利用燃煤电厂固体废弃物制备为土壤改良基质的方法与流程

文档序号:25544091发布日期:2021-06-18 20:42

本发明涉及固体废弃物处理及资源化利用领域,具体涉及一种利用燃煤电厂固体废弃物制备为土壤改良基质的方法。



背景技术:

燃煤电厂的固体废弃物主要包括粉煤灰、脱硫石膏和脱硫污泥,这些固体废物物如果处理处置不当均会给水体、大气和土壤等带来不同程度的污染。虽然当前在粉煤灰综合利用方面,粉煤灰的利用率已较上世纪90年代明显提升,但是粉煤灰的利用层次并不高,主要用于生产建筑材料和路面填坑。在脱硫石膏综合利用方面,国内外均主要是将脱硫石膏代替天然石膏应用于生产建筑材料(如石膏板、石膏砌砖)和水泥材料。在脱硫污泥综合利用方面,国内外均主要是将经过脱水和稳定化处理后的污泥用于地下填充、水泥制造、土壤改良剂等方面。

目前燃煤电厂的固体废弃物资源化利用率存在明显地域差距,在经济发达的地区,资源化普及率高,但是在经济较不发达的地区,由于经济不发达、运输成本较高以及建材厂等共生企业较少等原因,导致燃煤电厂的固体废弃物资源化利用率明显比经济发达的地区低。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种利用燃煤电厂固体废弃物制备为土壤改良基质的方法,以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的,本发明提供了一种利用燃煤电厂固体废弃物制备为土壤改良基质的方法,包括如下步骤:

s1.将餐厨垃圾中的难粉碎物和杂物去除并用粉碎机粉碎,以备用;

s2.将脱硫污泥和粪便分别在阴凉处风干,以备用;

s3.将脱硫石膏和粉煤灰分别烘干、粉碎并过200目筛,将筛下的脱硫石膏和粉煤灰备用;

s4.在筛下的粉煤灰中加入naoh水溶液并进行搅拌、煮沸、分离、水洗和干燥处理,以制得人工沸石;

s5.将步骤s1、s2中备用的餐厨垃圾、脱硫污泥和粪便按照比例混合均匀,同时添加微生物菌剂、菌渣和坡缕石进行堆肥处理,得到堆肥产品;

s6.在堆肥产品中添加步骤s4制得的人工沸石,充分混合均匀后进行堆置处理,得到第一混合产物;

s7.在第一混合产物中添加步骤s3中备用的脱硫石膏,进行混合、造粒和干燥处理,以得到土壤改良基质。

在一优选实施方式中,步骤s1中,餐厨垃圾中的难粉碎物和杂物包括骨头、塑料袋、纸、玻璃、牙签;粉碎机粉碎后餐厨垃圾的粒度小于5cm,并进行脱油、调节c/n比为25-30处理。

在一优选实施方式中,步骤s2中,脱硫污泥为处理脱硫废水所产生的脱硫污泥脱水所得到的;将脱硫污泥和粪便分别在阴凉处风干至含水率为50%-60%。

在一优选实施方式中,步骤s4中,在筛下的粉煤灰中加入naoh水溶液并进行搅拌、煮沸、分离、水洗和干燥处理包括如下步骤:在筛下的粉煤灰中加入naoh水溶液,搅拌均匀制成泥浆,在泥浆中添加硅酸离子并煮沸,取出反应生成物,将剩余naoh用水洗净除去,干燥得到人工沸石。

在一优选实施方式中,步骤s5中,微生物菌剂为复合菌剂,成分包括枯草芽孢杆菌、绿色木霉菌、黑曲霉、链霉菌,枯草芽孢杆菌、绿色木霉菌、黑曲霉和链霉菌的含量比值为1:1:1:1;堆肥处理采用自然通风,周期为30-40天,并且平均每3-5天进行一次翻堆。

在一优选实施方式中,堆肥产品原料的质量百分数为:餐厨垃圾40%-60%、脱硫污泥5%-20%、粪便10%-12%、微生物菌剂1%-2%、菌渣15%-25%、坡缕石2%-3%。

在一优选实施方式中,步骤s5中,堆肥的环境温度为35-50℃,通风量为3-5l/min;步骤s6中,堆置处理为2-3天。

在一优选实施方式中,步骤s7中,混合和造粒由混合造粒机一体化完成。

在一优选实施方式中,在风干场所、粉碎场所、堆肥场所、造粒场所均配置有通风除臭系统,以对风干、粉碎、堆肥、造粒处理过程进行通风除臭。

本发明还提供了一种利用燃煤电厂固体废弃物制备为土壤改良基质的方法制备的土壤改良基质,该土壤改良基质的成分包括人工沸石、脱硫石膏和堆肥产品,人工沸石、脱硫石膏和堆肥产品的质量百分数为:人工沸石20%-30%、脱硫石膏10%-20%、堆肥产品50%-60%。

与现有技术相比,本发明的利用燃煤电厂固体废弃物制备为土壤改良基质的方法的有益效果是:针对一些经济不发达且存在土壤的沙化性质严重的地区,土地资源容易受到风力等外力影响,从而严重影响土地的生产力和生态环境,土壤问题亟待解决。本申请结合燃煤电厂产生的固体废弃物特性、经济不发达地区燃煤电厂的地理位置特征和土壤改良问题,设计开发了一种资源化处理粉煤灰、脱硫石膏和脱硫污泥的方法,利用燃煤电厂固体废弃物制备为土壤改良基质,该土壤改良基质可以明显改良土壤的物理结构和化学性状,促进微生物的繁殖,从而提高土壤的持水能力,减少肥力或农药的流失,提高土壤肥力,同时还可吸附土壤中过剩的养分和残留的农药,降低对水体的污染,提高植物的抗性,促进植物生长。而且本申请的方法采用就近处理原则且处理过程简单易实现,在促进燃煤电厂固体废弃物的资源化的同时大大降低了处理成本。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

实施例1

在本实施例中,将电厂固体废弃物制成土壤改良基质,土壤改良基质主要成分及质量百分数为:人工沸石30%、脱硫石膏20%、堆肥产品50%。该土壤改良基质的制备方法,包括如下步骤:

步骤s1.将餐厨垃圾中的难粉碎物以及杂物拣出,然后用粉碎机粉碎,备用,其中,难粉碎物包括骨头,杂物(如存在)包括塑料袋、纸、玻璃、牙签等其他垃圾,粉碎机粉碎后餐厨垃圾的粒度小于5cm,并进行脱油、调节c/n比处理为30。

步骤s2.将脱硫污泥和粪便分别在阴凉处风干,以备用。其中,脱硫污泥和粪便分别在阴凉处风干至含水率约为60%。脱硫污泥为处理脱硫废水所产生的脱硫污泥脱水所得。

步骤s3.将脱硫石膏和粉煤灰分别烘干、粉碎并过200目筛,将筛下的脱硫石膏和粉煤灰备用。

步骤s4.在步骤s3在筛下的粉煤灰中加naoh水溶液,搅拌均匀制成泥浆,泥浆中添加硅酸离子并煮沸,取出反应生成物,将所含naoh用水洗净除去,干燥得到人工沸石。

步骤s5.将步骤s1、s2中备用的餐厨垃圾、脱硫污泥和粪便按照比例混合均匀,同时添加微生物菌剂、菌渣和坡缕石进行堆肥处理,其中,以质量百分比计,餐厨垃圾60%、污泥5%、粪便10%、微生物菌剂2%、菌渣20%、坡缕石3%。堆肥处理采用自然通风,周期为40天,平均每3-5天进行一次翻堆。堆肥的环境温度为35-50℃,通风量为3-5l/min。微生物菌剂为复合菌剂,成分包括枯草芽孢杆菌、绿色木霉菌、黑曲霉、链霉菌,含量比值为1:1:1:1。

步骤s6.在堆肥产品中添加步骤s4制得的人工沸石,充分混合均匀后进行堆置处理3天,得到第一混合产物。

s7.在第一混合产物中添加步骤s3中备用的脱硫石膏,进行混合、造粒和干燥处理,以得到土壤改良基质。其中,混合和造粒由混合造粒机一体化完成。

土壤改良基质的试验方法为:选择电厂附近的可试验土地,试验面积100m2,先取原土壤备用进行土壤各项指标的检测,然后将1t土壤改良基质均匀撒在土地表面,用机械耕耘,播撒均匀60天后检测土壤各项指标。

试验结果为:使用本发明的土壤改良基质后,土壤的容重由1.44g/cm3降低到1.08g/cm3,ph由7.82降低为7.33,总孔隙度由46.30%提高到59.26%,有机质含量由1.35%提高到2.12%,速效氮、速效钾、速效磷分别由原来的37.30mg/kg、372.54mg/kg、13.85mg/kg升高为82.06mg/kg、689.12mg/kg、38.64mg/kg,饱和含水率提高了56.73%,有害元素含量均低于gb15618-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》限定值。

实施例2

在本实施例中,将电厂固体废弃物制成土壤改良基质,土壤改良基质主要成分及质量百分数为:人工沸石30%、脱硫石膏10%、堆肥产品60%。该土壤改良基质的制备方法,包括如下步骤:

步骤s1.将餐厨垃圾中的难粉碎物以及杂物拣出,然后用粉碎机粉碎,备用,其中,难粉碎物包括骨头,杂物(如存在)包括塑料袋、纸、玻璃、牙签等其他垃圾,粉碎机粉碎后餐厨垃圾的粒度小于5cm,并进行脱油、调节c/n比处理为23。

步骤s2.将脱硫污泥和粪便分别在阴凉处风干,以备用。其中,脱硫污泥和粪便分别在阴凉处风干至含水率约为60%。脱硫污泥为处理脱硫废水所产生的脱硫污泥脱水所得。

步骤s3.将脱硫石膏和粉煤灰分别烘干、粉碎并过200目筛,将筛下的脱硫石膏和粉煤灰备用。

步骤s4.在步骤s3在筛下的粉煤灰中加naoh水溶液,搅拌均匀制成泥浆,泥浆中添加硅酸离子并煮沸,取出反应生成物,将所含naoh用水洗净除去,干燥得到人工沸石。

步骤s5.将步骤s1、s2中备用的餐厨垃圾、脱硫污泥和粪便按照比例混合均匀,同时添加微生物菌剂、菌渣和坡缕石进行堆肥处理,其中,以质量百分比计,餐厨垃圾50%、污泥16%、粪便10%、微生物菌剂1.5%、菌渣20%、坡缕石2.5%。堆肥处理采用自然通风,周期为40天,平均每3-5天进行一次翻堆。堆肥的环境温度为35-50℃,通风量为3-5l/min。微生物菌剂为复合菌剂,成分包括枯草芽孢杆菌、绿色木霉菌、黑曲霉、链霉菌,含量比值为1:1:1:1。

步骤s6.在堆肥产品中添加步骤s4制得的人工沸石,充分混合均匀后进行堆置处理3天,得到第一混合产物。

s7.在第一混合产物中添加步骤s3中备用的脱硫石膏,进行混合、造粒和干燥处理,以得到土壤改良基质。其中,混合和造粒由混合造粒机一体化完成。

土壤改良基质的试验方法同实施例1。

试验结果为:使用本发明的土壤改良基质后,土壤的容重由1.57g/cm3降低到1.22g/cm3,ph由8.23降低为7.28,总孔隙度由44.57%提高到57.40%,有机质含量由0.80%提高到1.53%,速效氮、速效钾、速效磷分别由原来的45.24mg/kg、425.75mg/kg、10.28mg/kg升高为98.54mg/kg、796.06mg/kg、29.58mg/kg,饱和含水率提高了50.52%,有害元素含量均低于gb15618-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》限定值。

实施例3

在本实施例中,将电厂固体废弃物制成土壤改良基质,土壤改良基质主要成分及质量百分数为:人工沸石20%、脱硫石膏20%、堆肥产品60%。该土壤改良基质的制备方法,包括如下步骤:

步骤s1.将餐厨垃圾中的难粉碎物以及杂物拣出,然后用粉碎机粉碎,备用,其中,难粉碎物包括骨头,杂物(如存在)包括塑料袋、纸、玻璃、牙签等其他垃圾,粉碎机粉碎后餐厨垃圾的粒度小于5cm,并进行脱油、调节c/n比处理为25。

步骤s2.将脱硫污泥和粪便分别在阴凉处风干,以备用。其中,脱硫污泥和粪便分别在阴凉处风干至含水率约为60%。脱硫污泥为处理脱硫废水所产生的脱硫污泥脱水所得。

步骤s3.将脱硫石膏和粉煤灰分别烘干、粉碎并过200目筛,将筛下的脱硫石膏和粉煤灰备用。

步骤s4.在步骤s3在筛下的粉煤灰中加naoh水溶液,搅拌均匀制成泥浆,泥浆中添加硅酸离子并煮沸,取出反应生成物,将所含naoh用水洗净除去,干燥得到人工沸石。

步骤s5.将步骤s1、s2中备用的餐厨垃圾、脱硫污泥和粪便按照比例混合均匀,同时添加微生物菌剂、菌渣和坡缕石进行堆肥处理,其中,以质量百分比计,餐厨垃圾40%、污泥20%、粪便12%、微生物菌剂1%、菌渣25%、坡缕石2%。堆肥处理采用自然通风,周期为40天,平均每3-5天进行一次翻堆。堆肥的环境温度为35-50℃,通风量为3-5l/min。微生物菌剂为复合菌剂,成分包括枯草芽孢杆菌、绿色木霉菌、黑曲霉、链霉菌,含量比值为1:1:1:1。

步骤s6.在堆肥产品中添加步骤s4制得的人工沸石,充分混合均匀后进行堆置处理3天,得到第一混合产物。

s7.在第一混合产物中添加步骤s3中备用的脱硫石膏,进行混合、造粒和干燥处理,以得到土壤改良基质。其中,混合和造粒由混合造粒机一体化完成。

土壤改良基质的试验方法同实施例1。

试验结果为:使用本发明的土壤改良基质后,土壤的容重由1.52g/cm3降低到1.16g/cm3,ph由8.10降低为7.45,总孔隙度由43.70%提高到57.52%,有机质含量由1.73%提高到2.80%,速效氮、速效钾、速效磷分别由原来的43.50mg/kg、409.26mg/kg、15.47mg/kg升高为99.18mg/kg、736.56mg/kg、43.89mg/kg,饱和含水率提高了48.92%,有害元素含量均低于gb15618-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》限定值。

实施例4

在本实施例中,将电厂固体废弃物制成土壤改良基质,土壤改良基质主要成分及质量百分数为:人工沸石25%、脱硫石膏30%、堆肥产品45%。该土壤改良基质的制备方法,包括如下步骤:

步骤s1.将餐厨垃圾中的难粉碎物以及杂物拣出,然后用粉碎机粉碎,备用,其中,难粉碎物包括骨头,杂物(如存在)包括塑料袋、纸、玻璃、牙签等其他垃圾,粉碎机粉碎后餐厨垃圾的粒度小于5cm,并进行脱油、调节c/n比处理为23。

步骤s2.将脱硫污泥和粪便分别在阴凉处风干,以备用。其中,脱硫污泥和粪便分别在阴凉处风干至含水率约为60%。脱硫污泥为处理脱硫废水所产生的脱硫污泥脱水所得。

步骤s3.将脱硫石膏和粉煤灰分别烘干、粉碎并过200目筛,将筛下的脱硫石膏和粉煤灰备用。

步骤s4.在步骤s3在筛下的粉煤灰中加naoh水溶液,搅拌均匀制成泥浆,泥浆中添加硅酸离子并煮沸,取出反应生成物,将所含naoh用水洗净除去,干燥得到人工沸石。

步骤s5.将步骤s1、s2中备用的餐厨垃圾、脱硫污泥和粪便按照比例混合均匀,同时添加微生物菌剂、菌渣和坡缕石进行堆肥处理,其中,以质量百分比计,餐厨垃圾50%、污泥16%、粪便10%、微生物菌剂1.5%、菌渣20%、坡缕石2.5%。堆肥处理采用自然通风,周期为40天,平均每3-5天进行一次翻堆。堆肥的环境温度为35-50℃,通风量为3-5l/min。微生物菌剂为复合菌剂,成分包括枯草芽孢杆菌、绿色木霉菌、黑曲霉、链霉菌,含量比值为1:1:1:1。

步骤s6.在堆肥产品中添加步骤s4制得的人工沸石,充分混合均匀后进行堆置处理3天,得到第一混合产物。

s7.在第一混合产物中添加步骤s3中备用的脱硫石膏,进行混合、造粒和干燥处理,以得到土壤改良基质。其中,混合和造粒由混合造粒机一体化完成。

土壤改良基质的试验方法同实施例1。

试验结果为:使用本发明的土壤改良基质后,土壤的容重由1.57g/cm3降低到1.42g/cm3,ph由8.23降低为7.94,总孔隙度由44.57%提高到53.50%,有机质含量由0.80%提高到1.70%,速效氮、速效钾、速效磷分别由原来的45.24mg/kg、425.75mg/kg、10.28mg/kg升高为70.23mg/kg、680.52mg/kg、43.89mg/kg,饱和含水率提高了47.50%,有害元素含量均低于gb15618-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》限定值。

实施例5

在本实施例中,将电厂固体废弃物制成土壤改良基质,土壤改良基质主要成分及质量百分数为:人工沸石40%、脱硫石膏20%、堆肥产品40%。该土壤改良基质的制备方法,包括如下步骤:

步骤s1.将餐厨垃圾中的难粉碎物以及杂物拣出,然后用粉碎机粉碎,备用,其中,难粉碎物包括骨头,杂物(如存在)包括塑料袋、纸、玻璃、牙签等其他垃圾,粉碎机粉碎后餐厨垃圾的粒度小于5cm,并进行脱油、调节c/n比处理为30。

步骤s2.将脱硫污泥和粪便分别在阴凉处风干,以备用。其中,脱硫污泥和粪便分别在阴凉处风干至含水率约为60%。脱硫污泥为处理脱硫废水所产生的脱硫污泥脱水所得。

步骤s3.将脱硫石膏和粉煤灰分别烘干、粉碎并过200目筛,将筛下的脱硫石膏和粉煤灰备用。

步骤s4.在步骤s3在筛下的粉煤灰中加naoh水溶液,搅拌均匀制成泥浆,泥浆中添加硅酸离子并煮沸,取出反应生成物,将所含naoh用水洗净除去,干燥得到人工沸石。

步骤s5.将步骤s1、s2中备用的餐厨垃圾、脱硫污泥和粪便按照比例混合均匀,同时添加微生物菌剂、菌渣和坡缕石进行堆肥处理,其中,以质量百分比计,餐厨垃圾60%、污泥5%、粪便10%、微生物菌剂2%、菌渣20%、坡缕石3%。堆肥处理采用自然通风,周期为40天,平均每3-5天进行一次翻堆。堆肥的环境温度为35-50℃,通风量为3-5l/min。微生物菌剂为复合菌剂,成分包括枯草芽孢杆菌、绿色木霉菌、黑曲霉、链霉菌,含量比值为1:1:1:1。

步骤s6.在堆肥产品中添加步骤s4制得的人工沸石,充分混合均匀后进行堆置处理3天,得到第一混合产物。

s7.在第一混合产物中添加步骤s3中备用的脱硫石膏,进行混合、造粒和干燥处理,以得到土壤改良基质。其中,混合和造粒由混合造粒机一体化完成。

土壤改良基质的试验方法为:选择电厂附近的可试验土地,试验面积100m2,先取原土壤备用进行土壤各项指标的检测,然后将1t土壤改良基质均匀撒在土地表面,用机械耕耘,播撒均匀60天后检测土壤各项指标。

试验结果为:使用本发明的土壤改良基质后,土壤的容重由1.44g/cm3提高到1.56g/cm3,ph由7.82降低为7.58,总孔隙度由46.30%提高到48.70%,有机质含量由1.35%提高到1.50%,速效氮、速效钾、速效磷分别由原来的37.30mg/kg、372.54mg/kg、13.85mg/kg升高为52.36mg/kg、570.52mg/kg、35.64mg/kg,饱和含水率提高了51.36%,有害元素含量均低于gb15618-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》限定值。

综上所述,本发明为一种有效的、低成本的燃煤电厂固体废弃物资源化方法,利用燃煤电厂固体废弃物制备的土壤改良基质可以明显改良土壤的物理结构和化学性状,促进微生物的繁殖,从而提高土壤的持水能力,减少肥力或农药的流失,促进养分向有效态和速效态转变,提高土壤肥力,同时还可吸附土壤中过剩的养分和残留的农药,降低对水体的污染,提高植物的抗性,促进植物生长。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

再多了解一些
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