CN110563487A - 一种厌氧污泥基生物炭的制备方法 - Google Patents

一种厌氧污泥基生物炭的制备方法 Download PDF

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朱红祥
宋海农
陈国宁
夏兴良
林宏飞
苏柳
詹馥蔓
丘能
宁毅
韦文慧
罗春凤
黄福明
陈栋谚
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

本发明公开了一种厌氧污泥基生物炭的制备方法，该方法属于生物质综合利用领域，该方法包括以下步骤：(1)将厌氧污泥与畜禽粪便混合均匀；(2)将步骤(1)混合后的物料进行好氧发酵；(3)将发酵结束后的物料进行低温炭化处理；(4)将步骤(3)处理后的物料进行减压抽滤，冷却后用水洗涤、烘干、粉碎，然后加入除臭剂得到厌氧污泥基生物炭。本发明方法利用工业固体废弃物厌氧污泥及农业固体废弃物畜禽粪便作为原料，通过低温炭化处理、粉碎、除臭处理，得到了厌氧污泥基生物炭，达到了工业及农业固体废弃物无害化、资源化、以废治废的目的，高度契合循环经济资源综合利用的要求。

Description

一种厌氧污泥基生物炭的制备方法
技术领域
本发明属于工业、农业固废资源化利用领域，具体涉及一种掺杂畜禽粪便的厌氧污泥基生物炭的制备方法。
背景技术
随着我国集约化、规模化畜禽养殖业的快速发展，养殖废弃物产量与日俱增，畜禽排泄物普遍具有高含水率、高污染物和高病原菌和寄生虫卵等特点，同时排泄物还富含氮磷等矿物元素和有机质，如果处置不当对环境而言是巨大的污染源。从资源、经济和环境三方面综合考虑，并结合我国的实际情况，畜禽粪便处置的理想出路应该是无害化处理后农业资源化利用。
堆肥化处理是实现畜禽粪便无害化处理与农业资源化利用的一项有效措施，但粪便堆肥过程中往往存在升温慢、脱水效果差、氮素损失严重、重金属钝化效果差等问题，从而影响了畜禽粪便处理处置效果并限制了后续堆肥产品的农业资源化利用。堆肥添加材料的合理使用是强化堆肥效果、减少氮素损失和提高重金属钝化效果的有效措施，但常见的堆肥保氮材料及重金属钝化材料常常因为具有一定环境风险，或是成本较高，或是实际应用操作难度大而受到一定限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种厌氧污泥基生物炭的制备方法，该方法通过将厌氧污泥与畜禽粪便混合后经好氧发酵、炭化、除臭处理，使得到的生物炭中C含量高、O含量低，达到了工业及农业固体废弃物无害化、资源化、以废治废的目的，高度契合循环经济资源综合利用的要求。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：
本发明厌氧污泥基生物炭的制备方法，包括如下操作步骤：
(1)将厌氧污泥与畜禽粪便混合：主料为工业固体废弃物厌氧污泥，辅料为畜禽粪便，将主料与辅料混合均匀，并控制混合物料的含水率为60-70％，堆置2-4天；
(2)好氧发酵：将步骤(1)堆置后的混合物料进行搅拌、打碎、抛洒处理，并控制好氧堆肥过程中的温度为45-65℃、含水量为35-50％和含氧量＞10％，发酵时间为5-8天；
(3)低温炭化：将发酵结束后的物料堆置于低氧炭化炉进行低温炭化处理，使物料在450-550℃下炭烧8-9小时；
(4)粉碎除臭：将经步骤(3)处理后的物料减压抽滤，冷却后经洗涤、烘干至含水量35-55％、粉碎、筛分至过32-160目筛，然后加入除臭剂，得到厌氧污泥基生物炭。
步骤(1)中，所述工业固体废弃物厌氧污泥在混合前，先经80℃烘干至其含水率低于80％。
步骤(1)中，所述畜禽粪便为牛粪、鸡粪、羊粪中的一种或多种混合，畜禽粪便的加入量为主料质量的30-40％。
步骤(3)中，所述低氧炭化炉中充入惰性气体，惰性气体为氮气或氦气的一种。
步骤(4)中，除臭剂为木炭、煤灰、沸石粉、凹凸棒中的一种或多种混合。
本发明方法与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明方法以工业、农业废弃物为原料，达到了工业及农业固体废弃物无害化、资源化、以废治废的目的，高度契合循环经济资源综合利用的要求；
(2)本发明回收利用农业固废，工艺简单、效率高，产品质量优异，属于绿色化学，符合国家绿色发展战略。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施例对本发明进一步详细说明。
实施例1
本发明厌氧污泥基生物炭的制备方法，具体操作步骤如下：
(1)将厌氧污泥与畜禽粪便混合：先将主料为工业固体废弃物厌氧污泥于80℃下烘干至其含水率为80％，然后将主料与辅料为牛粪进行混合均匀，其中辅料的用量为主料质量的30％，并控制混合物料的含水率为70％，堆置2天；
(2)好氧发酵：将步骤(1)混后后的物料堆置在发酵槽，利用履带式翻抛机将混合物料进行搅拌、打碎、抛洒等处理，同时调节好氧堆肥过程中的混合物温度为50℃、含水量为40％和含氧量＞10％，发酵时间为5天；
(3)低温炭化：将发酵结束后的物料堆置于低氧炭化炉内，并于450℃炭烧9小时；
(4)粉碎除臭：将经步骤(3)处理后的物料减压抽滤，冷却后经水洗涤、烘干至含水量40％、粉碎、筛分至过32目筛，然后加入除臭剂(木炭或煤炭)，得到厌氧污泥基生物炭，再在90℃下完全烘干，得到粒径均匀，约15～25mm的生物炭颗粒。经检测，得到的生物炭中C含量为66％，O含量为10％。
实施例2
本发明厌氧污泥基生物炭的制备方法，具体操作步骤如下：
(1)将厌氧污泥与畜禽粪便混合：先将主料为工业固体废弃物厌氧污泥于80℃下烘干至其含水率为60％，然后将主料与辅料为牛粪进行混合均匀，辅料的用量为主料用量的40％，并控制混合物料的含水率为60％，堆置4天；
(2)好氧发酵：将步骤(1)的混合物料堆置在发酵槽，利用履带式翻抛机将混合物料进行搅拌、打碎、抛洒等处理，同时控制好氧堆肥过程中的混合物温度为60℃、含水量为50％和含氧量＞10％，发酵时间为8天；
(3)低温炭化：将发酵结束后的物料堆置低氧炭化炉内，于550℃炭烧8小时；
(4)粉碎除臭：将经步骤(3)处理后的物料减压抽滤，冷却后经水洗涤、烘干至含水量50％、粉碎、筛分至过100目筛，然后加入除臭剂(沸石粉或凹凸棒)，得到厌氧污泥基生物炭，再在90℃下完全烘干，得到粒径均匀，约15～20mm的生物炭颗粒。经检测，得到的生物炭中C含量为68％，O含量为10％。

Claims (5)

1.一种厌氧污泥基生物炭的制备方法，其特征在于，包括如下操作步骤：
(1)将厌氧污泥与畜禽粪便混合：主料为工业固体废弃物厌氧污泥，辅料为畜禽粪便，将主料与辅料混合均匀，并控制混合物料的含水率为60-70％，堆置2-4天；
(2)好氧发酵：将步骤(1)堆置后的混合物料进行搅拌、打碎、抛洒处理，并控制好氧堆肥过程中的温度为45-65℃、含水量为35-50％和含氧量＞10％，发酵时间为5-8天；
(3)低温炭化：将发酵结束后的物料堆置于低氧炭化炉进行低温炭化处理，使物料在450-550℃下热解8-9小时；
(4)粉碎除臭：将经步骤(3)处理后的物料减压抽滤，冷却后经洗涤、烘干至含水量35-55％、粉碎、筛分至过32-160目筛，然后加入除臭剂，得到厌氧污泥基生物炭。
2.根据权利要求1所述厌氧污泥基生物炭的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述工业固体废弃物厌氧污泥在混合前，先经80℃烘干至其含水率低于80％。
3.根据权利要求1所述厌氧污泥基生物炭的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述畜禽粪便为牛粪、鸡粪、羊粪中的一种或多种混合，畜禽粪便的加入量为主料质量的30-40％。
4.根据权利要求1所述厌氧污泥基生物炭的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述低氧炭化炉中充入惰性气体，惰性气体为氮气或氦气的一种。
5.根据权利要求1所述厌氧污泥基生物炭的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，除臭剂为木炭、煤灰、沸石粉、凹凸棒中的一种或多种混合。
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