一种用于水质净化的污泥生物炭透水砖的制备方法与流程

本发明涉及生态环境保护技术领域，特别是一种用于水质净化的污泥生物炭透水砖的制备方法。

背景技术：

我国污水处理厂每天产生的污泥量在3000万吨左右，黑臭水体治理过程中也会产生大量的污泥，因其含水率高、重金属含量高的原因，其安全处置是一个巨大的难题。

透水砖是当前黑臭水体治理、海绵城市建设过程中的一种常用材料，一般铺设在非机动车行驶的道路和河道沿岸。目前我国采用的透水性路面砖主要有水泥基透水砖、高分子透水混凝土砖、烧结透水砖。其中，高分子透水混凝±采用高分子树脂为胶结材料，耐候性差，在大气环境的作用下容易老化，且温度升高时容易软化，使透水性受到影响；烧结透水砖其烧结过程需要消耗能量，成本高，仅适用于用量小的高档地面铺装。比较而言，水泥基透水混凝±砖制作工艺简单，成本低廉且性能稳定，适合于大规模推广应用。但是，由于吸附性能较差，常规透水砖在透水的同时并不能对水质进行净化。

生物炭是生物质在高温条件下热解的产物，具有多孔结构、特定官能团的稳定碳源，对多数污染物有较强的吸附能力，一般作为吸附剂、污水处理和土壤修复材料使用。

由于污泥中有机质含量过高，单独使用污泥生物炭制砖强度不够，难以满足需要；而直接使用污泥生物炭又容易流失。因此，污泥生物炭在水质净化过程中还罕有应用。如何发明一种可以用于水质净化过程中的污泥生物炭砖是目前亟需解决的问题。

技术实现要素：

针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种用于水质净化的污泥生物炭透水砖的制备方法，可有效解决由于污泥中有机质含量过高，单独使用污泥生物炭制砖强度不够，难以满足需要；而直接使用污泥生物炭又容易流失的问题。

本发明解决的技术方案是，脱水污泥将含水率降至80％以下，经过淋洗去除部分重金属后，板框压滤，然后加入一定比例的粉煤灰或者高炉渣混合均匀，造粒干燥之后，经高温裂解得到污泥生物炭，污泥生物炭与处理过的废弃织物混合后，加入水搅拌，然后加入水泥和减水剂搅拌，再加水搅拌，将搅拌好污泥生物炭装模、成型，脱模，养护，即得到污泥生物炭透水砖。

本发明污泥生物炭透水砖可以净化水质，防治水体污染，且利用率高，相对于常规污泥生物炭而言，使用方便，不易流失，废弃织物的加入增强了污泥生物炭透水砖的强度，可以有效防治污泥生物碳砖破裂及生物炭流失，本发明属于废物协同处理与资源化利用方面的创新。

附图说明

图1为本发明污泥生物炭透水砖制备流程图。

图2为本发明污泥生物炭透水砖安装方式示意图。

具体实施方式

以下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说明。

由图1给出，本发明在具体实施时，包括以下步骤：

1)城市污水处理厂污泥或水体疏浚污泥经过脱水处理后，添加淋洗剂，每1kg污泥中淋洗剂用量为1-3l，淋洗去除部分重金属，所述的淋洗剂浓度在0.01-0.20mol/l之间，为柠檬酸、草酸、腐殖酸、乙二胺四乙酸、三氯化铁溶液中的一种或两种以上的混合；

2)板框压滤淋洗剂处理后的污泥，然后加入粉煤灰或者高炉渣，按照污泥：粉煤灰或高炉渣质量比为10-20：1的比例混合；

3)造粒干燥，制作成粒径为3-5mm的颗粒，自然风干，或干燥器干燥，含水率降至10％以下；

4)将步骤3)干燥后的材料置于热解装置内，在绝氧条件下，升温至500-700℃，烧制3-4h后，降温到25-27℃，即可得到污泥生物炭颗粒；

5)按污泥生物炭颗粒体积的1-3％取废弃织物，用剪刀剪成条状；

6)将污泥生物炭颗粒与条状织物混合均匀，得第一混合物；

7)加入相当于第一混合物体积的1-3％的水，搅拌15-25s；

8)加入水泥和减水剂，搅拌60-90s，水泥量为污泥生物炭颗粒质量的20-30％，减水剂用量为污泥生物炭颗粒质量的1-3％，得第二混合物；

9)加入相当于第二混合物体积的7-9％的水，搅拌60-90s；

10)将步骤9)得到的产物装入磨具，成型，20-28h后脱模，养护7-28天，即得。

为了保证使用效果，所述的污泥脱水处理为加药处理或机械脱水处理，含水率低于80％即可。

所述的淋洗剂为0.05-0.3mol/l草酸溶液、0.01-0.05mol/l乙二胺四乙酸溶液、0.05-0.2mol/l三氯化铁溶液、0.01-0.1mol/l腐殖酸溶液、0.01-0.1mol/l柠檬酸溶液中的一种或几种的组合；主要目的是活化或者螯合污泥中的重金属，使重金属与污泥不再紧密结合。

所述的废弃织物为被抛弃的旧衣物或者布料。

所述的污泥生物炭透水砖尺寸为120mm×120mm×60mm，为标准砖大小的一半。

所述的减水剂为木质素磺酸钠盐减水剂、萘系高效减水剂、脂肪族高效减水剂、氨基高高效减水剂、聚羧酸高效减水剂的一种。

实施例1

1)城市污水处理厂污泥或水体疏浚污泥脱水处理后，添加0.1mol/l柠檬酸溶液、0.05mol/l草酸溶液、0.01mol/l腐殖酸溶液，每1kg污泥中淋洗剂用量为2l，淋洗去除部分重金属；

2)用板框压滤机压滤淋洗剂处理后的污泥，然后加入粉煤灰或者高炉渣，按照污泥：粉煤灰或高炉渣质量比为10：1的比例混合；

3)造粒干燥，通过造粒机制作成粒径为4mm的颗粒，自然风干，或干燥器干燥，含水率降至10％以下；

4)将步骤3)干燥后的材料置于热解装置内，在绝氧条件下，升温至600℃，烧制4h后，降温到26℃，即可得到污泥生物炭颗粒；

5)按污泥生物炭颗粒体积的2％取废弃织物，用剪刀剪成长5mm、宽2mm的条状；

6)将污泥生物炭颗粒与条状织物混合均匀，得第一混合物；

7)加入相当于第一混合物体积的2％的水，搅拌20s；

8)加入水泥和减水剂，搅拌90s，水泥量为污泥生物炭颗粒质量的25％，减水剂用量为污泥生物炭颗粒质量的2％，得第二混合物；

9)加入相当于第二混合物体积的8％的水，搅拌90s；

10)将步骤9)得到的产物装入磨具，成型，24h后脱模，养护10天，即得。

本发明造粒的目的是为了防止使用过程中生物炭的流失并堵塞透水砖空隙，废弃织物的加入可以使污泥生物炭颗粒之间的连接更紧密，提升污泥生物炭砖的强度，减少污泥生物炭的破碎和流失，板框压滤目的在于，通过压滤将淋洗剂活化或者螯合的重金属从污泥中去除掉。制得的污泥生物炭透水砖强度可以满足水质净化过程的需要，且避免了直接使用污泥生物炭容易流失的问题，污泥生物炭透水砖安装使用方式如图2所示，1为普通透水砖，2为污泥生物炭透水砖，3为小尺寸普通透水砖，透水砖铺设分为五层，污泥生物炭透水砖被夹在两层普通透水砖之间。这样的铺设方式可以保证污泥生物碳透水砖不承受任何的压力，而从表层往下渗漏的水流都可以被污泥生物炭透水砖净化。

本发明的优点体现在以下几个方面，第一，污泥生物炭对重金属、氮、磷、有机污染物等都有很强的吸附能力，可以净化水质，防治水体污染；第二，所述污泥生物炭透水砖污泥利用率高；第三，所述污泥生物炭透水砖相对于常规污泥生物炭而言，使用方便，不易流失；第四废弃织物的加入增强了污泥生物炭透水砖的强度，可以有效防治污泥生物碳砖破裂及生物炭流失；第五，本发明属于废物协同处理与资源化利用方面的创新，其实施将会产生巨大的环境效应和社会效益。