本发明涉及污泥生物炭技术领域，尤其涉及一种土地改良污泥生物炭及其制备方法。
背景技术：
污泥是污水处理后的产物，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体污泥等组成的极其复杂的非均质体。污泥的主要特性是含水率高(可高达99％以上)，有机物含量高，容易腐化发臭，并且颗粒较细，比重较小，呈胶状液态。它是介于液体和固体之间的浓稠物，可以用泵运输，但它很难通过沉降进行固液分离。近年来，随着我国城镇化建设的不断发展，所产生的污泥也越来越多，严重影响着城市的环境，因此，寻找有效的污泥处置方法已成为目前亟待解决的问题。
污泥可以制备成生物炭，用于污水处理，也可以用于改善土壤，但是其改善土壤的效果不高，且制备方法繁琐，耗时较长，限制了污泥生物炭在改善土壤方面的发展。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种土地改良污泥生物炭及其制备方法，本发明具有许多孔径微小的空腔，比表面积大，具有很好的疏松土壤的作用，促进空气进入土壤中，增加土壤的透气性，并且由于孔径微小，土壤不易进入，避免土壤堵塞微孔，导致疏松性能的降低，并且吸附性能好，可以避免土壤养分的流失，并含有钾元素，可以为土壤提供钾元素；另外本发明操作简单，耗时短。
本发明提出的一种土地改良污泥生物炭的制备方法，包括如下步骤：取污泥调节ph，加入过硫酸钾、滑石粉、聚胺、淀粉，室温保温，脱水得到脱水污泥；向脱水污泥中加入调节剂混匀，粉碎，然后加入添加剂混匀，静置，混匀，干化，炭化，粉碎得到污泥生物炭，其中，调节剂为腐殖酸和柠檬酸，添加剂为碳酸氢钾水溶液和活性炭。
优选地，炭化温度为550-650℃，炭化时间为1.5-2.5h，炭化升温速率为10-15℃/min。
优选地，活性炭为椰壳活性炭颗粒，其粒径为100-120目。
优选地，碳酸氢钾水溶液和活性炭的重量比为2-3：1。
优选地，碳酸氢钾水溶液的浓度为0.6-0.8mol/l。
优选地，静置12-15h。
优选地，ph＝6-7。
优选地，用盐酸水溶液调节ph＝6-7。
优选地，室温保温1.5-2.5h。
优选地，脱水污泥的含水量为18-25wt％。
优选地，过硫酸钾、滑石粉、聚胺、淀粉的重量比为1-2：1-2：3-5：1-2。
优选地，过硫酸钾和污泥的重量体积(g/l)比为1：7-8。
优选地，添加剂和污泥的重量比为0.8-1：1。
优选地，调节剂和脱水污泥的重量比为2-3：10。
优选地，腐殖酸和柠檬酸的重量比为2-3：1。
优选地，污泥生物炭为60-70目。
本发明还提出了一种污泥生物炭，按照上述土地改良污泥生物炭的制备方法制得。
本发明调节污泥至适宜的ph，然后加入适量的过硫酸钾、滑石粉、聚胺、淀粉，反应适宜时间，可以增加污泥的脱水率和重金属的去除率，从而降低污泥的含水量和重金属毒性，并且操作简单，缩短处理时间；再加入适量的腐殖酸和柠檬酸作为调节剂可以与重金属离子螯合，进一步降低重金属的活性和总量，且腐殖酸和柠檬酸可以生物降解不会造成二次污染；然后选用碳酸氢钾水溶液和活性炭相互配合，与污泥混匀并浸润适宜时间，使得碳酸氢钾、活性炭能与污泥均匀分散，再选择适宜的炭化裂解温度和时间，活性炭加入污泥中，增加了污泥的透气性、疏松性，与碳酸氢钾配合，在裂解时形成许多微小的空腔，从而获得污泥生物炭；椰壳活性炭具有微小孔径，可以避免污泥生物炭的空腔孔径过大；本发明制得的污泥生物炭具有许多孔径微小的空腔，比表面积大，具有很好的疏松土壤的作用，促进空气进入土壤中，增加土壤的透气性，并且由于孔径微小，土壤不易进入，避免土壤堵塞微孔，导致疏松性能的降低，并且吸附性能好，可以避免土壤养分的流失，并含有钾元素，可以为土壤提供钾元素；另外本发明操作简单，耗时短。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种土地改良污泥生物炭的制备方法，包括如下步骤：取污泥调节ph，加入过硫酸钾、滑石粉、聚胺、淀粉，室温保温，脱水得到脱水污泥；向脱水污泥中加入调节剂混匀，粉碎，然后加入添加剂混匀，静置，混匀，干化，炭化，粉碎得到污泥生物炭，其中，调节剂为腐殖酸和柠檬酸，添加剂为碳酸氢钾水溶液和活性炭。
实施例2
一种土地改良污泥生物炭的制备方法，包括如下步骤：取污泥用盐酸水溶液调节ph＝6，加入过硫酸钾、滑石粉、聚胺、淀粉，室温保温2.5h，脱水得到脱水污泥，其中，脱水污泥的含水量为18wt％，过硫酸钾和污泥的重量体积(g/l)比为1：8，过硫酸钾、滑石粉、聚胺、淀粉的重量比为1：2：3：2；向脱水污泥中加入调节剂混匀，粉碎，然后加入添加剂混匀，静置12h，混匀，干化，以15℃/min的速度，升温至550℃，炭化2.5h，粉碎至60目得到污泥生物炭，其中，调节剂和脱水污泥的重量比为3：10，调节剂为腐殖酸和柠檬酸，腐殖酸和柠檬酸的重量比为2：1；
添加剂和污泥的重量比为1：1，添加剂为浓度为0.6mol/l碳酸氢钾水溶液和120目椰壳活性炭颗粒，碳酸氢钾水溶液和活性炭的重量比为2：1。
实施例3
一种土地改良污泥生物炭的制备方法，包括如下步骤：取污泥用盐酸水溶液调节ph＝7，加入过硫酸钾、滑石粉、聚胺、淀粉，室温保温1.5h，脱水得到脱水污泥，其中，脱水污泥的含水量为25wt％，过硫酸钾和污泥的重量体积(g/l)比为1：7，过硫酸钾、滑石粉、聚胺、淀粉的重量比为2：1：5：1；向脱水污泥中加入调节剂混匀，粉碎，然后加入添加剂混匀，静置15h，混匀，干化，以10℃/min的速度，升温至650℃，炭化1.5h，粉碎至70目得到污泥生物炭，其中，调节剂和脱水污泥的重量比为2：10，调节剂为腐殖酸和柠檬酸，腐殖酸和柠檬酸的重量比为3：1；
添加剂和污泥的重量比为0.8：1，添加剂为浓度为0.8mol/l碳酸氢钾水溶液和100目椰壳活性炭颗粒，碳酸氢钾水溶液和活性炭的重量比为3：1。
实施例4
一种土地改良污泥生物炭的制备方法，包括如下步骤：取污泥用盐酸水溶液调节ph＝6.2，加入过硫酸钾、滑石粉、聚胺、淀粉，室温保温2.2h，脱水得到脱水污泥，其中，脱水污泥的含水量为23wt％，过硫酸钾和污泥的重量体积(g/l)比为1：7.3，过硫酸钾、滑石粉、聚胺、淀粉的重量比为1.2：1.8：3.5：1.8；向脱水污泥中加入调节剂混匀，粉碎，然后加入添加剂混匀，静置14h，混匀，干化，以12℃/min的速度，升温至630℃，炭化1.8h，粉碎至70目得到污泥生物炭，其中，调节剂和脱水污泥的重量比为2.3：10，调节剂为腐殖酸和柠檬酸，腐殖酸和柠檬酸的重量比为2.7：1；
添加剂和污泥的重量比为0.85：1，添加剂为浓度为0.75mol/l碳酸氢钾水溶液和100目椰壳活性炭颗粒，碳酸氢钾水溶液和活性炭的重量比为2.8：1。
实施例5
一种土地改良污泥生物炭的制备方法，包括如下步骤：取污泥用盐酸水溶液调节ph＝6.8，加入过硫酸钾、滑石粉、聚胺、淀粉，室温保温2h，脱水得到脱水污泥，其中，脱水污泥的含水量为20wt％，过硫酸钾和污泥的重量体积(g/l)比为1：7.5，过硫酸钾、滑石粉、聚胺、淀粉的重量比为1.5：1.5：4：1.5；向脱水污泥中加入调节剂混匀，粉碎，然后加入添加剂混匀，静置13.5h，混匀，干化，以13℃/min的速度，升温至600℃，炭化2h，粉碎至60目得到污泥生物炭，其中，调节剂和脱水污泥的重量比为2.5：10，调节剂为腐殖酸和柠檬酸，腐殖酸和柠檬酸的重量比为2.5：1；
添加剂和污泥的重量比为0.9：1，添加剂为浓度为0.7mol/l碳酸氢钾水溶液和120目椰壳活性炭颗粒，碳酸氢钾水溶液和活性炭的重量比为2.5：1。
对照例1
制备过程中不调节ph，不添加过硫酸钾、滑石粉、聚胺、淀粉和调节剂，其他同实施例5。
比较实施例5、对照例1制得的污泥生物炭的重金属含量，以未处理污泥为空白对照，结果如下表：
由上表可以看出，本发明加入过硫酸钾、滑石粉、聚胺、淀粉和调节剂对重金属进行处理，可以很好的去除污泥中的重金属。
对照例2
制备过程中不加添加剂，其他同实施例5。
选取土壤板结、养分低的土壤，分成重量相同的3份，其中，一份添加实施例5制备得到的污泥生物炭，添加量为土壤重量的4wt％，作为试验组，一份添加对照例2制备得到的污泥生物炭，添加量为土壤重量的4wt％，作为试验组，一份不添加污泥生物炭作为空白组；分别用试验组、对照组、空白组的土壤进行盆栽播种黑麦草，在45天后统计各组黑麦草的生长情况，其中，45天内各组的播种密度、浇水频率、浇水量、生长环境、管理方法均相同，统计结果如下表：
由上表可以看出，本发明具有良好的改善土壤的性能，能促进植物生长，加入碳酸氢钾水溶液和椰壳活性炭颗粒制得的污泥生物炭具有更好的改善土壤的性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。