速率，升温至450℃后，恒温2h；最后，在通入氮气条件下降温至80℃出料；步骤三中获得pH值8.0，有机质含量超过55%，养分含量为15%，孔隙度为0.32cm3/g，孔径25～40nm，平均比表面积220m3/g的生物炭；每亩施用1000kg后，土壤pH值提高0.45，土壤容重降低10%，总孔隙度提高了12%。
本实施例为最佳实施例，当含水率降低至8.5%时性能最佳，低于8.5%成本提高的同时，性能下降，其在通氮气以5℃/min的升温速率升温至250℃后，恒温40min；然后以10℃/min钟的升温速率，升温至450℃后，恒温2h；最后，在通入氮气条件下降温至80℃出料；所获得的pH值8.0，有机质含量55%，养分含量为15%，孔隙度为0.32cm3/g，孔径25～40nm，平均比表面积220m3/g的生物炭，其每亩施用1000kg效果最佳。
实施例3
一种利用餐厨垃圾制备生物炭的方法，与实施例1不同之处在于：步骤一中将餐厨垃圾晾晒至含水率降到9.5%；步骤二中以10℃/min的升温速率升温至300℃后，恒温30min；然后以20℃/min的升温速率，升温至500℃后，恒温1h；最后，在缺氧条件下降温至80℃出料；步骤三中获得pH值8.6，有机质含量51%，养分含量5～10%，孔隙度0.34cm3/g，孔径30～40nm，平均比表面积180m3/g的生物炭；每亩施用200kg后，土壤pH值提高0.18，土壤容重降低6%，总孔隙度提高了7%。
实施例4
一种利用餐厨垃圾制备生物炭的方法，与实施例1不同之处在于：步骤一中将餐厨垃圾晾晒至含水率降到9.0%；步骤二中开启加热装置，以2℃/min的升温速率升温至300℃后，恒温60min；然后以20℃/min钟的升温速率，升温至500℃后，恒温1h；最后，在通入氮气条件下降温至80℃出料；步骤三中获得pH值10.2，有机质含量50.5%，养分含量为5～8%，孔隙度为0.34cm3/g，孔径30～40nm，平均比表面积160m3/g的生物炭；每亩施用100kg后，土壤pH值提高0.15，土壤容重降低4%，总孔隙度提高了4%。
显然，本发明上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (3)

1.一种利用餐厨垃圾制备生物炭的方法，其特征在于，步骤如下：一、原料处理：将餐厨垃圾晾晒至含水率降到10%以下，而后粉碎至4～6mm的颗粒备用；二、热解炭化：步骤一中得到的颗粒投入碳化炉内，通入氮气，加热，以2-10℃/min的升温速率升温至200～300℃后，恒温30～60min；然后以5～20℃/min的升温速率升温至350～500℃后，恒温1～4h；然后在缺氧条件下降温至80℃出料；三、调整筛选：将步骤二中获得的产物粉碎后过100目筛，用去离子水浸泡清洗8～12min，过滤晾干，获得pH值8.0～10.5，有机质含量50%～70%，养分含量5～15%，孔隙度0.25～0.35cm3 /g，孔径10～40nm，平均比表面积120～220m3/g的生物炭。
2. 根据权利要求1所述的利用餐厨垃圾制备土壤改良剂的方法，其特征在于：所述步骤二中开启加热装置，以5℃/min的升温速率升温至250℃后，恒温40min；然后以10℃/min钟的升温速率，升温至450℃后，恒温2h；最后，在通入氮气条件下降温至80℃出料；获得pH值8.0～8.5，有机质含量55%～70%，养分含量为10～15%，孔隙度为0.30～0.32cm3/g，孔径25～40nm，平均比表面积220m3/g的生物炭。
3. 所根据权利要求1所述的利用餐厨垃圾制备土壤改良剂的方法，其特征在于：将步骤三中所得生物炭用于土壤改良，每亩施用100～1000kg，土壤pH值提高0.15～0.45，土壤容重降低4～10%，总孔隙度提高4%～12%。
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