CN106753466A - 一种混合餐厨垃圾的污泥基生物炭的制备方法 - Google Patents

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刘常青
王玉兰
郑育毅
刘文伟
吴春山
王菲凤
赵由才
李家兵
孙启元
谢蓉蓉
汪清环
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    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • Y02W10/40—Valorisation of by-products of wastewater, sewage or sludge processing

Abstract

本发明涉及一种混合餐厨垃圾的污泥基生物炭制备方法。其方法是：将餐厨垃圾与市政污泥搅拌混合调理成含水率80%左右的糊状物，放入烘箱中烘到恒重，破碎至4‑8mm，研磨过200目筛。将物料置入气氛马弗炉中高温热解处理，停止加热并降温至80℃出料，放在干燥器内冷却得到高温热解产物。将高温热解产物用1M的盐酸浸洗。滤去盐酸，将固形物用去离子水浸泡20min后过滤，滤上物放入烘箱于105℃烘干至恒重，最终获得联合餐厨垃圾的污泥基生物炭。本发明节约了制备成本，使得污泥和餐厨垃圾变废为宝，同时很大程度上提高污泥基生物炭的品质与污水处理性能。

Description

一种混合餐厨垃圾的污泥基生物炭的制备方法
技术领域
本发明涉及一种污泥基生物炭，特别是涉及一种混合餐厨垃圾的污泥基生物炭制备方法。
背景技术
生物炭是指生物质在缺氧条件下经高温热解后剩下的物质。生物炭具有较大的比表面积和多孔结构，具有良好的吸附性能，可作为污水处理吸附剂，吸附水中的重金属、氨氮、磷酸盐等。
伴随城镇化进程，城镇污水厂建设突飞猛进，市政污泥作为污水处理副产物的总量也急剧攀升，如果处置不当会造成环境的二次污染。污泥的处理处置已成为当今环境面临的严峻问题。
市政污泥中含有一定量的碳，可作为制备生物炭的原材料，但其也因污泥所含成分复杂，所含碳量相对较低，因此单纯用其制成的生物炭品质及性能较商业生物炭差距很大，其应用范围与价值也大大受限。
餐厨垃圾是食物残余，含有大量有机成分，存在很大的环境风险和危害。将餐厨垃圾与市政污泥混合，可提高污泥的含碳量，使得制备的污泥基生物炭品质更好，吸附性能更佳。
本发明采取向污泥中混合餐厨垃圾制备生物炭，提高污泥基生物炭的吸附性能，同时实现污泥和餐厨垃圾的资源化利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混合餐厨垃圾的污泥基生物炭制备方法与应用，以一种简单可操作的方式，改善污泥基生物炭的性能，提升其在污水处理应用中的吸附去污能力。
本发明的目的是通过如下方案实现的：
⑴将市政污泥与餐厨垃圾按1～3:1重量份比例搅拌混合成糊状物，烘干、破碎、研磨，过200目筛。
⑵将步骤⑴的物料置入气氛马弗炉中高温热解处理，通入100-200mL/min的氮气15min，后以10-20℃/min的升温速度加热至400-600℃，停留2-3h后，停止加热并降温至80℃出料，放在干燥器内冷却得到高温热解产物。
⑶将步骤⑵得到的高温热解产物用1M的盐酸浸洗5min。
⑷滤去步骤⑶的盐酸，将固形物用去离子水浸泡20min后过滤，去离子水浸泡与过滤步骤重复3遍，再把滤上物放入烘箱于100-105℃烘干至恒重，最终获得联合餐厨垃圾的污泥基生物炭。
本发明所述的餐厨垃圾是指酒店、餐馆、食堂的所有餐厨剩余物。
本实施例所述的市政污泥取自福州市城区某污水处理厂。
本发明的优点在于：
节约了污泥基生物炭的制备成本，克服了污泥基生物炭制备的局限性，使得污泥和餐厨垃圾变废为宝，同时很大程度上提高污泥基生物炭的品质与污水处理性能。
具体实施方式
实施例1
⑴将市政污泥和餐厨垃圾按1:1的比例各取50g搅拌混合调理成含水率80％左右的糊状物，放入烘箱于105℃烘到恒重，除去杂物后破碎至4-8mm。
⑵用刚玉研钵研磨，过200目筛网，收集筛下物。
⑶将筛下物放入气氛马弗炉高温热解处理。先以200mL/min速率通入氮气15min，然后开始升温加热，以10℃/min升温速度至400℃并保持该温度3h，关闭加热系统使之自然降温到80℃，取出物料放在干燥器内冷却得到高温热解产物。
⑷待高温热解产物冷却至室温后，用1M的盐酸浸洗5min。
⑸滤去盐酸，将滤渣用去离子水浸泡，搅拌清洗15min后过滤，重复5次的去离子水浸洗和过滤步骤。最后将滤上物放入烘箱于105℃烘干至恒重，取出干燥冷却后即得到本实施例的成品。
碘值测定：采用本实施例步骤所制备的污泥基生物炭，其碘值与比表面积由单纯采用市政污泥制备的污泥基生物炭的301.1mg/g、245.3m2/g提高到497.4mg/g、454.6m2/g。
污水处理的应用：称取2g步骤⑸所得成品，投入装有1L机电抛光工序的含磷废水中，搅拌反应后沉淀，取沉淀后上清液测定其相应水质指标，表明本实施例的联合餐厨垃圾污泥基生物炭对该废水的CODCr、TN和TP去除率分别为50.5％、21.2％和94.8％，较单纯采用市政污泥制成的污泥基生物炭分别提升了12.4％、4.7％和13.7％。
本实施例所述的市政污泥取自福州市城区某污水处理厂。
实施例2
⑴将市政污泥和餐厨垃圾按2:1的比例各取100g和50g，混合搅拌调理成含水率80％的糊状物，放入烘箱于105℃烘到恒重，除去杂物后破碎至4-8mm。
⑵用刚玉研钵研磨，过200目筛网，收集筛下物。
⑶将筛下物放入气氛马弗炉高温热解处理。先以150mL/min速率通入氮气15min，然后开始升温加热，以15℃/min升温速度至500℃并保持该温度2.5h，关闭加热系统使之自然降温到80℃，取出物料放在干燥器内冷却得到高温热解产物。
⑷将得到高温热解产物冷却至室温后，用1M的盐酸浸洗5min。
⑸滤去盐酸，将滤渣用去离子水浸泡，搅拌清洗15min后过滤，重复5次的去离子水浸洗和过滤步骤。最后将滤上物放入烘箱于105℃烘干至恒重，取出干燥冷却后即得到本实施例的成品。
碘值测定：采用本实施例步骤所制备的污泥基生物炭，其碘值与比表面积由单纯采用市政污泥制备的污泥基生物炭的253.7mg/g、205.3m2/g提高到435.6mg/g、399.8m2/g。
污水处理的应用：称取2g步骤⑸所得成品，投入装有1L机电抛光工序的含磷废水中，搅拌反应后沉淀，取沉淀后上清液测定其相应水质指标，表明本实施例的联合餐厨垃圾污泥基生物炭对该废水的CODCr、TN和TP去除率分别为48.5％、20.8％和91.9％，较单纯采用市政污泥制成的污泥基生物炭分别提升了11.1％、4.5％和11.2％。
本实施例所述的市政污泥取自福州市城区某污水处理厂。
实施例3
⑴将市政污泥和餐厨垃圾按3:1的比例各取90g和30g混合搅拌调理成含水率80％的糊状物，放入烘箱于105℃烘到恒重，除去杂物后破碎至4-8mm。
⑵用刚玉研钵研磨，过200目筛网，收集筛下物。
⑶将筛下物放入气氛马弗炉高温热解处理。先以100mL/min速率通入氮气15min，然后开始升温加热，以20℃/min升温速度至600℃并保持该温度2h，关闭加热系统使之自然降温到80℃，取出物料放在干燥器内冷却得到高温热解产物。
⑷待高温热解产物冷却至室温后，用1M的盐酸浸洗5min。
⑸滤去盐酸，将滤渣用去离子水浸泡，搅拌清洗15min后过滤，重复5次的去离子水浸洗和过滤步骤。最后将滤上物放入烘箱于105℃烘干至恒重，取出干燥冷却后即得到本实施例的成品。
碘值测定：采用本实施例步骤所制备的污泥基生物炭，其碘值与比表面积由单纯采用市政污泥制备的污泥基生物炭的215.2mg/g、163.3m2/g，提高到337.6mg/g、297.5m2/g。
污水处理的应用：称取2g步骤⑸所得成品，投入装有1L机电抛光工序的含磷废水中，搅拌反应后沉淀，取沉淀后上清液测定其相应水质指标，表明本实施例的联合餐厨垃圾污泥基生物炭对该废水的CODCr、TN和TP去除率分别为43.5％、18.1％和85.4％，较单纯采用市政污泥制成的污泥基生物炭分别提升了9.5％、4.0％和10.2％。
本实施例所述的市政污泥取自福州市城区某污水处理厂。

Claims (2)

1.一种混合餐厨垃圾的污泥基生物炭制备方法，其特征是：
（1）将市政污泥与餐厨垃圾按1～3 : 1重量份比例搅拌混合成糊状物，烘干、破碎、研磨，过200目筛；
（2）将步骤（1）的物料置入气氛马弗炉中高温热解处理，停止加热并降温至 80℃出料，放在干燥器内冷却得到高温热解产物；
（3）将高温热解产物用1M的盐酸浸洗5min；
（4）滤去步骤 （3）的盐酸，将固形物用去离子水浸泡20min后过滤，去离子水浸泡与过滤步骤重复3遍，再把滤上物放入烘箱于100-105℃烘干至恒重，最终获得联合餐厨垃圾的污泥基生物炭。
2.根据权利要求1所述的一种垃圾渗滤液调节池底泥制备生物炭的方法，其特征是所述的高温热解处理，是先通入100-200 mL/min的氮气15min，后以10-20 ℃/min的升温速度加热至400-600℃，停留2-3h。
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