CN111908745A - 一种利用污泥制备腐植酸钾有机肥同时脱水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及固体废弃物处理与处置及有机肥制备领域。本发明公开了一种利用污泥制备腐植酸钾有机肥同时脱水的方法。具体步骤如下：(1)先将污泥装入水热反应釜，加入催化剂、氧化剂和氢氧化钾，搅拌均匀，得到混合泥浆；(2)将混合泥浆放入烘箱进行水热加压反应，之后离心；(3)将(2)得到的上清液用喷雾干燥机干燥后即可得到腐植酸钾有机肥；将(2)脱水残渣调节pH之后，烘干，热解得到污泥生物炭。本发明具有操作简单，成本低，污泥处理量大的特点，可实现污泥的减量化、无害化和资源化。

Description

一种利用污泥制备腐植酸钾有机肥同时脱水的方法
技术领域
本发明涉及固体废弃物处理与处置及有机肥制备技术领域，具体涉及一种利用污泥制备腐植酸钾有机肥同时脱水的方法。
背景技术
污泥是污水处理过程中的副产物，含有大量的水分、丰富的有机物及氮磷钾等营养物质，可作为一种优质资源加以利用。同时，城市污泥也富集了大量的重金属及少量的病原微生物、寄生虫卵等有害物质，若不加处理任意排放，不仅造成资源的浪费，而且容易造成二次污染。通过大气、地下水、地表水和土壤进入食物链，造成严重的生态风险，危害人类健康。
污泥填埋处理由于其简单易行、成本低廉，是目前行业内应用最广泛的一种处理方法，但易造成二次污染和资源浪费，不是一种可持续的处理方法；污泥焚烧可实现最大化减量，但是焚烧烟气处理不当，易引起环境污染。其他污泥处置方法有污泥热解和污泥厌氧消化等。
污泥热解存在着热解油、热解气可回收热量不高，热解油成分复杂，较难回收利用的问题。污泥厌氧消化是通过厌氧菌使有机质分解，产生以甲烷为主的沼气，是目前比较流行的一种生物处理技术。但厌氧消化技术存在着产气率低、对病原菌及寄生虫卵的灭活性差、含砂量高导致的容积丢失、易爆炸、投资高回报慢等问题。
因此，污泥处理与处置面临的挑战促使工业企业寻找更环保、可持续的污泥处理技术。可持续发展最受欢迎的选择之一是污泥资源化利用，污泥资源化处置方式包括污泥堆肥制肥、用作土壤调理剂，用于种植、土壤改良等，但由于污泥中存在已知和未知污染物的危害的不确定性，未能广泛推广。如公开号为CN106986668A的专利申请文献中将污泥、氢氧化钾、焦磷酸钠按质量比10:7:3混合，制得腐植酸液肥，成本高昂，而且不能妥善处置制取完腐植酸液肥后的强碱性泥渣，难以实际推广。
本发明旨在研究一种利用湿污泥制备腐植酸钾有机肥并同时实现污泥脱水的方法，实现污泥的减量化、无害化与资源化利用。
发明内容
本发明的目的在于弥补上述污泥资源资源化利用方法的不足，提供一种利用污泥制备腐植酸钾有机肥同时脱水的方法；本发明利用污泥制备腐植酸钾有机肥，并同时实现污泥脱水的可持续污泥处置。
本发明通过下述技术方案实现：
一种利用污泥制备腐植酸钾有机肥同时脱水的方法，包括如下步骤：
步骤一：将污泥装入水热反应釜，加入催化剂、氧化剂和氢氧化钾，搅拌均匀后得到混合泥浆；加氢氧化钾，一方面是为提取腐植酸钾提供碱性环境和钾源，另一方面能够降低污泥细胞壁对高温的抵抗力，促进污泥脱水。
步骤二：将步骤一中的混合泥浆放入烘箱进行水热加压反应。水热加压反应作用是破坏污泥胶状持水结构，以释放出微生物细胞中的蛋白质等物质，提高污泥腐植酸钾的提取率以及改善污泥脱水性能。
步骤三：将步骤二中反应完的混合泥浆移入离心管，离心，分别收集上层液体和下层残渣；
步骤四：将步骤三中的离心上层液体喷雾干燥得到腐植酸钾有机肥；
步骤五：用水分分析仪测量步骤三中离心残渣的含水率；
步骤六：调节步骤五中测完含水率的残渣的pH，然后烘干，经过热解，得到污泥生物炭，可用作土壤改良剂。
上述步骤一中所述的催化剂为铁盐、铜盐、锌盐中的一种或几种，催化剂的加入量与污泥的质量比为1：(500～1500)。
上述步骤一中所述的氧化剂为过氧化氢或氯酸钾中的一种，氧化剂的加入量与污泥的质量比为1：(5～500)。
上述步骤一中所述的氢氧化钾的加入量与污泥的质量比为1：(100～400)。
上述步骤二中所述水热加压反应，反应时间为0.5～3h，温度为120～250℃，所加压力为0.3～3MPa。
上述步骤三中所述的离心时间为3～10min，转速为4000～10000r/min，更优为离心5min，10000r/min。
上述步骤四中所述的腐殖酸钾干燥温度为105～150℃。
上述步骤六中所述的污泥残渣调节pH用的是盐酸或磷酸，将pH调至5～10。
上述步骤六中所述的污泥残渣烘干温度为60～105℃，将残渣烘至含水率为20～50％。
上述步骤六中所述的污泥残渣热解制污泥生物炭的温度为300～850℃。
本发明的处理方法具有如下优点及有益效果：
本发明方法利用腐植酸碱溶酸沉的特点，加入氢氧化钾，在一种或者多种催化剂的催化剂作用以及水热加压作用下，加速污泥中腐植质的溶出，再经过离心分离，得到腐植酸钾有机肥和脱水的污泥。
本发明工艺简单，成本低，污泥处理量大。
本发明不仅制得了腐植酸钾有机肥，还实现了污泥的有效脱水，同时水热过程还能杀死致病菌，同时实现了污泥的减量化、无害化和资源化。
附图说明
图1为本发明污泥腐植酸钾提取流程图
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例1
1)称取30g污泥，移至反应釜，加入1mL的H2O2，0.0201g纳米氧化铜和0.12g KOH固体，搅拌均匀。
2)把水热反应釜放入烘箱，反应温度为180℃，反应时间为60min。
3)将反应后的混合泥浆移至离心管离心，10000r/min离心5min。
4)离心后的上清液倒入烧杯中，用喷雾干燥机120℃进行干燥。
5)用水分分析仪测定下层残渣的含水率。
6)将下层残渣倒出，加入少量水，调节pH到中性后，放入烘箱，85℃烘干。
本实施例处理30g含水率为80～88％的污泥，制备了1.007g腐植酸钾，腐植酸钾的产率为3.36％，产品经测试达到GB T 33804-2017农用腐殖酸钾优等品标准；离心后下层残渣的含水率为60.6％。
实施例2
1)称取25g污泥，移至反应釜，加入1mL的H2O2，0.0210g纳米氧化铜和0.12g KOH固体，搅拌均。
2)把水热反应釜放入烘箱，反应温度为180℃，反应时间为90min。
3)将反应后的混合泥浆移至离心管离心，10000r/min离心5min。
4)离心后的上清液倒入烧杯中，用喷雾干燥机120℃进行干燥。
5)用水分分析仪测定下层残渣的含水率。
6)将下层残渣倒出，加入少量水，调节pH到中性后，放入烘箱，85℃烘干。
本实施例处理25g含水率为80～88％的污泥，制备了1.0022g腐植酸钾，腐植酸钾的产率为4.01％，产品经测试达到GB T 33804-2017农用腐殖酸钾优等品标准；离心后下层残渣的含水率为51.5％。
实施例3
1)称取25g污泥，移至反应釜，加入1mL的H2O2，0.0210g纳米氧化铜和0.15g KOH固体，搅拌均匀。
2)把水热反应釜放入烘箱，反应温度为180℃，反应时间为90min。
3)将反应后的混合泥浆移至离心管离心，10000r/min离心5min。
4)离心后的上清液倒入烧杯中，用喷雾干燥机120℃进行干燥。
5)用水分分析仪测定下层残渣的含水率。
6)将下层残渣倒出，加入少量水，调节pH到中性后，放入烘箱，85℃烘干。
本实施例处理25g含水率为80～88％的污泥，制备了1.0069g腐植酸钾，腐植酸钾的产率为4.03％，产品经测试达到GB T 33804-2017农用腐殖酸钾优等品标准；离心后下层残渣的含水率为50.8％。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用污泥制备腐植酸钾有机肥同时脱水的方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：将污泥装入水热反应釜，加入催化剂、氧化剂和氢氧化钾，搅拌均匀后得到混合泥浆；
步骤二：将步骤一中的混合泥浆放入烘箱进行水热加压反应；
步骤三：将步骤二中反应完的混合泥浆移入离心管，离心，分别收集上层液体和下层残渣；
步骤四：将步骤三中的离心上层液体喷雾干燥得到腐植酸钾有机肥；
步骤五：用水分分析仪测量步骤三中离心残渣的含水率；
步骤六：调节步骤五中测完含水率的残渣的pH，然后烘干，经过热解，得到污泥生物炭，可用作土壤改良剂。
2.根据权利要求1所述利用污泥制备腐植酸钾有机肥同时脱水的方法，其特征在于：步骤一中所述的催化剂为铁盐、铜盐、锌盐中的一种或几种，催化剂的加入量与污泥的质量比为1：(500～1500)。
3.根据权利要求2所述利用污泥制备腐植酸钾有机肥同时脱水的方法，其特征在于：步骤一中所述的氧化剂为过氧化氢或氯酸钾中的一种，氧化剂的加入量与污泥的质量比为1：(5～500)。
4.根据权利要求3所述利用污泥制备腐植酸钾有机肥同时脱水的方法，其特征在于：步骤一中所述的氢氧化钾的加入量与污泥的质量比为1：(100～400)。
5.根据权利要求3所述利用污泥制备腐植酸钾有机肥同时脱水的方法，其特征在于：步骤二中所述水热加压反应，反应时间为0.5～3h，温度为120～250℃，所加压力为0.3～3MPa。
6.根据权利要求5所述利用污泥制备腐植酸钾有机肥同时脱水的方法，其特征在于：步骤三中所述的离心时间为3～10min，转速为4000～10000r/min，更优为离心5min，10000r/min。
7.根据权利要求5所述利用污泥制备腐植酸钾有机肥同时脱水的方法，其特征在于：步骤四中所述的腐殖酸钾干燥温度为105～150℃。
8.根据权利要求5所述利用污泥制备腐植酸钾有机肥同时脱水的方法，其特征在于：步骤六中所述的污泥残渣调节pH用的是盐酸或磷酸，将pH调至5～10。
9.根据权利要求5所述利用污泥制备腐植酸钾有机肥同时脱水的方法，其特征在于：步骤六中所述的污泥残渣烘干温度为60～105℃，将残渣烘至含水率为20～50％。
10.根据权利要求5所述利用污泥制备腐植酸钾有机肥同时脱水的方法，其特征在于：步骤六中所述的污泥残渣热解制污泥生物炭的温度为300～850℃。
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