CN114180997A - 电动法联合水热法制备污泥炭肥及其方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种电动法联合水热法制备污泥炭肥及其方法，该方法包括：将污泥烘干并粉碎过筛，得到第一污泥；将第一污泥置于含有电解液的反应器中，施加第一电压进行电动反应，得到第二污泥；将第二污泥与水混合加入到水热反应釜内，在第一温度下进行水热反应，冷却烘干后得到污泥炭肥。

Description

电动法联合水热法制备污泥炭肥及其方法

技术领域

本公开属于固体废弃物资源化利用与环境保护领域，具体涉及一种电动法联合水热法制备污泥炭肥及其方法。

背景技术

随着经济的发展，废水排放量和污水处理设施日益增多。污泥产量虽与日俱增，但我国目前的污泥处理的能力却严重不足。现有的厌氧消化、焚烧等处置技术较为落后，装置结构复杂，耗能高，且资源化利用率不达标。

市政污泥中含有丰富的植物生长所需的磷元素，且较猪粪、秸秆类生物质原料高出2/3以上，具有较高的农用价值。但是，污泥中的磷元素多以无机磷的形式存在，难以直接回收利用。

市政污泥作为污水处理的副产物，在含有营养元素的同时，也含有大量的有毒有害物质，如重金属、有机污染物(多环芳烃、多氯联苯)等，具有较强的污染性质。重金属离子具有易富集、易迁移等特点，若未得到妥善处置，污泥中的有害物质会释放到环境中，对水资源、土壤、空气造成污染，甚至危害人体健康。污泥中重金属的去除方法有：化学萃取、电动修复、微生物浸出、植物修复等。化学法的药剂消耗较大，且对于后续资源化利用存在很大有影响；电动微生物法对培养条件的要求较为苛刻，难以进行大规模推广应用；而植物修复法存在耗时周期长等问题。

发明内容

针对上述技术问题，本公开提供了一种电动法联合水热法制备污泥炭肥及其方法，以期至少部分地解决上述技术问题。

为了解决上述技术问题，本公开的技术方案如下：

一种电动法联合水热法制备污泥炭肥的方法，包括：

将污泥烘干并粉碎过筛，得到第一污泥；

将上述第一污泥置于含有电解液的反应器中，施加第一电压进行电动反应，得到第二污泥；

将上述第二污泥与水混合加入到水热反应釜内，在第一温度下进行水热，冷却烘干后得到污泥炭肥。

在其中一个实施例中，将上述第一污泥置于反应器中进行电动反应，还包括：

向上述反应器中加入无机盐；

上述无机盐的浓度范围包括：0.1～2mol/kg。

在其中一个实施例中，上述无机盐包括水溶性铁盐、碱金属盐和碱土金属盐中的至少一种。

在其中一个实施例中，上述施加第一电压范围包括：16～24V；

第一电压的梯度范围包括：1～1.6V/cm；

上述第一污泥电动反应的时间范围包括：120～144小时。

在其中一个实施例中，上述第二污泥与水混合的比例范围包括：1:2～1:10；

水热反应釜内反应的第一温度范围包括：180～260℃；

上述水热反应的时间范围包括：1～2小时。

在其中一个实施例中，上述反应器还包括用于容纳循环储备液的储液罐和电极池。

在其中一个实施例中，上述电动反应的电解液包括：磷酸二氢钾缓冲溶液；

上述电解液的浓度范围包括：0.1～1mol/L。

在其中一个实施例中，上述电动反应中使用的电极是镀钌铱钛板。

在其中一个实施例中，上述污泥包括以下至少之一：

市政污泥、脱硫污泥、印染污泥。

本公开的还提供了一种采用上述的方法制备的污泥炭肥。

从上述技术方案可以看出，本公开提供的一种电动法联合水热法制备污泥炭肥及其方法，至少具有以下之一的有益效果：

(1)在本公开的实施例中，将污泥烘干可以有效去除污泥中的水分，杀死污泥中的细菌减少异味的产生。将烘干后的污泥放到反应器中，在施加电场的作用下进行电动反应，促使污泥中的重金属从稳定态向易迁移的活泼态转换，重金属离子因与溶液中的氢氧根离子发生离子交换，实现污泥中的重金属的去除，有效降低污泥的毒性，从而得到了符合农业使用标准的第二污泥。

(2)在本公开的实施例中，在电动处理过程中，污泥的磷存在形态和含量发生了改变，污泥中无机磷的含量增加。电动处理过程中因改变了一些Ca、Fe、Al等和磷结合的金属的含量及形态，所以使污泥中的磷存在形态以非羟基磷灰石磷为主且含量增加，将污泥中的磷元素转化为植物易吸收的状态，实现了污泥中磷元素的回收利用。接着，将第二污泥与水进行混合并进行水热炭化反应，因反应过程中的温度、第二污泥的pH对污泥中的磷在水热炭化过程中产生进一步的影响，从而得到环保型且含磷丰富容易被植物吸收的污泥炭肥。

(3)在本公开的实施例中，在电动反应中加入无机盐，因无机盐与重金属离子相络合，有效脱除污泥中的重金属离子，从而进一步降低了污泥和污泥炭肥中的生物毒性。

(4)在本公开的实施例中，通过将电动法和水热法相结合来制备污泥炭肥，所制得污泥炭肥具有优良的环保性能以及实现营养元素的回收利用价值，实现了废弃物的资源化与无害化利用，具有较大的工业发展潜力和较好的市场应用前景。

附图说明

图1是本公开实施例中电动法联合水热法制备污泥炭肥的方法的流程示意图；

图2是本公开实施例中电动反应装置的示意图；

图3是本公开实施例1原污泥微观形貌扫描电镜图；

图4是本公开实施例2电动处理后污泥的微观形貌扫描电镜图；

图5是本公开实施例3在电动反应过程中加入无机盐处理后污泥微观形貌扫描电镜图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开作进一步的详细说明。

水热法主要是利用水在临界或超临界状态下的能量，而污泥恰巧具有高含水率的特点，可以节约在热解过程中烘干的预处理，较为节能。利用污泥水热技术可以实现污泥的减量化、资源化和能源化，具有巨大的环境和经济效益。污泥的固体产物水热炭是一种为多孔物质，且污泥中含有丰富的氮、磷、钾等影响植物生长的元素，所以在土壤肥力改良、环境修复等方面具有巨大的潜力。但是污泥中含有大量的重金属离子，在水热过程中，重金属离子大多数富集在固体中，重金属离子的存在影响了污泥炭肥在农业上的应用。因此，欲将污泥水热炭肥作为富有植物营养元素的炭肥进行应用，需先将污泥中的重金属离子去除，以避免重金属离子带来的潜在生态污染问题。

电动处理技术则是在电场作用下，通过电解析、电迁移、电渗透和电泳等化学反应，促使污泥中的重金属离子从稳定态向易迁移的活泼态转换，因与溶液中的氢氧根离子发生离子交换，迁移至阴阳极的溶液中，达到重金属的去除。因此，本公开具体提供了一种电动法联合水热法制备污泥炭肥的方法，利用电动反应先去除污泥中的重金属离子，降低污泥的生物毒性；在电动反应中加入无机盐，如氯化铁，可以进一步增强重金属离子的去除效率，进一步降低污泥的生物毒性。同时，电动法将污泥中的有机磷转化为无机磷，有效改善污泥中磷的存在形态，将磷转化为植物容易吸收的非羟基磷灰石磷。将电动处理后的污泥进行水热炭化处理，得到环保型富含磷元素的污泥炭肥，提高植物对污泥炭肥中的磷元素的吸收。

图1是本公开实施例中电动法联合水热法制备污泥炭肥的方法的流程图。

如图1所示，电动法联合水热法制备污泥炭肥的方法的流程操作包括：步骤S101～步骤S103。

在步骤S101，将污泥烘干粉碎过筛，得到第一污泥。

根据本公开的实施例，将污泥置于105℃下进行烘干处理，可以有效去除污泥中的水分，杀死污泥中部分的微生物，减少污泥处理过程中异味的产生。将污泥粉碎成粒径为0.25mm大小的颗粒，使污泥在进行电动反应中处于一个均质状态，保持反应池中污泥被施加的电压相同。

在步骤S102，将第一污泥置于含有电解液的反应器中，施加第一电压进行电动反应，得到第二污泥。

根据本公开的实施例，对第一污泥进行电动反应处理120～144小时，通过电解析、电迁移、电渗透和电泳等化学反应，可以去除污泥中的重金属离子同时改变了污泥中磷元素存在形态，初步的将磷转化为植物容易吸收的非羟基磷灰石磷。

在步骤S103，将第二污泥与水混合后加入到水热反应釜中，在第一温度下进行反应，冷却烘干后得到污泥炭肥。

根据本公开的实施例，将第二污泥和水按照1:2～1:10的比例进行混合，然后在180～260℃下水热反应1～2小时，对污泥进行炭化，同时进一步的将污泥中磷转化为非羟基磷灰石磷，提高污泥中磷的回收率。

通过本公开的实施例，将污泥烘干有效去除污泥中的水分的同时杀死污泥中的细菌，减少异味的产生。接着，将烘干后的污泥放到反应器中，在施加电场的作用下进行电动反应，促使污泥中的重金属从稳定态向易迁移的活泼态转换，然后重金属离子再与溶液中的氢氧根离子发生离子交换，进而实现污泥中的重金属的去除，有效降低污泥的毒性，得到农业使用标准的第二污泥，同时，电动反应过程中改变了污泥中磷元素的存在形态和含量，将磷转化为植物容易吸收的非羟基磷灰石磷。最后，将第二污泥与水进行混合并进行水热反应，将磷纯化和进一步使污泥中磷存在形态发生转变，提高污泥中可被植物吸收磷的回收率；以及利用水热反应将污泥炭化，得到环保型且含磷丰富容易被植物吸收的污泥炭肥，实现污泥炭肥在农业中的应用。

根据本公开的实施例，在步骤S102中，将第一污泥置于反应器中进行电动反应，还包括：向反应器中加入无机盐。

根据本公开的实施例，在进行电动反应之前，向反应池中按照1：3的比例加入第一污泥和去离子水，以保证每一个实验的反应条件相同。同时，调节电解液的液面高度与第一污泥液面高度相同，保证溶液中离子正常的迁移。

根据本公开的实施例，在电动处理污泥的反应过程中，加入的无机盐与重金属离子络合，从而提高污泥中重金属离子的去除效率。

根据本公开的实施例，在第一污泥中加入无机盐的浓度范围包括0.1～2mol/kg，可选为0.1、0.2、0.5、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0mol/kg。

通过本公开的实施例，将无机盐的浓度限定在0.1～2mol/kg，可以使污泥保持一定的含水率，以及防止溶液中的电流过大使电动反应无法正常进行。

根据本公开的实施例，无机盐包括水溶性铁盐、碱金属盐和碱土金属盐中的至少一种，其中，优选水溶性铁盐。

根据本公开的实施例，无机盐包括以下至少之一：FeCl₃、MgCl₂、CaCl₂、NaNO₃，其中，优选：FeCl₃。

根据本公开的实施例，施加第一电压范围包括：16～24V，其中，电压可选16、18、20、22、24V。

根据本公开的实施例，第一电压梯度范围包括：1、1.2、1.4、1.6V/cm。

通过本公开的实施例，因污泥本身含有一定的阻力，以及基于后续需加入无机盐或生物表面活性剂的工作条件和溶液中电阻的考虑，所以需要将电压控制在16～24V，以保证电压梯度在1～1.6V/cm范围内，使电动反应正常进行。

根据本公开的实施例，第一污泥电动的反应的时间范围包括：120、124、128、130、138、140、144小时等。

通过本公开的实施例，将第一污泥进行充分的电动反应，可以有效的去除污泥中的重金属离子，但是延长电动处理污泥的时间，污泥中的重金属离子并没有得到显著的去除，从经济角度考虑优选120小时。

根据本公开的实施例，第二污泥与水混合的比例范围包括：1:2～1:10，可选为1:2、1:4、1:6、1:8、1:10等。

根据本公开的实施例，这个比例范围内，可以有效收集水热反应产物中的炭肥，超过这个范围在进行水热反应时会生成较多的油类副产物。

根据本公开的实施例，水热反应釜内反应的温度范围包括：180～260℃，可选为180、200、220、240、260℃等；水热反应的时间范围包括：1～2小时，可选为1、1.5、2小时等。

通过本公开的实施例，将第二污泥和水混合后放入水热釜内，在180～260℃下反应1～2小时，使污泥中炭肥和磷肥的存在形式稳定，转化为植物吸收的非羟基磷灰石磷。

根据本公开的实施例，反应器还包括用于容纳循环储备液的电极池储液罐。

图2是本公开实施例中电动反应装置的示意图。

如图2所示，电动反应器包括一个反应池，在反应池的两侧分别设置两个电极池，两个电极池分别连接循环储液罐，通过蠕动泵连接并向电极池内通入磷酸二氢钾溶液，以保证电极池和反应池内的pH稳定。反应池和电极池之间由法兰连接并在电极池和反应池中间放置阳离子膜隔开，防止污泥进入电极池。反应池内连接有磁力搅拌器，磁力搅拌器的转速设置为200～400r/min以保证反应池中的污泥为均一状态。两个电极池内分别插入一块电极，电极之间通过导线连接直流电源。

通过本公开的实施例，因在电动反应过程中水分解H⁺和OH^-的产生，OH^-会发生迁移并与溶液中的重金属离子进行反应，使溶液中的pH发生改变，在电极池中通入磷酸二氢钾缓冲液的环储备液，可以避免污泥中产生过多的重金属沉淀，使电解液的pH稳定在一定值，并保持反应池中溶液一直是新鲜的。

根据本公开的实施例，电动反应的电解液包括但不限于：磷酸二氢钾缓冲溶液；

电解液的浓度范围包括：0.1～1mol/L，可选为0.1、0.3、0.5、0.7、0.9、1.0mol/L等。

根据本公开的实施例，电动反应中使用的电极是镀钌铱钛板。

通过本公开的实施例，选用镀钌铱钛板是因它的化学性质稳定不容易与重金属离子或金属氧化物发生反应产生络合物，而且镀钌铱钛板本身具有良好的导电性能，可以长时间循环使用。

根据本公开的实施例，污泥包括以下至少之一：市政污泥、脱硫污泥、印染污泥。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清晰，以下结合实施例对本公开进行举例说明，所举实施例只用于解释本公开，并非用于限定本公开的范围。

在本公开实施例中的重金属含量采用HNO₃-HF-HClO₄三酸消解法进行消解并利用ICP-MS设备进行检测，磷含量采用SMT提取法并利用磷钼蓝显色法，紫外分光光度计进行测定。磷的形态主要包括固相总磷、非羟基磷石灰磷、羟基磷石灰磷、无机磷和有机磷，其中总磷＝无机磷+有机磷，无机磷＝非羟基磷石灰磷+羟基磷石灰磷，非羟基磷石灰磷是指与Fe、Al、Mn等的氧化物及氢氧化物结合的各种形态的磷，被称为不稳定的磷，羟基磷石灰磷为与钙离子结合的各种形态的磷。

实施例1

将污水处理厂剩余污泥于105℃烘干(约400g)，去除污泥中的水分和杀死部分细菌，并用粉碎机破碎使其粒径为0.25mm得到原污泥。然后，将原污泥(第一污泥)放入水热反应釜内，按照1:6的比例加入去离子水，在220℃反应1小时。待冷却后过滤，将固体在105℃下烘干并粉碎，得到原污泥炭肥。

经测试，原污泥中磷含量为16.17mg/g，无机磷含量为9.54mg/g，有机磷含量为6.64mg/g；原污泥炭肥中磷含量为29.09mg/g，无机磷含量为27.03mg/g，有机磷含量为2.06mg/g。

图3是本公开实施例1原污泥微观形貌扫描电镜图。

如图3所示，未加电动处理的原污泥，比表面积较小，孔径较大。

实施例2

将污水处理厂剩余污泥于105℃烘干(约400g)，去除污泥中的水分和杀死部分细菌，并用粉碎机破碎使其粒径为0.25mm得到第一污泥，使污泥在进行电动反应中处于一个均质状态，保持反应池中污泥被施加的电压相同。向反应池中加入污泥:水＝1:3，保证每一个实验的条件相同。向电动反应器中添加0.1mol/L磷酸二氢钾缓冲液至电极池中，且与污泥液面持平。将电动反应的实验参数设置直流电源电压为24V，保持电压梯度为1.6V/cm，设磁力搅拌器转速为300r/min，并向电极池中添加0.1mol/L磷酸二氢钾缓冲液为储备液，每24h更换储备液，并设置蠕动泵流速3-5mL/min，运行120小时后得到第二污泥。将第二污泥放入水热反应釜内，按照1:6的比例加入去离子水，在220℃反应1小时。待冷却后过滤，将固体在105℃下烘干并粉碎，得到污泥炭肥。

经测试，经电动处理后污泥的pH值为3.90，第二污泥中磷含量为17.87mg/g，无机磷含量为12.75mg/g，有机磷含量为5.12mg/g。电动处理污泥后水热法制备的污泥炭肥的pH为5.37，含碳量为39.50％，含氮量为4.02％，磷含量为25.72mg/g，无机磷含量为24.84mg/g，有机磷含量为0.88mg/g。

图4是本公开实施例2电动处理后污泥的微观形貌扫描电镜图。

如图4所示，经电动处理后污泥的孔径相较于原污泥的孔径略有提升，孔隙增多。

实施例3

将污水处理厂剩余污泥于105℃烘干(约400g)，去除污泥中的水分和杀死部分细菌，并用粉碎机破碎使其粒径为0.25mm得到第一污泥，使污泥在进行电动反应中处于一个均质状态，保持反应池中污泥被施加的电压相同。接着，向反应池中加入污泥:水＝1:3和0.1mol/kg的氯化铁(FeCl₃)，保证每一个实验的条件相同，排除水分对电动反应的影响。接着，向电动反应器中添加0.1mol/L磷酸二氢钾缓冲液至电极池中，电解液的液面与第一污泥液面持平。将电动反应的实验参数设置直流电源电压为24V，保持电压梯度为1.6V/cm，设磁力搅拌器转速为300r/min，并向电极池中添加0.1mol/L磷酸二氢钾缓冲液为储备液，每24h更换储备液，并设置蠕动泵流速3-5mL/min，运行120小时后得到第二污泥。将第二污泥放入水热反应釜内，按照1:6的比例加入去离子水，在220℃反应1小时。待冷却后过滤，将固体在105℃下烘干并粉碎，得到污泥炭肥。

经测试，经电动处理后污泥的pH值为3.37，第二污泥中磷含量为17.36mg/g，无机磷含量为13.21mg/g，有机磷含量为4.16mg/g。电动处理污泥后水热法制备的污泥炭肥的pH为4.92，含碳量为36.72％，含氮量为4.14％，磷含量为32.16mg/g，无机磷含量为30.36mg/g，有机磷含量为1.80mg/g。

图5是本公开实施例2在电动反应过程中加入氯化铁处理后污泥微观形貌扫描电镜图。

如图5所示，加入氯化铁无机盐电动处理后的污泥，与实施例2中的污泥相比，孔隙减少，比表面积有所降低，其原因是部分的氯化铁黏附于污泥表面，但依旧高于原污泥的比表面积。

表1.电动处理污泥前后制备的污泥炭肥的理化性质及表观结构变化

由表1可知，经过电动反应和不经过电动反应处理后的污泥制备的炭肥相对比，发现灰分没有明显的变化，说明电动处理后污泥炭肥中的无机成分没有发生变化，没有无机物的流失。未经电动处理的污泥制备的炭肥(实施例1)比表面积较小，孔径较大，而经电动处理后的污泥制备的炭肥(实施例2～3)的比表面积增大，孔径减小；电动处理后污泥炭肥的比表面积较原污泥炭肥，提升了8.8-12.4％。实施例3的比表面积略小于实施例2的比表面积的原因是新加入的无机盐氯化铁黏附于污泥炭肥表面，导致比表面积略微下降。

表2.电动反应对污泥中重金属去除的影响

由表2可知，在仅电动处理后，未加无机盐的污泥中的重金属元素Ni、Cu、Zn、Cd、Pb去除率分别为55.31％、57.22％、57.21％、55.28与60.16％，处理后污泥的pH值为3.90。加入无机盐氯化铁之后，氯化铁与重金属离子形成络合物，进而使污泥中的重金属去除效率平均提升4.31％，污泥处理后的pH值为3.37。加入无机盐后，电动修复后的污泥pH值显著降低，利于降低后续水热炭肥中重金属离子含量。污泥中主要的化合物组分不变，但是CaO与SO₃等降低0.5-3.3％。经电动处理后污泥中的各重金属元素均远低于《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB15618-2018)中的A级标准。

表3.污泥炭肥的生物毒性浸出实验

由表3可知，经过电动修复后污泥制备污泥炭肥的毒性浸量出相较于原污泥炭肥毒性浸出量降低了95.58％(Zn)和96.84％(Ni)，远低于美国环境保护署的标准。在电动反应中加入氯化铁无机盐修复后的污泥，其制备的污泥炭肥的毒性浸出量进一步降低，且远远低于原污泥炭肥和未加无机盐电动处理的污泥制备的污泥炭肥。将电动处理后的污泥用于制备环保型污泥炭肥，实现了其生物毒性低于美国环境保护署的标准。

表4.电动处理前后污泥及污泥炭肥中的磷含量变化

由表4可知，经电动处理后的污泥较原污泥的总磷含量基本维持不变，且稍有增加，其原因可能是电解液与污泥在进行离子交换循环反应过程中，有磷迁入到污泥中，使得磷含量的增加。仅经电动处理后，无机磷含量较原污泥增加了33.65％；在电动处理过程中加无机盐处理污泥后，无机磷含量较原污泥增加了38.47％，而有机磷含量都略有降低。将污泥水热炭化后，虽然原污泥炭肥中的含磷量较高，但是其含有大量的重金属离子，不能作为农业炭肥的使用，而联合水热后制备的炭肥，总磷含量与原污泥炭肥相比，相差不大，但是无机磷较未进行水热处理都显著提升了，说明水热处理可以进一步提高污泥中磷的回收。

表5.电动处理污泥前后污泥炭肥的磷存在形态的影响

由表5可知，原污泥制备炭肥中的磷肥主要是以羟基磷石灰磷的形态存在，这种形态的磷会与土壤中的钙离子形成稳定的含磷物，不容易被植物吸收利用，降低磷肥的有效性。经电动处理之后，因提高了重金属离子的去除效率，如实施例2和实施例3中的炭肥，非羟基磷灰石磷的含量显著增加，说明电动处理过程中改变了污泥中磷存在的形态，而非羟基磷灰石磷与Fe、Al、Mn等的氧化物及氢氧化物结合形成的各种形态的磷，是不稳定的磷，容易被植物吸收。电动修复后的污泥炭肥(实施例2)中含有的非羟基磷灰石磷含量是原污泥(实施例1)非羟基磷灰石磷含量的1.51倍；在电动处理过程中加入无机盐制备的污泥炭肥中非羟基磷灰石磷含量是原污泥非羟基磷灰石磷含量的1.84倍，是仅电动处理制备的污泥炭肥中非羟基磷灰石磷含量的1.21倍，说明加入无机盐可以进一步的提高重金属离子的去除效率，进一步改善污泥中磷存在形态的转化。

将表4与表5相结合可知，水热处理可以进一步提升污泥中磷元素的回收和改善污泥中磷存在形态。由此可知，利用电动法联合水热法制备的污泥炭肥，实现了污泥中的磷元素的回收利用。

实施例4

实施例4的制备方法与实施例1的制备方法相同，唯一不同的是原污泥水热炭化的温度为180℃。

实施例5

实施例5的制备方法与实施例1的制备方法相同，唯一不同的是原污泥水热炭化的温度为200℃。

实施例6

实施例6的制备方法与实施例1的制备方法相同，唯一不同的是原污泥水热炭化的温度为240℃。

实施例7

实施例7的制备方法与实施例1的制备方法相同，唯一不同的是原污泥水热炭化的温度为260℃。

实施例8

实施例8的制备方法与实施例2的制备方法相同，唯一不同的是原污泥水热炭化的温度为180℃。

实施例9

实施例9的制备方法与实施例2的制备方法相同，唯一不同的是原污泥水热炭化的温度为200℃。

实施例10

实施例10的制备方法与实施例2的制备方法相同，唯一不同的是原污泥水热炭化的温度为240℃。

实施例11

实施例11的制备方法与实施例2的制备方法相同，唯一不同的是原污泥水热炭化的温度为260℃。

实施例12

实施例12的制备方法与实施例3的制备方法相同，唯一不同的是原污泥水热炭化的温度为180℃。

实施例13

实施例13的制备方法与实施例1的制备方法相同，唯一不同的是原污泥水热炭化的温度为200℃。

实施例14

实施例14的制备方法与实施例1的制备方法相同，唯一不同的是原污泥水热炭化的温度为240℃。

实施例15

实施例15的制备方法与实施例1的制备方法相同，唯一不同的是原污泥水热炭化的温度为260℃。

表6.不同水热炭化温度对电动处理前后污泥炭肥中磷存在形态的影响

由表6可知，原污泥在水热温度为260℃下，其制备的污泥炭肥中含磷量较高且磷形态为容易被植物吸收的形态，但是因污泥中存在重金属离子影响了其在农业中的实际应用；而电动处理的污泥在260℃下，制备出的污泥炭肥中含磷量较高且磷形态为非羟基磷灰石磷，是植物容易吸收的形态。在电动处理过程中加入无机盐氯化铁，因进一步提高了重金属的去除效率，使得污泥炭肥中的磷含量进一步的增加且磷存在的形态也是植物容易吸收的非羟基磷灰石磷。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动法联合水热法制备污泥炭肥的方法，包括：

将污泥烘干并粉碎过筛，得到第一污泥；

将所述第一污泥置于含有电解液的反应器中，施加第一电压进行电动反应，得到第二污泥；

将所述第二污泥与水混合加入到水热反应釜内，在第一温度下进行水热反应，冷却烘干后得到污泥炭肥。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述第一污泥置于反应器中进行电动反应，还包括：

向所述反应器中加入无机盐；

所述无机盐的浓度范围包括：0.1～2mol/kg。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述无机盐包括水溶性铁盐、碱金属盐和碱土金属盐中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述施加第一电压范围包括：16～24V；

所述第一电压梯度范围包括：1～1.6V/cm；

所述第一污泥电动反应的时间范围包括：120～144小时。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二污泥与水混合的比例范围包括：1:2～1:10；

水热反应釜内反应的温度范围包括：180～260℃；

所述水热反应的时间范围包括：1～2小时。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反应器还包括用于容纳循环储备液的储液罐和电极池。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电动反应的电解液包括：磷酸二氢钾缓冲溶液；

所述电解液的浓度范围包括：0.1～1mol/L。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电动反应中使用的电极是镀钌铱钛板。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述污泥包括以下至少之一：

市政污泥、脱硫污泥、印染污泥。

10.一种如采用权利要求1～9所述中任一项的方法制备的污泥炭肥。

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