CN114772890A - 含油污泥处理方法、土壤修复方法 - Google Patents
含油污泥处理方法、土壤修复方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114772890A CN114772890A CN202210382652.0A CN202210382652A CN114772890A CN 114772890 A CN114772890 A CN 114772890A CN 202210382652 A CN202210382652 A CN 202210382652A CN 114772890 A CN114772890 A CN 114772890A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pyrolysis
- biochar
- target
- oily sludge
- mass ratio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 60
- 239000010802 sludge Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 238000005067 remediation Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 63
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000007233 catalytic pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 19
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 14
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 6
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 235000001674 Agaricus brunnescens Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 claims description 3
- 241001330002 Bambuseae Species 0.000 claims description 3
- 241000233866 Fungi Species 0.000 claims description 3
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 claims description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 claims description 3
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 claims description 3
- 244000144972 livestock Species 0.000 claims description 3
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 244000144977 poultry Species 0.000 claims description 3
- 239000010902 straw Substances 0.000 claims description 3
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 abstract description 33
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 16
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 15
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 10
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 10
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 6
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 6
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 5
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 4
- 238000004523 catalytic cracking Methods 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 4
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 3
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 3
- 230000035558 fertility Effects 0.000 description 3
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 3
- 231100001240 inorganic pollutant Toxicity 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 3
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000010668 complexation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 2
- 241000318836 Pleurotus nebrodensis Species 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000007102 metabolic function Effects 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 1
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000002429 nitrogen sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
- C02F11/10—Treatment of sludge; Devices therefor by pyrolysis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
- B09C1/08—Reclamation of contaminated soil chemically
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
- B09C1/10—Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
- C10B53/02—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
- C10B57/04—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general using charges of special composition
- C10B57/06—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general using charges of special composition containing additives
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/40—Valorisation of by-products of wastewater, sewage or sludge processing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Mycology (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
Abstract
本公开提供了一种含油污泥处理方法、土壤修复方法，该含油污泥处理方法包括：将含油污泥与目标生物炭按第一预设质量比混合均匀后，在第一预设温度下，进行催化热解反应，实现石油烃高效脱除，得到热解残渣，用于土壤修复。
Description
技术领域
本公开涉及含油污泥资源化与无害化处理技术领域，具体涉及一种含油污泥处理方法、土壤修复方法。
背景技术
含油污泥是石油石化行业产生的一类含石油的危险废弃物(HW08)，具有资源和环境污染的双重属性。相应地，其处理处置工艺与方法应当满足回收资源和环境无害化的双重管理目标。
相关技术中，可以将含油污泥分离为有价值的石油类资源和处理残渣，并产生较少的二次污染物。但是对于富含重质组分难降解和高N/S/Cl、重金属等有害元素的含油污泥，常规热解仍存在热解过程会释放大量含N/S/Cl挥发性性污染物等、石油烃脱除不彻底、能耗高和剩余热解渣环境去向不明等问题，难以实现彻底无害化。催化热解能够在较低温度和合适热解时间内实现含油污泥中石油烃的更高效率脱除，并一定程度上抑制污染物释放。但存在催化剂难以从热解残渣中分离的问题，导致热解残渣的处理也需耗费或占用大量的能源或填埋库容，催化剂成为一次性的消耗品。
发明内容
有鉴于此，本公开提出一种含油污泥处理方法、土壤修复方法，以期至少部分地解决上述技术问题。
本公开的一个方面提供了一种含油污泥处理方法，包括：将含油污泥与目标生物炭按第一预设质量比混合均匀后，在第一预设温度下，进行催化热解反应，实现石油烃高效脱除，得到热解残渣，用于土壤修复。
根据本公开的实施例，目标生物炭的制备方法包括：将生物质原料在第二预设温度下，进行缺氧热解反应，得到目标生物炭。
根据本公开的实施例，生物质原料包括以下至少之一：食用菌废弃菌渣、酒糟、畜禽粪便、霉变生物质、果实壳、秸秆、木屑、竹屑。
根据本公开的实施例，第二预设温度包括600～900℃。
根据本公开的实施例，生物质原料的粒度包括20～40目。
根据本公开的实施例，缺氧热解反应的气体氛围包括惰性气体氛围，惰性气体包括以下至少之一或组合气：氮气、氩气、氨气、二氧化碳。
根据本公开的实施例，第一预设温度包括：350～550℃。
根据本公开的实施例，第一预设质量比为：8∶1～1∶1。
本公开的另一个方面提供了一种土壤修复方法，包括：将热解残渣与污染土壤按照第二预设质量比混合均匀，修复污染土壤，其中，热解残渣是采用本公开提供的含油污泥处理方法得到的。
根据本公开的实施例，第二预设质量比包括干基质量比，干基质量比为：5∶95～30∶70。
根据本公开的实施例，通过将含油污泥与目标生物炭按第一预设质量比混合均匀后，在第一预设温度下，进行催化热解反应，得到热解残渣的技术手段，由于目标生物炭具有丰富的孔道结构及官能团，在催化热解含油污泥的过程中，与含油污泥中的石油烃分子通过静电吸附和络合作用结合，延长催化热解的反应时间，降低石油烃脱附及裂解反应活化能，使含油污泥中的石油烃在较低温度下充分裂解，提高了热解效率。目标生物炭拥有丰富的酸性位和羟基自由基，为石油烃裂解提供活性位点，生物炭中丰富的矿物组分如钙、铁等金属氧化物参与大分子石油烃的催化裂解，此外，目标生物炭中的碳元素可作为还原剂参与反应，促进石油烃裂解。热解过程释放的水汽和一氧化碳可在目标生物炭表面进一步参与石油烃的裂解过程。同时，目标生物炭的催化效应促进大分子有机污染物裂解生成小分子无机污染物，进而结合目标生物炭的吸附络合效应，实现有害物质的残渣固定，减少了热解过程中污染物向油气产品的释放。同时，作为催化剂的目标生物炭存留在热解残渣中，无需进行分离，可以借助目标生物炭与土壤微生物协同作用，实现残渣及土壤重金属固定稳定化，促进土壤营养成分固定，调节土壤pH，作为碳肥原料提升土壤肥力，加快土壤有机污染物的高效脱除，修复污染土壤，实现热解残渣的资源化、无害化利用。
附图说明
图1示意性示出了根据本公开实施例的含油污泥处理方法的流程示意图；
图2a示意性示出了目标生物炭的氮气吸脱附曲线；
图2b示意性示出了目标生物炭表面的官能团；
图3a～图3b示意性示出了根据本公开实施例的目标生物炭对含油污泥催化热解的影响；
图4示意性示出了根据本公开实施例的不同修复剂用于污染土壤修复后植物发芽率；
图5示意性示出了根据本公开实施例的热解温度对含油污泥催化热解的影响；
图6示意性示出了根据本公开实施例的目标生物炭比例对含油污泥热解反应的影响。
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白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
含油污泥热解技术可以将含油污泥分离为有价值的石油类资源和处理残渣，并产生较少的二次污染物。例如，发明专利CN 108675589 A和CN 108675590 A阐述了热解技术有利于解决油田污泥处理困难的问题。然而，对于富含重质组分难降解和高N/S/Cl、重金属等有害元素的含油污泥，常规热解仍存在热解过程会释放大量含N/S/Cl挥发性性污染物等、石油烃脱除不彻底、能耗高和剩余热解渣环境去向不明等问题，难以实现彻底无害化。催化热解能够在较低温度和合适热解时间内实现含油污泥中石油烃的更高效率脱除，并一定程度上抑制污染物释放。发明专利CN201610378537.0公布了利用外源催化剂实现固废热解气化过程中含氮污染物原位抑制脱除的方法。但催化剂后续分离困难，不仅增加了处理成本，热解渣的处置也面临更复杂的挑战，催化剂成为一次性的消耗品。已有的含油污泥热解渣的处置方法主要包括焚烧和安全填埋等，仍需耗费或占用大量的能源或填埋库容。此外，发明专利CN105273790A、CN 105709683 A和CN 106824078 B等公布了将含油污泥热解渣制备吸附材料的方法，但目前较难实现大规模应用。
有鉴于此，一个方面提供了一种含油污泥处理方法，包括：将含油污泥与目标生物炭按第一预设质量比混合均匀后，在第一预设温度下，进行催化热解反应，实现石油烃高效脱除，得到热解残渣，用于土壤修复。
根据本公开的实施例，目标生物炭的制备方法包括：将生物质原料在第二预设温度下，进行缺氧热解反应，得到目标生物炭。
根据本公开的实施例，生物质原料包括以下至少之一：食用菌废弃菌渣、酒糟、畜禽粪便、霉变生物质、果实壳、秸秆、木屑、竹屑。
根据本公开的实施例，第二预设温度包括600～900℃，例如：第二预设温度可以为：600℃、700℃、800℃、900℃。
根据本公开的实施例，生物质原料的粒度包括20～40目，例如：20目、30目、40目。
根据本公开的实施例，缺氧热解反应的气体氛围包括惰性气体氛围，惰性气体包括以下至少之一或组合气：氮气、氩气、氨气、二氧化碳。
根据本公开的实施例，第一预设温度包括：350～550℃，例如：350℃、400℃、450℃、500℃。
根据本公开的实施例，第一预设质量比为：8∶1～1∶1，例如：8∶1、7∶1、6∶1、5∶1、4∶1、3∶1、2∶1、1∶1。
本公开的另一个方面提供了一种土壤修复方法，包括：将热解残渣与污染土壤按照第二预设质量比混合均匀，修复污染土壤，其中，热解残渣是采用本公开提供的含油污泥处理方法得到的。
根据本公开的实施例，第二预设质量比包括干基质量比，干基质量比为：5∶95～30∶70，例如：5∶95、10∶90、10∶70、30∶70等等。
图1示意性示出了根据本公开实施例的含油污泥处理方法的流程示意图。
如图1所示，该实施例的含油污泥处理方法包括：
将粒度20目的白灵菇菌渣原料送至固定床内进行热解，热解气氛为氮气，温度为600℃，终温保持60min，自然冷却到室温时得到目标生物炭；
将含油污泥/生物炭按质量比例2∶1机械混合均匀，装到石英舟中并送入固定床进行催化热解，热解终温为350～550℃并保持30min；
取催化热解残渣/污染土壤按干基质量比10∶90混合均匀，分析测试热解渣的石油烃降解情况和土壤修复效果。
根据本公开的实施例，通过将含油污泥与目标生物炭按第一预设质量比混合均匀后，在第一预设温度下，进行催化热解反应，得到热解残渣的技术手段，由于目标生物炭具有丰富的孔道结构及官能团，在催化热解含油污泥的过程中，与含油污泥中的石油烃分子通过静电吸附和络合作用结合，延长催化热解的反应时间，降低石油烃脱附及裂解反应活化能，使含油污泥中的石油烃在较低温度下充分裂解，提高了热解效率。目标生物炭拥有丰富的酸性位和羟基自由基，为石油烃裂解提供活性位点，生物炭中丰富的矿物组分如钙、铁等金属氧化物参与大分子石油烃的催化裂解，此外，目标生物炭中的碳元素可作为还原剂参与反应，促进石油烃裂解。热解过程释放的水汽和一氧化碳可在目标生物炭表面进一步参与石油烃的裂解过程。同时，目标生物炭的催化效应促进大分子有机污染物裂解生成小分子无机污染物，进而结合目标生物炭的吸附络合效应，实现有害物质的残渣固定，减少了热解过程中污染物向油气产品的释放。同时，作为催化剂的目标生物炭存留在热解残渣中，无需进行分离，可以借助目标生物炭与土壤微生物协同作用，实现残渣及土壤重金属固定稳定化，促进土壤营养成分固定，调节土壤pH，作为碳肥原料提升土壤肥力，加快土壤有机污染物的高效脱除，修复污染土壤，实现热解残渣的资源化、无害化利用。
图2a示意性示出了目标生物炭的氮气吸脱附曲线。
如图2a所示，目标生物炭的比表面积为14.09m2/g，孔容积为0.0359cm2/g，平均孔径为3.169nm，以微孔和介孔为主。
图2b示意性示出了目标生物炭表面的官能团。
如图2b所示，目标生物炭表面含有-OH和C-O等含氧官能团，对污染物分子具有吸附作用。
图3a～图3b示意性示出了根据本公开实施例的目标生物炭对含油污泥催化热解的影响。
如图3a和3b所示，以生物炭为催化剂，含油污泥热解过程中释放的含N/S/Cl挥发性污染物等和热解渣中石油烃含量都显著降低，特别地，400℃热解渣中石油烃含量低于0.3％(农田允许的矿物油含量)。
图4示意性示出了根据本公开实施例的不同修复剂用于污染土壤修复后植物发芽率。
如图4所示，本实施例中催化热解残渣用于污染土壤修复后植物发芽率，相比未修复土壤，施加催化热解残渣修复后土壤作物发芽率明显提高116.67％。表明本公开实施例中的热解残渣具有修复土壤的作用。
图5示意性示出了根据本公开实施例的目标生物炭制备温度对含油污泥催化热解的影响。
如图5所示，在生物炭制备温度分别为600℃、700℃、800℃、900℃，其他反应条件均相同的情况下，不同热解温度生物炭几乎不改变热解油的化学组成，但对部分含N/S/Cl挥发性污染物如NH3表现出明显促进作用，生物炭制备热解温度越高，促进作用越明显用越明显。
图6示意性示出了根据本公开实施例的目标生物炭比例对含油污泥热解反应的影响。
如图6所示，在目标生物炭比例不同，其他反应条件均相同的情况下，不同添加比例生物炭均很好地保持了热解油的化学组成，同时对部分含N/S/Cl挥发性污染物如CH4S表现出显著的抑制作用，添加比例越高，抑制作用越明显。
根据本公开的实施例，分析目标生物炭在含油污泥热解反应中的催化机理如下：生物炭拥有丰富的孔道结构及官能团，热解过程与含油污泥中石油烃分子通过静电吸附和络合作用结合，延长反应时间，生物炭拥有丰富的酸性位和羟基自由基，为石油烃裂解提供活性位点，生物炭中丰富的矿物组分如钙、铁等金属氧化物参与大分子石油烃的催化裂解，降低石油烃脱附及裂解反应活化能，使含油污泥中的石油烃在较低温度下充分裂解，加快裂解速率。此外，目标生物炭中的碳元素可作为还原剂参与反应，促进石油烃裂解。热解过程释放的水汽和一氧化碳可在目标生物炭表面进一步参与石油烃的裂解过程。同时，目标生物炭的催化效应促进大分子有机污染物裂解生成小分子无机污染物，进而结合目标生物炭的吸附络合效应，实现有害物质的残渣固定，减少了热解过程中污染物向油气产品的释放。
根据本公开的实施例，以碳中性可再生的生物质固废原料热解制备生物炭，用作含油污泥热解的催化剂，减少了生物质固废的环境不良影响，经济可行，实现了以废治废的目的。
根据本公开的实施例，生物炭在催化热解过程中不仅能够通过催化裂解促进含油污泥石油烃的脱除，还有利于通过吸附等作用减缓含N/S/Cl挥发性污染物等的释放，生物炭无需分离回收，不增加热解渣的处置难度。
根据本公开的实施例，催化热解残渣应用到污染土壤中，充分发挥了生物炭与土壤微生物交互作用，不仅促进了石油烃深度脱除，实现含油污泥的彻底无害化，而且还有利于含油污泥和污染土壤中多种有机物和重金属的固定稳定化、微生物群落丰富、土壤营养成分固定、土壤pH调节、提升土壤肥力、加快土壤有机污染物的高效脱除以及土壤代谢功能恢复等，为协同解决多种环境污染问题提供了参考方案。
以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种含油污泥处理方法，包括：
将含油污泥与目标生物炭按第一预设质量比混合均匀后，在第一预设温度下，进行催化热解反应，得到热解残渣，用于土壤修复。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述目标生物炭的制备方法包括：
将生物质原料在第二预设温度下，进行缺氧热解反应，得到所述目标生物炭。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述生物质原料包括以下至少之一：食用菌废弃菌渣、酒糟、畜禽粪便、霉变生物质、果实壳、秸秆、木屑、竹屑。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第二预设温度包括600～900℃。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述生物质原料的粒度包括20～40目。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述缺氧热解反应的气体氛围包括惰性气体氛围，所述惰性气体包括以下至少之一或组合气：氮气、氩气、氨气、二氧化碳。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一预设温度包括：350～550℃。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一预设质量比为：8∶1～1∶1。
9.一种土壤修复方法，包括：
将热解残渣与污染土壤按照第二预设质量比混合均匀，修复所述污染土壤，其中，所述热解残渣是采用权利要求1～8任一项所述的方法得到的。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第二预设质量比包括干基质量比，所述干基质量比为：5∶95～30∶70。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210382652.0A CN114772890A (zh) | 2022-04-08 | 2022-04-08 | 含油污泥处理方法、土壤修复方法 |
| PCT/CN2022/125625 WO2023193419A1 (zh) | 2022-04-08 | 2022-10-17 | 含油污泥处理方法、土壤修复方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210382652.0A CN114772890A (zh) | 2022-04-08 | 2022-04-08 | 含油污泥处理方法、土壤修复方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114772890A true CN114772890A (zh) | 2022-07-22 |
Family
ID=82429887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210382652.0A Pending CN114772890A (zh) | 2022-04-08 | 2022-04-08 | 含油污泥处理方法、土壤修复方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114772890A (zh) |
| WO (1) | WO2023193419A1 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023193419A1 (zh) * | 2022-04-08 | 2023-10-12 | 天津大学 | 含油污泥处理方法、土壤修复方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120289440A1 (en) * | 2011-05-15 | 2012-11-15 | Avello Bioenergy, Inc. | Methods, apparatus, and systems for incorporating bio-derived materials into oil sands processing |
| CN106542713A (zh) * | 2016-10-17 | 2017-03-29 | 长江水利委员会长江科学院 | 一种资源化利用清淤底泥的方法 |
| CN107511394A (zh) * | 2016-06-17 | 2017-12-26 | 北京高能时代环境技术股份有限公司 | 一种有机物污染土壤的修复方法 |
| CN109179939A (zh) * | 2018-10-09 | 2019-01-11 | 中国科学院城市环境研究所 | 一种含油污泥处理方法与装置 |
| US20200114405A1 (en) * | 2018-10-15 | 2020-04-16 | Kunming University Of Science And Technology | Method For Thermal Desorption Treatment Of Organic-Contaminated Soil |
| WO2021102519A1 (en) * | 2019-11-29 | 2021-06-03 | Royal Melbourne Institute Of Technology | A system and method for pyrolysis |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2834322A4 (en) * | 2012-04-05 | 2016-02-17 | Full Circle Biochar Inc | BIOCHARBON COMPOSITIONS AND METHODS OF USE |
| EP3472109A4 (en) * | 2016-06-17 | 2020-09-16 | Marquette University | CATALYSTS FOR PYROLYSIS |
| CN110612885B (zh) * | 2019-10-17 | 2022-07-08 | 西安石油大学 | 一种含油类固体废物高温热氧化残渣基绿植土 |
| CN111482176B (zh) * | 2020-04-26 | 2023-04-25 | 江苏森茂能源发展有限公司 | 油泥热解残渣循环利用的方法 |
| CN113845286A (zh) * | 2021-10-27 | 2021-12-28 | 南京万德斯环保科技股份有限公司 | 一种含油污泥和铝渣协同热解的方法 |
| CN114082752A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-02-25 | 天津大学 | 一种固体废弃物处理方法 |
| CN114772890A (zh) * | 2022-04-08 | 2022-07-22 | 天津大学 | 含油污泥处理方法、土壤修复方法 |
-
2022
- 2022-04-08 CN CN202210382652.0A patent/CN114772890A/zh active Pending
- 2022-10-17 WO PCT/CN2022/125625 patent/WO2023193419A1/zh unknown
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120289440A1 (en) * | 2011-05-15 | 2012-11-15 | Avello Bioenergy, Inc. | Methods, apparatus, and systems for incorporating bio-derived materials into oil sands processing |
| CN107511394A (zh) * | 2016-06-17 | 2017-12-26 | 北京高能时代环境技术股份有限公司 | 一种有机物污染土壤的修复方法 |
| CN106542713A (zh) * | 2016-10-17 | 2017-03-29 | 长江水利委员会长江科学院 | 一种资源化利用清淤底泥的方法 |
| CN109179939A (zh) * | 2018-10-09 | 2019-01-11 | 中国科学院城市环境研究所 | 一种含油污泥处理方法与装置 |
| US20200114405A1 (en) * | 2018-10-15 | 2020-04-16 | Kunming University Of Science And Technology | Method For Thermal Desorption Treatment Of Organic-Contaminated Soil |
| WO2021102519A1 (en) * | 2019-11-29 | 2021-06-03 | Royal Melbourne Institute Of Technology | A system and method for pyrolysis |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023193419A1 (zh) * | 2022-04-08 | 2023-10-12 | 天津大学 | 含油污泥处理方法、土壤修复方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023193419A1 (zh) | 2023-10-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1304302C (zh) | 用于原位修复受卤代烃污染的土壤、地下水以及土壤和地下水的混合物的方法及其所用的组合物或载体催化剂 | |
| AU2022206777B2 (en) | Bioremediation composition with a time release material for removing hydrocarbons from contaminated environments | |
| CN107572743B (zh) | 一种催化湿式氧化法处理工业污泥的方法 | |
| CN102285740A (zh) | 一种垃圾渗滤液无废处理方法 | |
| CN110564433A (zh) | 一种超富集植物基生物炭及其制备方法与应用 | |
| CN112717975A (zh) | 一种负载杂原子的生物质炭材料及其应用 | |
| Ahmad et al. | Microwave-assisted hydrothermal treatment of soybean residue and chitosan: Characterization of hydrochars and role of N and P transformation for Pb (II) removal | |
| Moyo et al. | Decontamination of xenobiotics in water and soil environment through potential application of composite maize stover/rice husk (MS/RH) biochar—a review | |
| CN114772890A (zh) | 含油污泥处理方法、土壤修复方法 | |
| CN105601055B (zh) | 一种兰炭废水多级处理工艺 | |
| CN106744952A (zh) | 污水污泥制备改性活性焦的方法 | |
| Capodaglio et al. | Properties and beneficial uses of biochar from sewage sludge pyrolysis | |
| Renita et al. | Surface treated Phoenix sylvestris for bioadsorption of oil from aqueous solution: Isotherms and kinetic studies | |
| CN108128839B (zh) | 一种碳基助剂强化催化过硫酸盐的水处理方法 | |
| JP5326766B2 (ja) | 廃水処理方法及び廃水処理装置並びにエネルギーガスの精製方法及び精製システム | |
| CN101037254B (zh) | 一种焦化废水低成本无害化处理方法 | |
| TWI772919B (zh) | 利用沼渣製備高比表面積生物炭基金屬離子吸附劑之方法 | |
| CN115707653A (zh) | 硫氮硼掺杂的石油焦基活性炭的制备方法和应用 | |
| Dasanayaka | Applications of activated carbon in waste water treatment as a low cost media | |
| CN215480405U (zh) | 一种利用脱硫脱硝活性炭再生筛下物处理焦化废水的系统 | |
| Kovalenko et al. | PRODUCTION OF BIOSORBENTS FROM WASTE OF PROCESSING OF PLANT RAW MATERIALS AND THEIR APPLICATION IN WATER TREATMENT TECHNOLOGIES. | |
| Bamdad et al. | Applications of biochar in gas/water purification and in contaminated soil remediation | |
| Lopičić et al. | Efficient Removal of Water Soluble Fraction of Diesel Oil by Biochar Sorption Supported by Microbiological Degradation | |
| Reddy et al. | Biochar technology: A promising approach to mitigate environmental pollutants | |
| Jin et al. | Application of Biochar-Based Catalysts for Soil and Water Pollution Control |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |