一种污泥基生物炭及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物质加工领域，尤其设及一种污泥基生物炭及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济发展和环保意识的增强，污水处理事业不断发展，污泥中含有大量的有 毒有害物质，如处置不当，将造成"二次污染"，运使得污泥处理成为中国目前最紧迫的环境 问题之一。
[0003] 污泥中含有较多的碳，具备了制备生物炭的客观条件，通过热解对污泥进行相关 的处理就可充分利用污泥中的有机质成分，将其转化成含碳的多孔吸附材料。但是，传统污 泥直接制备的生物炭其成本高、污染大，吸附能力难W和市场上的生物炭相媳美，使得污泥 制备生物炭技术难W工业化应用。
[0004] 有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加W研究创新，W期创设一种污泥基生物炭及 其制备方法，使其更具有产业上的利用价值。
【发明内容】
阳〇化]为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种污泥基生物炭及其制备方法，利 用粉煤灰对氮憐的吸附性，将其添加入污泥中，制备生物炭，不但节约了成本，使污泥和粉 煤灰变废为宝，而且提高了生物炭对氮憐的吸附性能。
[0006] 本发明提出的一种污泥基生物炭，包括W下质量份数配比的原料：
[0007] 粉煤灰：40-60 份；
[0008] 污泥：40-60 份。
[0009] 本发明还提出了污泥基生物炭的制备方法，包括W下步骤：
[0010] (1)将粉煤灰和脱水后的污泥进行干燥，干燥溫度为100~120°c;
[0011] (2)将所述步骤（1)中的污泥和粉煤灰混合，混匀研磨至100~200目，氮气保护 下，热解1~化，热解溫度为650~750°C;
[0012] (3)热解完成后，降至室溫，去离子水洗涂产物，最后烘干，得到产品。
[0013] 进一步的，所述步骤（1)中，粉煤灰和脱水后的污泥经干燥后，含水率低于5%。
[0014] 进一步的，所述步骤（2)中，氮气的流速为200~300血/min。
[0015] 进一步的，所述步骤（3)中，去离子水的溫度为60~90°C，烘干溫度为100~ 12(TC。
[0016] 借由上述方案，本发明至少具有W下优点：本发明利用粉煤灰对氮憐的吸附性，将 其添加入污泥中，制备生物炭，不但节约了成本，使污泥和粉煤灰变废为宝，而且提高了生 物炭对氮憐的吸附性能。
[0017] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 并可依照说明书的内容予W实施，W下W本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
【附图说明】
[0018] 图1是实施例二中制备的污泥基生物炭的氨氮等溫吸附曲线；
[0019] 图2是实施例S中制备的污泥基生物炭的总憐等溫吸附曲线。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。W下实施 例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0021] 实施例一：
[0022] W城市污水处理厂脱水间的污泥为研究对象，其含水率为80%。分别将污泥和粉 煤灰在烘箱烘干，干燥溫度为100°c，干燥至含水率低于5%。按混合物质量百分数向污泥 中添加40%的粉煤灰，混匀研磨至100目。
[0023] 将混合物在管式炉中热解化，氮气保护，气体流量控制在300mL/min，热解溫度为 700°C，热解完成后自然降至室溫。
[0024] 取出产品，用60°C的去离子水洗涂热解产物，最后在120°C烘干，研磨至100目，储 存备用。
[0025] 对产品进行氮气吸脱附实验，检测产品的BET比表面积和孔体积，其数据见表1。
[00%] 表1为污泥渗加粉煤灰制备生物炭的基本物理性质，从表1中可看出，污泥在渗加 粉煤灰烧制生物炭后的比表面积、孔体积大大降低，其中比表面积下降最为明显，约为原来 的二分之一。污泥渗加粉煤灰制备生物炭的基本物理性质相较于空白组明显下降。
[0027] 表1污泥渗加粉煤灰制备生物炭的基本物理性质
[0029] 注：SFBC为污泥渗杂粉煤灰制备的生物炭；SBC为不渗加粉煤灰污泥制备的生物 炭。 W30] 实施例二：
[0031] W城市污水处理厂脱水间的污泥为研究对象，其含水率为80%。分别将污泥和粉 煤灰在烘箱烘干，干燥溫度为110°c，干燥至含水率低于5%。按混合物质量百分数向污泥 中添加50%的粉煤灰，混匀研磨至150目。
[0032] 将混合物在管式炉中热解1.化，氮气保护，气体流量控制在250mL/min，热解溫度 为650°C，热解完成后自然降至室溫。
[0033] 取出产品，用80°C的去离子水洗涂热解产物，最后在100°C烘干，研磨至150目，储 存备用。
[0034] 将制得产品进行氨氮吸附，并与市场的商业活性炭作对比，具体结果见图1。
[00对图1为本实施例中产品和商业活性炭的氨氮吸附曲线，从图1中可W看出，污泥按 一定比例混合粉煤灰烧制的SFBC(污泥渗杂粉煤灰制备的生物炭）氨氮吸附量远远高于商 业活性炭。相较与商业活性炭，采用本方法制备的氨氮吸附材料最终的氨氮吸附量增加了 3~4倍左右。
[0036] 实施例S:
[0037] 采用本专利方法制备用于总憐吸附的污泥基生物炭。W城市污水处理厂脱水间的 污泥为研究对象，其含水率为80%。分别将污泥和粉煤灰在烘箱烘干，干燥溫度为120°C， 干燥至含水率低于5%。按混合物质量百分数向污泥中添加60%的粉煤灰，混匀研磨至200 目。
[0038] 将混合物在管式炉中热解比，氮气保护，气体流量控制在200mL/min，热解溫度为 750°C，热解完成后自然降至室溫。
[0039] 取出产品，用90°C的去离子水洗涂热解产物，最后在Iior烘干，研磨至200目，储 存备用。 W40] 将产品进行总憐吸附，并与市场上的商业活性炭作对比，具体结果见图2。
[OOW 图2为本实施例中产品和商业活性炭的总憐吸附曲线，从图2中可W看出，污泥按 一定比例混合粉煤灰烧制的SFBC(污泥渗杂粉煤灰制备的生物炭）总憐吸附量远远高于商 业活性炭。相较与商业活性炭，本方法制备的总憐吸附材料最终的总憐吸附量增加了 5倍 左右。
[0042] 综上所述，本发明制备所得活性污泥渗混粉煤灰的生物炭，可用于污水处理工程， 本发明克服了市场上活性炭制备成本高、污染大的缺点，由于原料的大部分为污泥，使得其 具备了容重轻、孔隙率高的优点，在处理工程中作为载体时可负载较大生物量；粉煤灰是W 活性氧化物Si化和Al2〇3为主的多孔性及有较大比表面积的粉末状物质，可W通过吸附、离 子交换去除生活污水中的氨氮和憐，将其作为添加物制备污泥基生物炭，有效改善了污泥 基生物炭的氮憐吸附性能，本发明的产品在氨氮和总憐水体吸附中，吸附量分别高达22mg/ g和21mg/g，吸附性能良好；本发明W城市污水处理厂脱水污泥、热电厂燃后的粉煤灰为原 料，对于粉煤灰和剩余污泥的减量化和资源化提出了一种新的思路，另外二者均为废弃物， 其成本较活性炭原料的成本低，同时减轻了固废堆放对周边环境造成的污染，实现了资源 的再利用，具有显著的环境效益、社会效益和经济效益。
[0043] W上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技 术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可W做出若干改进和 变型，运些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种污泥基生物炭，其特征在于：包括以下质量份数配比的原料： 粉煤灰：40-60份； 污泥：40-60份。2. 根据权利要求1所述的一种污泥基生物炭的制备方法，其特征在于：包括以下步 骤： (1)将粉煤灰和脱水后的污泥进行干燥，干燥温度为100~120°c ; (2) 将所述步骤（1)中的污泥和粉煤灰混合，混匀研磨至100~200目，氮气保护下，热 解1~2h，热解温度为650~750°C; (3) 热解完成后，降至室温，去离子水洗涤产物，最后烘干，得到产品。3. 根据权利要求2所述的一种污泥基生物炭的制备方法，其特征在于：所述步骤（1) 中，粉煤灰和脱水后的污泥经干燥后，含水率低于5 %。4. 根据权利要求3所述的一种污泥基生物炭的制备方法，其特征在于：所述步骤（2) 中，氮气的流速为200~300mL/min。5. 根据权利要求4所述的一种污泥基生物炭的制备方法，其特征在于：所述步骤（3) 中，去离子水的温度为60~90°C，烘干温度为100~120°C。
【专利摘要】本发明属于生物质加工领域，尤其涉及一种污泥基生物炭及其制备方法，该污泥基生物炭包括以下质量份数配比的原料：粉煤灰：40-60份；污泥：40-60份。其制备方法包括以下步骤：(1)将粉煤灰和脱水后的污泥进行干燥，干燥温度为100～120℃；(2)将所述步骤(1)中的污泥和粉煤灰混合，混匀研磨至100～200目，氮气保护下，热解1～2h，热解温度为650～750℃；(3)热解完成后，降至室温，去离子水洗涤产物，最后烘干，得到产品。本发明利用粉煤灰对氮磷的吸附性，将其添加入污泥中，制备生物炭，不但节约了成本，使污泥和粉煤灰变废为宝，而且提高了生物炭对氮磷的吸附性能。
【IPC分类】B01J20/20, B01J20/30, C10B53/00, C02F1/28
【公开号】CN105195092
【申请号】CN201510649033
【发明人】刘和, 刘宏波, 程伟凤, 符波
【申请人】江南大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月9日