利用污泥和生物质制备土壤改良剂的系统及方法与流程

本发明属于化工领域，具体涉及利用污泥和生物质制备土壤改良剂的系统及方法。

背景技术：

污泥中含有大量的致病菌、寄生虫卵、病毒、重金属等有害物质，直接堆放或利用会对环境造成较大负担。同时污泥中的有机质成分可通过多种技术进行利用，实现资源化。

污泥热解是在绝氧气氛下，将污泥中的有机物分解产生热解炭、热解气及微量焦油的过程，具有无害化和减量化彻底，环境友好，资源化程度高等优势。生物炭具有较多的微孔和比表面积，同时含有较高的固定炭含量和丰富的n、p、k等养分，具有良好的保水、缓释和增加土壤肥力的功效，土壤资源化利用的潜力巨大。但是，污泥中的高水含量导致污泥热解过程的能耗过高，工业废水中含有的重金属也是限制其大规模应用于土壤的主要因素。因此，污泥热解生物炭用于土壤修复的工艺过程还需进一步改进。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种利用污泥和生物质制备土壤改良剂的系统及方法，采用该系统不仅可以实现污泥的资源化利用，而且可以制备得到高附加值的土壤改良剂。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种利用污泥和生物质制备土壤改良剂的系统。根据本发明的实施例，所述系统包括：

调理装置，所述调理装置具有污泥入口、调理剂入口和调理后污泥出口；

压滤装置，所述压滤装置具有调理后污泥入口、滤液出口和压滤污泥出口，所述调理后污泥入口与所述调理后污泥出口相连；

混料装置，所述混料装置具有压滤污泥入口、生物质入口、焦油入口和混合物料出口，所述压滤污泥入口与所述压滤污泥出口相连；

干燥装置，所述干燥装置具有混合物料入口、干燥热风入口、尾风出口和干燥后物料出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；

热解装置，所述热解装置具有物料入口、干馏热风入口、生物炭出口、热解油气出口、干馏冷风出口，所述物料入口与所述干燥后物料出口相连；

筛分装置，所述筛分装置具有生物炭入口、土壤改良剂出口和大颗粒生物炭出口，所述生物炭入口与所述生物炭出口相连，所述大颗粒生物炭出口与所述生物质入口相连。

根据本发明实施例的利用污泥和生物质制备土壤改良剂的系统通过将污泥与调理剂混合，一方面，调理剂可以实现污泥的破壁，提高污泥的脱水性能，从而降低污泥的热解能耗，另一方面，可以显著降低生物炭中贵金属的浸出量，从而降低土壤中重金属对植物的毒害，同时将污泥与生物质混合进行热解，一方面，生物质的掺加降低了污泥生物炭中重金属的含量，增大热解气产量，提高热能供给，扩大了污泥的应用范围；另一方面，污泥的掺加，提高了生物质热解炭的密度，便于运输，另外，污泥中含有的水分可充当气化剂和活化剂，提高生物炭的比表面积，提升其保水、吸附性能。由此，采用该系统不仅可以实现污泥的资源化利用，而且可以制备得到高附加值的土壤改良剂。

另外，根据本发明上述实施例的利用污泥和生物质制备土壤改良剂的系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，上述所述系统进一步包括：第一配风室，所述第一配风室具有第一尾风入口、干馏冷风入口和干燥热风出口，所述第一尾风入口与所述尾风出口相连，所述干馏冷风入口与所述干馏冷风出口相连，所述干燥热风出口与所述干燥热风入口相连。由此，可以显著降低系统能耗。

在本发明的一些实施例中，上述所述系统进一步包括：油气分离净化装置，所述油气分离净化装置具有热解油气入口、热解油出口和热解气出口，所述热解油气入口与所述热解油气出口相连，所述热解油出口与所述焦油入口相连。

在本发明的一些实施例中，上述所述系统进一步包括：燃烧室，所述燃烧室具有燃料入口、第一空气入口和高温烟气出口；二燃室，所述二燃室具有热解气入口、第二空气入口、高温烟气入口和燃烧后烟气出口，所述热解气入口与所述热解气出口相连，所述高温烟气入口与所述高温烟气出口相连；第二配风室，所述第二配风室具有第二尾风入口、燃烧后烟气入口和干馏热风出口，所述第二尾风入口与所述尾风出口相连，所述燃烧后烟气入口与所述燃烧后烟气出口相连，所述干馏热风出口与所述干馏热风入口相连。由此，可以显著降低系统能耗。

在本发明的一些实施例中，上述所述系统的所述热解装置包括：内筒，所述内筒通过所述传动器带动可旋转设置，并且所述内筒的内壁设有挡板，外壁设有抄板，所述干馏热风入口和所述干馏冷风出口设在所述内筒上；外筒，所述外筒套设在所述内筒上，并且所述外筒和所述内筒之间形成干燥空间，所述物料入口、所述生物炭出口和所述热解油气出口设在所述外筒上。由此，可以显著提高热解效率。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种利用污泥和生物质制备土壤改良剂的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：

(1)将污泥与调理剂混合进行调理处理，以便得到调理后污泥；

(2)将所述调理后污泥进行压滤处理，以便得到滤液和压滤污泥；

(3)将所述压滤污泥与生物质和焦油混合，以便得到混合物料；

(4)将所述混合物料与干燥热风接触进行干燥处理，以便得到尾风和干燥后物料；

(5)将所述干燥后物料与干馏热风接触进行热解处理，以便得到生物炭、热解油气和干馏冷风；

(6)将所述生物炭进行筛分处理，以便得到土壤改良剂和大颗粒生物炭，并将所述大颗粒生物炭供给至步骤(3)中。

根据本发明实施例的利用污泥和生物质制备土壤改良剂的方法通过将污泥与调理剂混合，一方面，调理剂可以实现污泥的破壁，提高污泥的脱水性能，从而降低污泥的热解能耗，另一方面，可以显著降低生物炭中贵金属的浸出量，从而降低土壤中重金属对植物的毒害，同时将污泥与生物质混合进行热解，一方面，生物质的掺加降低了污泥生物炭中重金属的含量，增大热解气产量，提高热能供给，扩大了污泥的应用范围；另一方面，污泥的掺加，提高了生物质热解炭的密度，便于运输，另外，污泥中含有的水分可充当气化剂和活化剂，提高生物炭的比表面积，提升其保水、吸附性能。由此，采用该方法不仅可以实现污泥的资源化利用，而且可以制备得到高附加值的土壤改良剂。

另外，根据本发明上述实施例的利用污泥和生物质制备土壤改良剂的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，上述所述的方法进一步包括：(7)将所述尾风的一部分和所述干馏冷风进行配风换热，以便得到干燥热风，并将所述干燥热风供给至步骤(4)中。由此，可以显著降低系统能耗。

在本发明的一些实施例中，上述所述的方法进一步包括：(8)将所述热解油气进行分离净化处理，以便得到热解油和热解气，并将所述热解油气供给至步骤(3)中。

在本发明的一些实施例中，上述所述的方法进一步包括：(9)将燃料与空气进行混合燃烧，以便得到高温烟气；(10)将所述高温烟气和所述热解气与空气混合进行燃烧，以便得到燃烧后烟气；(11)将所述尾气的另一部分和燃烧后烟气进行配风换热，以便得到干馏热风，并将所述干馏热风供给至步骤(5)中。由此，可以显著降低系统能耗。

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述调理剂与绝干污泥的质量比为(8～12)：100。由此，可以显著在降低系统能耗的同时提高土壤改良剂的品质。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的利用污泥和生物质制备土壤改良剂的系统结构示意图；

图2是根据本发明再一个实施例的利用污泥和生物质制备土壤改良剂的系统结构示意图；

图3是根据本发明又一个实施例的利用污泥和生物质制备土壤改良剂的系统结构示意图；

图4是根据本发明又一个实施例的利用污泥和生物质制备土壤改良剂的系统结构示意图；

图5是根据本发明一个实施例的利用污泥和生物质制备土壤改良剂的方法流程示意图；

图6是根据本发明再一个实施例的利用污泥和生物质制备土壤改良剂的方法流程示意图；

图7是根据本发明又一个实施例的利用污泥和生物质制备土壤改良剂的方法流程示意图；

图8是根据本发明又一个实施例的利用污泥和生物质制备土壤改良剂的方法流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种利用污泥和生物质制备土壤改良剂的系统。根据本发明的实施例，参考图1-4，该系统包括：调理装置100、压滤装置200、混料装置300、干燥装置400、热解装置500和筛分装置600。

根据本发明的实施例，参考图1，调理装置100具有污泥入口101、调理剂入口102和调理后污泥出口103，且适于将污泥和调理剂混合，得到调理后污泥。发明人发现，通过将污泥与调理剂混合，一方面，调理剂可以实现污泥的破壁，提高污泥的脱水性能，从而降低污泥的热解能耗，另一方面，可以显著降低生物炭中贵金属的浸出量，从而降低土壤中重金属对植物的毒害。根据本发明的一个具体实施例，调理剂与绝干污泥的质量比为(8～12)：100。发明人发现，若调理剂含量过低，达不到破壁效果，压滤后水分含量较高，增加了热解能耗，同时后续热解气中水分含量高，不利于后续利用；而若调理剂含量过高，会导致后续得到的生物炭ph过高，影响土壤改良剂的质量。由此，采用本申请的混合比例可以在保证土壤改良剂质量的同时降低系统能耗。具体的，污泥的含水率为95～97wt％，若为含水率80～90wt％的污泥，则预先进行稀释后再进行调理，并且调理剂的类型并不受特别限制，只要能够实现污泥的破壁和降低重金属浸出均可，例如可以为生石灰。

根据本发明的实施例，参考图1，压滤装置200具有调理后污泥入口201、滤液出口202和压滤污泥出口203，调理后污泥入口201与调理后污泥出口103相连，且适于将调理后污泥进行压滤处理，得到滤液和压滤污泥。由此，通过在上述工序中将污泥与调理剂混合，实现对污泥的破壁，再经压滤处理即可脱出污泥中的部分水分，从而降低后续污泥热解过程能耗。具体的，压滤装置为板框压滤机，板框压滤机的压力为1.5～2.5mpa，压滤时间为1～5小时，得到的压滤污泥中水含量为58～63wt％。

根据本发明的实施例，参考图1，混料装置300具有压滤污泥入口301、生物质入口302、焦油入口303和混合物料出口304，压滤污泥入口301与压滤污泥出口203相连，且适于将压滤污泥与生物质和焦油进行混合，得到混合物料。发明人发现，通过将污泥与生物质混合进行热解，一方面，生物质的掺加降低了污泥生物炭中重金属的含量，增大热解气产量，提高热能供给，扩大了污泥的应用范围；另一方面，污泥的掺加，提高了生物质热解炭的密度，便于运输，同时，污泥中含有的水分可充当气化剂和活化剂，提高生物炭的比表面积，提升其保水、吸附性能，另外采用焦油作为粘结剂，不仅可以显著提高污泥和生物质的成型性能，而且焦油的进一步热解可以产生热解碳，并且在热解过程中，焦油的大量析出可以增加生物炭的比表面积。具体的，在将压滤污泥与生物质和焦油混合之前，预先对压滤污泥进行破碎，得到粒径不高于5毫米的污泥，采用生物质的粒径不高于10毫米。根据本发明的一个具体实施例，干基生物质与绝干污泥的质量比为1:(1～5)。发明人发现，采用该混合比例可以有效降低污泥中的重金属含量，从而保证所得土壤改良剂的质量。

根据本发明的实施例，参考图1，干燥装置400具有混合物料入口401、干燥热风入口402、尾风出口403和干燥后物料出口404，混合物料入口401与混合物料出口304相连，且适于将上述得到的混合物料与干燥热风进行换热，得到尾风和干燥后物料。根据本发明的一个具体实施例，干燥热风的温度为160～240摄氏度，干燥时间为45～90min，干燥后混合物料的含水率为10％～25wt％。

具体的，干燥装置为多层成型网带干燥机，包括加料装置、输送带和自动控制系统，加料装置设置在每层输送带的上端，作用是向输送带供料，使之薄厚均匀，加料装置内加装成型装置，对物料进行成型加工，提高干燥效率，上层和中层输送带为网带式，网孔径大小为3-5mm，底层输送带为板式，板上设有1.5mm*3mm长方形冲孔，以防止漏料；混合物料经加料装置进入输送带，实现成型和均匀布料，之后干燥后物料跟随网带在干燥机内移动，并与干燥热风直接接触换热，实现干燥。

根据本发明的实施例，参考图1，热解装置500具有物料入口501、干馏热风入口502、生物炭出口503、热解油气出口504、干馏冷风出口505，物料入口501与干燥后物料出口404相连，且适于将上述得到的干燥后物料与干馏热风间接接触换热，使得混合物料在干馏热风的作用下发生热解反应，得到生物炭、热解油气和干馏冷风。具体的，干馏热风的温度为700～900摄氏度，热解时间为30～90min。

根据本发明的一个具体实施例，参考图1，热解装置500包括内筒51和外筒52，内筒51通过传动器(未示出)带动可旋转设置，并且内筒51的内壁设有挡板511，外壁设有抄板512，干馏热风入口502和干馏冷风出口505设在内筒51上；外筒52套设在内筒51上，并且外筒52和内筒51之间形成干燥空间50，物料入口501、生物炭出口503和热解油气出口504设在外筒52上。具体的，热解装置为双筒结构，内筒旋转，外筒保持不动，干馏热风供给至内筒中在内筒内流动，通过在内筒内设置挡板，例如挡板在内筒内沿着内筒的轴向和周向间隔交错分布，从而可以增大气流的接触面积，提高热风的热利用率，而干燥后物料在外筒和内筒内形成干燥空间内随着内筒的旋转而流动，通过在内筒的外壁上布置抄板，例如抄板内筒外壁上沿着内筒的轴向和周向间隔分布，并且相邻两排抄板交错分布，不断将压滤污泥进行搅拌，并向出口推进。

根据本发明的实施例，筛分装置600具有生物炭入口601、土壤改良剂出口602和大颗粒生物炭出口603，生物炭入口601与生物炭出口503相连，大颗粒生物炭出口603与生物质入口302相连，且适于将热解过程得到的生物炭进行筛分处理，得到土壤改良剂和大颗粒生物质炭，并将大颗粒生物质炭供给至混料装置。具体的，筛分装置带有冷却系统，从热解装置得到的生物炭经筛分装置冷却和筛分，筛分得到粒径低于5毫米的生物炭作为土壤改良剂，而粒径不低于5毫米的大颗粒生物炭供给至混料装置中，大颗粒生物炭不仅可以实现物料的充分热解，而且可以为混合物料充当骨料，加速干燥效率。

根据本发明实施例的利用污泥和生物质制备土壤改良剂的系统通过将污泥与调理剂混合，一方面，调理剂可以实现污泥的破壁，提高污泥的脱水性能，从而降低污泥的热解能耗，另一方面，可以显著降低生物炭中贵金属的浸出量，从而降低土壤中重金属对植物的毒害，同时将污泥与生物质混合进行热解，一方面，生物质的掺加降低了污泥生物炭中重金属的含量，增大热解气产量，提高热能供给，扩大了污泥的应用范围；另一方面，污泥的掺加，提高了生物质热解炭的密度，便于运输，另外，污泥中含有的水分可充当气化剂和活化剂，提高生物炭的比表面积，提升其保水、吸附性能。由此，采用该系统不仅可以实现污泥的资源化利用，而且可以制备得到高附加值的土壤改良剂。

根据本发明的实施例，参考图2，上述利用污泥和生物质制备土壤改良剂的系统进一步包括：第一配风室700，第一配风室700具有第一尾风入口701、干馏冷风入口702和干燥热风出口703，第一尾风入口701与尾风出口403相连，干馏冷风入口702与干馏冷风出口505相连，干燥热风出口703与干燥热风入口402相连，且适于将干燥装置得到的尾风的一部分与热解装置得到的干馏冷风进行混合配风，得到干燥热风，并将干燥热风供给至干燥装置作为干燥介质使用。由此，可以利用干馏冷风的余热与尾风进行混合预热后作为干燥热风使用，从而提高系统能源的资源化利用。具体的，干馏冷风的温度为240～450摄氏度，得到的干燥热风的温度为180～350摄氏度。

根据本发明的实施例，参考图3，上述利用污泥和生物质制备土壤改良剂的系统进一步包括：油气分离净化装置800，油气分离净化装置800具有热解油气入口801、热解油出口802和热解气出口803，热解油气入口801与热解油气出口504相连，热解油出口802与焦油入口303相连，且适于将热解装置得到的热解油气进行分离净化，得到热解油和热解气，并将热解油供给至混料装置中作为粘结剂使用。发明人发现，通过将热解油作为粘结剂回用到混料装置中，不仅提高了污泥和生物质的成型性能，且通过再次热解产生热解气，增加热量供给，实现系统内资源整合；同时，热解油的大量析出可增加生物炭的比表面积，提高生物炭性能。具体的，油气净化分离装置可以为现有技术中可以实现热解油气分离且净化的任何设备，例如可以包括喷淋塔、油水分离器和热解气净化装置，将热解油气经喷淋塔喷淋后，使得热解气得以分离，而得到的油水混合物在油水分离器中静置分离，然后采用脱硫塔等对热解气进行净化。

根据本发明的实施例，上述利用污泥和生物质制备土壤改良剂的系统进一步包括：燃烧室900、二燃室1000和第二配风室1100。

根据本发明的一个实施例，燃烧室900具有燃料入口901、第一空气入口902和高温烟气出口903，且适于将燃料与空气混合进行燃烧，得到高温烟气。具体的，燃料可以为生物质，并且可以根据需要补充清洁燃料，例如天然气、合成气、净化后煤气等。

根据本发明的再一个实施例，二燃室1000具有热解气入口1001、第二空气入口1002、高温烟气入口1003和燃烧后烟气出口1004，热解气入口1001与热解气出口803相连，高温烟气入口1003与高温烟气出口903相连，且适于将油气分离净化装置得到的热解气与空气和高温烟气混合燃烧，得到燃烧后烟气。具体的，通过将燃烧室得到的高温烟气供给至二燃室与热解气进行混合燃烧，二燃室内温度高于燃烧室，从而可以分解掉高温烟气中的二噁英等有毒成分，得到温度更高且无有毒成分的燃烧后烟气。

根据本发明的又一个实施例，第二配风室1100具有第二尾风入口1101、燃烧后烟气入口1102和干馏热风出口1103，第二尾风入口1101与尾风出口403相连，燃烧后烟气入口1102与燃烧后烟气出口1004相连，干馏热风出口1103与干馏热风入口502相连，且适于将干燥装置得到的尾风的另一部分与二燃室得到的高温的燃烧后烟气进行配风换热，得到干馏热风，并将得到的干馏热风供给至热解装置作为干馏介质使用。

如上所述，根据本发明实施例的利用污泥和生物质制备土壤改良剂的系统可具有选自下列的优点至少之一：

(1)污泥经生石灰调理，一方面实现污泥的破壁，提高污泥脱水性能，同时作为重金属固化剂，降低生物炭中重金属的浸出量，提高生物炭用于土壤修复的适用性；

(2)污泥与生物质共热解，一方面，生物质的掺加降低了污泥生物炭中重金属的含量，增大热解气产量，提高热能供给，扩大了污泥的应用范围；另一方面，污泥的掺加，提高了生物质热解炭的密度，便于运输。还有，污泥中含有的水分可充当气化剂和活化剂，提高生物炭的比表面积，提升其保水、吸附性能；

(3)焦油的合理利用：热解产生的热解油作为粘结剂回用到系统中，不仅提高了污泥和生物质的成型性能，且通过再次热解产生热解气，增加热量更给，实现系统内资源整合；同时，焦油的大量析出可增加生物炭的比表面积，提高生物炭性能；

(4)生物炭回用方案：将热解产生的大颗粒生物炭掺加到物料中，一方面可实现生物炭的充分热解，还可在新的物料中形成骨架，避免出现污泥硬壳包裹稀泥的状况；

(5)所述干化装置采用网带输送，且在每层均设置成型机，使得物料在输送过程中不存在挤压粘结成团问题，且在干燥末端经重新成型，更换传热面，可成功避免污泥粘滞区，并实现污泥的快速干燥；

(6)本发明采用的热解炉采用内筒旋转，外筒不动，且在内筒外侧设置间隔平行分布的抄板，在提高热传递效率的同时，增加了物料的搅拌，极大的提高了加热介质与物料的接触面积，提高热解效率；

(7)加热载体在系统内循环利用，高低温配合，除少量外排气体外，其它热量损失少，热解产生的产品均实现系统内资源化利用，无外排废渣，环境污染小。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种利用污泥和生物质制备土壤改良剂的方法。根据本发明的实施例，参考图5-8，该方法包括

s100：将污泥与调理剂混合进行调理处理

该步骤中，将污泥和调理剂混合，得到调理后污泥。发明人发现，通过将污泥与调理剂混合，一方面，调理剂可以实现污泥的破壁，提高污泥的脱水性能，从而降低污泥的热解能耗，另一方面，可以显著降低生物炭中贵金属的浸出量，从而降低土壤中重金属对植物的毒害。根据本发明的一个具体实施例，调理剂与绝干污泥的质量比为(8～12)：100。发明人发现，若调理剂含量过低，达不到破壁效果，压滤后水分含量较高，增加了热解能耗，同时后续热解气中水分含量高，不利于后续利用；而若调理剂含量过高，会导致后续得到的生物炭ph过高，影响土壤改良剂的质量。由此，采用本申请的混合比例可以在保证土壤改良剂质量的同时降低系统能耗。具体的，污泥的含水率为95～97wt％，若为含水率80～90wt％的污泥，则预先进行稀释后再进行调理，并且调理剂的类型并不受特别限制，只要能够实现污泥的破壁和降低重金属浸出均可，例如可以为生石灰。

s200：将调理后污泥进行压滤处理

该步骤中，将调理后污泥进行压滤处理，得到滤液和压滤污泥。由此，通过在上述工序中将污泥与调理剂混合，实现对污泥的破壁，再经压滤处理即可脱出污泥中的部分水分，从而降低后续污泥热解过程能耗。具体的，压滤装置为板框压滤机，板框压滤机的压力为1.5～2.5mpa，压滤时间为1～5小时，得到的压滤污泥中水含量为58～63wt％。

s300：将压滤污泥与生物质和焦油混合

该步骤中，将压滤污泥与生物质和焦油进行混合，得到混合物料。发明人发现，通过将污泥与生物质混合进行热解，一方面，生物质的掺加降低了污泥生物炭中重金属的含量，增大热解气产量，提高热能供给，扩大了污泥的应用范围；另一方面，污泥的掺加，提高了生物质热解炭的密度，便于运输，同时，污泥中含有的水分可充当气化剂和活化剂，提高生物炭的比表面积，提升其保水、吸附性能，另外采用焦油作为粘结剂，不仅可以显著提高污泥和生物质的成型性能，而且焦油的进一步热解可以产生热解碳，并且在热解过程中，焦油的大量析出可以增加生物炭的比表面积。具体的，在将压滤污泥与生物质和焦油混合之前，预先对压滤污泥进行破碎，得到粒径不高于5毫米的污泥，采用生物质的粒径不高于10毫米。根据本发明的一个具体实施例，干基生物质与绝干污泥的质量比为1:(1～5)。发明人发现，采用该混合比例可以有效降低污泥中的重金属含量，从而保证所得土壤改良剂的质量。

s400：将混合物料与干燥热风接触进行干燥处理

该步骤中，将上述得到的混合物料与干燥热风进行换热，得到尾风和干燥后物料。根据本发明的一个具体实施例，干燥热风的温度为160～240摄氏度，干燥时间为45～90min，干燥后混合物料的含水率为10％～25wt％。

具体的，干燥装置为多层成型网带干燥机，包括加料装置、输送带和自动控制系统，加料装置设置在每层输送带的上端，作用是向输送带供料，使之薄厚均匀，加料装置内加装成型装置，对物料进行成型加工，提高干燥效率，上层和中层输送带为网带式，网孔径大小为3-5mm，底层输送带为板式，板上设有1.5mm*3mm长方形冲孔，以防止漏料；混合物料经加料装置进入输送带，实现成型和均匀布料，之后干燥后物料跟随网带在干燥机内移动，并与干燥热风直接接触换热，实现干燥。

s500：将干燥后物料与干馏热风接触进行热解处理

该步骤中，将上述得到的干燥后物料与干馏热风间接接触换热，使得混合物料在干馏热风的作用下发生热解反应，得到生物炭、热解油气和干馏冷风。具体的，干馏热风的温度为700～900摄氏度，热解时间为30～90min。

具体的，热解装置为双筒结构，内筒旋转，外筒保持不动，干馏热风供给至内筒中在内筒内流动，通过在内筒内设置挡板，例如挡板在内筒内沿着内筒的轴向和周向间隔交错分布，从而可以增大气流的接触面积，提高热风的热利用率，而干燥后物料在外筒和内筒内形成干燥空间内随着内筒的旋转而流动，通过在内筒的外壁上布置抄板，例如抄板内筒外壁上沿着内筒的轴向和周向间隔分布，并且相邻两排抄板交错分布，不断将压滤污泥进行搅拌，并向出口推进。

s600：将生物炭进行筛分处理，并将大颗粒生物炭供给至步骤s300

该步骤中，将热解过程得到的生物炭进行筛分处理，得到土壤改良剂和大颗粒生物质炭，并将大颗粒生物质炭供给至混料装置。具体的，筛分装置带有冷却系统，从热解装置得到的生物炭经筛分装置冷却和筛分，筛分得到粒径低于5毫米的生物炭作为土壤改良剂，而粒径不低于5毫米的大颗粒生物炭供给至混料装置中，大颗粒生物炭不仅可以实现物料的充分热解，而且可以为混合物料充当骨料，加速干燥效率。

根据本发明实施例的利用污泥和生物质制备土壤改良剂的方法通过将污泥与调理剂混合，一方面，调理剂可以实现污泥的破壁，提高污泥的脱水性能，从而降低污泥的热解能耗，另一方面，可以显著降低生物炭中贵金属的浸出量，从而降低土壤中重金属对植物的毒害，同时将污泥与生物质混合进行热解，一方面，生物质的掺加降低了污泥生物炭中重金属的含量，增大热解气产量，提高热能供给，扩大了污泥的应用范围；另一方面，污泥的掺加，提高了生物质热解炭的密度，便于运输，另外，污泥中含有的水分可充当气化剂和活化剂，提高生物炭的比表面积，提升其保水、吸附性能。由此，采用该方法不仅可以实现污泥的资源化利用，而且可以制备得到高附加值的土壤改良剂。

根据本发明的实施例，参考图6，上述利用污泥和生物质制备土壤改良剂的方法进一步包括：

s700：将尾风的一部分和干馏冷风进行配风换热，并将干燥热风供给至步骤s400

该步骤中，将干燥过程得到的尾风的一部分与热解过程得到的干馏冷风进行混合配风，得到干燥热风，并将干燥热风供给至步骤s400的干燥过程作为干燥介质使用。由此，可以利用干馏冷风的余热与尾风进行混合预热后作为干燥热风使用，从而提高系统能源的资源化利用。具体的，干馏冷风的温度为240～450摄氏度，得到的干燥热风的温度为180～350摄氏度。

根据本发明的实施例，参考图7，上述利用污泥和生物质制备土壤改良剂的方法进一步包括：

s800：将热解油气进行分离净化处理，并将热解油供给至步骤s300

该步骤中，将热解过程得到的热解油气进行分离净化，得到热解油和热解气，并将热解油供给至步骤s300的混料过程中作为粘结剂使用。发明人发现，通过将热解油作为粘结剂回用到混料装置中，不仅提高了污泥和生物质的成型性能，且通过再次热解产生热解气，增加热量供给，实现系统内资源整合；同时，热解油的大量析出可增加生物炭的比表面积，提高生物炭性能。具体的，油气净化分离装置可以为现有技术中可以实现热解油气分离且净化的任何设备，例如可以包括喷淋塔、油水分离器和热解气净化装置，将热解油气经喷淋塔喷淋后，使得热解气得以分离，而得到的油水混合物在油水分离器中静置分离，然后采用脱硫塔等对热解气进行净化。

根据本发明的实施例，参考图8，上述利用污泥和生物质制备土壤改良剂的方法进一步包括：

s900：将燃料与空气进行混合燃烧

该步骤中，将燃料与空气混合进行燃烧，得到高温烟气。具体的，燃料可以为生物质，并且可以根据需要补充清洁燃料，例如天然气、合成气、净化后煤气等。

s1000：将高温烟气和热解气与空气混合进行燃烧

该步骤中，将油气分离净化过程得到的热解气与空气和高温烟气混合燃烧，得到燃烧后烟气。具体的，通过将燃烧室得到的高温烟气供给至二燃室与热解气进行混合燃烧，二燃室内温度高于燃烧室，从而可以分解掉高温烟气中的二噁英等有毒成分，得到温度更高且无有毒成分的燃烧后烟气。

s1100：将尾气的另一部分和燃烧后烟气进行配风换热，并将干馏热风供给至步骤s500

该步骤中，将干燥装置得到的尾风的另一部分与二燃室得到的高温的燃烧后烟气进行配风换热，得到干馏热风，并将得到的干馏热风供给至热解装置作为干馏介质使用。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例1

将含水率97％的市政污泥加入绝干污泥10wt％的生石灰进行调理，之后通过污泥泵打入板框压滤机，在1.5mpa压力下压滤4h获取含水量60％的污泥块，后经破碎至≤5mm后进入混料池与焦油以及生物质(≤10mm)混合，并不断搅拌，获取均匀的混合物料，其中绝干污泥与干燥基生物质的质量配比为4:1；混合物料经干燥装置上加料装置成型后进入输送皮带，在240摄氏度的干燥热风下干燥60min，获得尾风和含水率17.2％的干燥后混合物料，干燥后混合物料直接送至热解装置，采用900摄氏度的干馏热风间接加热30min，产生生物炭、热解油气和450摄氏度的干馏冷风，然后对生物炭进行筛分，得到的粒径低于5毫米的生物炭作为土壤改良剂(除cd、zn外均远低于绿化种植土壤的二级标准和农用地土壤管控标准，所有指标远低于土地改良用污泥泥质标准和农用地污泥污染物控制标准)，而粒径不低于5毫米的大颗粒生物炭供给至混料池中，得到的热解油气经油水分离净化装置得到热解气及热解油，热解油供给至混料池作为粘结剂使用，将尾风的一部分和干馏冷风供给至配风室中配风换热，得到160摄氏度的干燥热风供给至干燥装置作为干燥介质使用，将生物质在燃烧室燃烧得到的高温烟气和分离得到的热解气在二燃室中燃烧，得到900摄氏度的燃烧后烟气供给至干燥装置作为干馏热风使用。

所获土壤改良剂的有机质含量为530g/kg，速效氮为126mg/kg，速效磷为248mg/kg，其中重金属含量及相关标准值见表1。所列标准分别为标准1：绿化种植土壤标准(cj/t340-2001)、标准2：土地改良用污泥泥质标准(cj/t291-2008)、标准3：农用污泥污染物控制标准(gb4284-2018)以及标准4：农用土壤风险管控标准(gb15618-2018)。

表1实施例1得到的土壤改良剂中的重金属含量(mg/kg)

实施例2

将含水率80％的污泥加水稀释至95％，之后加入绝干泥10％的生石灰进行调理，后通过污泥泵打入板框压滤机，在1.5mpa压力下压滤4h获取含水量60％的污泥块，后经破碎至≤5mm后进入混料池与焦油以及生物质(≤10mm)混合，并不断搅拌，获取均匀的混合物料，其中绝干污泥与干燥基生物质的质量配比为2:1；混合物料经干燥装置上加料装置成型后进入输送皮带，在200摄氏度的干燥热风下干燥60min，获得尾风和含水率16.3％的干燥后混合物料，干燥后混合物料直接送至热解装置，采用800摄氏度的干馏热风间接加热45min，产生生物炭、热解油气和327摄氏度的干馏冷风，然后对生物炭进行筛分，得到的粒径低于5毫米的生物炭作为土壤改良剂(除cd、zn外均远低于绿化种植土壤的二级标准和农用地土壤管控标准，所有指标远低于土地改良用污泥泥质标准和农用地污泥污染物控制标准)，而粒径不低于5毫米的大颗粒生物炭供给至混料池中，得到的热解油气经油水分离净化装置得到热解气及热解油，热解油供给至混料池作为粘结剂使用，将尾风的一部分和干馏冷风供给至配风室中配风换热，得到200摄氏度的干燥热风供给至干燥装置作为干燥介质使用，将生物质在燃烧室燃烧得到的高温烟气和分离得到的热解气在二燃室中燃烧，得到900摄氏度的燃烧后烟气供给至干燥装置作为干馏热风使用。

所获土壤改良剂中重金属含量及相关标准值见表2。所列标准分别为标准1：绿化种植土壤标准(cj/t340-2001)、标准2：土地改良用污泥泥质标准(cj/t291-2008)以及标准3：农用污泥污染物控制标准(gb4284-2018)

表2实施例2得到的土壤改良剂中的重金属含量(mg/kg)

实施例3

将含水率80％的污泥加水稀释至95％，之后加入绝干泥10％的生石灰进行调理后通过污泥泵打入板框压滤机，在1.5mpa压力下压滤4h获取含水量60％的污泥块，后经破碎至≤5mm后进入混料池与焦油以及生物质(≤10mm)混合，并不断搅拌，获取均匀的混合物料，其中绝干污泥与干燥基生物质的质量配比为1:1；混合物料经干燥装置上加料装置成型后进入输送皮带，在240摄氏度的干燥热风下干燥45min，获得尾风和含水率11.8％的干燥后混合物料，干燥后混合物料直接送至热解装置，采用850摄氏度的干馏热风间接加热60min，产生生物炭、热解油气和354摄氏度的干馏冷风，然后对生物炭进行筛分，得到的粒径低于5毫米的生物炭作为土壤改良剂(除cd、zn外均远低于绿化种植土壤的二级标准和农用地土壤管控标准，所有指标远低于土地改良用污泥泥质标准和农用地污泥污染物控制标准)，而粒径不低于5毫米的大颗粒生物炭供给至混料池中，得到的热解油气经油水分离净化装置得到热解气及热解油，热解油供给至混料池作为粘结剂使用，将尾风的一部分和干馏冷风供给至配风室中配风换热，得到240摄氏度的干燥热风供给至干燥装置作为干燥介质使用，将生物质在燃烧室燃烧得到的高温烟气和分离得到的热解气在二燃室中燃烧，得到900摄氏度的燃烧后烟气供给至干燥装置作为干馏热风使用。

所获土壤改良剂其中重金属含量及相关标准值见表3。所列标准分别为标准1：绿化种植土壤标准(cj/t340-2001)、标准2：土地改良用污泥泥质标准(cj/t291-2008)以及标准3：农用污泥污染物控制标准(gb4284-2018)

表3实施例2得到的土壤改良剂中的重金属含量(mg/kg)

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。