本发明涉及固废处理与资源化领域，具体涉及一种基于生物质调制污泥热解重金属的控制方法。
背景技术：
1、污泥主要是来源于污水处理厂净化处理污水后的副产物，是由无机颗粒、胶体、有机残片及微生物等组成的成分复杂、含水率很高的絮状非均质体。我国城镇化水平、污水处理能力快速提高，由此产生的污泥量剧增。城市污水集中处理是我国城市发展的必然趋势，为加强水污染防治和水环境治理，我国新建和改造了大量城市污水处理厂。目前，污泥处理处置的主要方法有卫生填埋、污泥焚烧、土地利用、厌氧消化和堆肥等。卫生填埋处置的优点主要是对污泥性质限制少、填埋场容量大，处置成本低，是国内运用较多的污泥处置方式。
2、污泥的含水率较高、热值较低以及重金属含量较高等特征将导致热解过程中需要较高的能量以及较差的生成产物的质量。这些特征将阻碍污泥热解技术的发展和应用。重金属一般指的是密度大于5g/cm3的金属元素，包含种类较多，环境科学领域主要关注的有zn、cu、pb、hg、cr、ni、mn等。城市污水在收集过程中会有部分工业废水的汇入，工业废水中的重金属离子在污水处理系统中逐渐发生生物化学和沉淀效应，导致污泥中不可避免的含有一定量的重金属。其具体含量与污水来源、组成、污水处理工艺及污泥处置技术等多种因素有关。重金属元素在自然环境中能够长期存在，毒性也长期存在。在微生物的作用下某些重金属可以转化为毒性更强的金属有机化合物，在自然界中通过食物链的生物富集作用在生物体内积累，进而破坏生物的正常生理活动和代谢活动。重金属形态可分为四个形态：可交换态(f1)、可回收态(f2)、可氧化态(f3)和残渣态(f4)。其中，可交换态与可回收态迁移性较高，对环境有着直接毒性；可氧化态具有潜在的环境毒性，残渣态对环境没有毒性。采用合适处理手段，寻找合适的处理条件，促进重金属有可交换态、可回收态、可氧化态向残渣态迁移有助于重金属的稳定。
3、目前污泥中重金属常用的控制方法为热解处理技术。热解是一种很有前途的污泥处理方法，因为它的产品污染小，应用范围广，无害的热解产物、生物油、生物炭和气体都可以得到很好的利用。热解技术处理污泥的目的是尽可能地将污泥固定在固相生物炭中，降低重金属的生物有效性。采用热解处理手段，寻找合适的热解条件，促进重金属有可交换态、可回收态、可氧化态向残渣态迁移有助于重金属的稳定。
4、中国专利文献cn201610918081.2公开了一种污泥复配及直接热解的方法，其特征在于：在污泥中添加固化剂和生物质进行共热解，所述固化剂的质量比为3～10％，生物质的质量比为20～30％，污泥的质量比为60～77％；将以一定比例混合的污泥、生物质和固化剂搅拌均匀后投放至热解炉内，升温至500～700℃，保温20～30min，再进一步升至热解温度800～1200℃，保温10～20min，同时完成原料的干燥、气化和裂解。本发明适用范围广，对污泥种类和含水率要求低，可较广谱地实现污泥的无害化处置和资源化利用；但是该方法对重金属的固化效果还有待提升。
技术实现思路
1、为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于生物质调制污泥热解重金属的控制方法，解决了脱水污泥处置过程中容易形成二次污染的问题，在污泥中掺入生物质降低混合物的含水率，实现重金属向稳定形态转化并提高重金属的固定效率，具有环保、高效的特点。
2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种基于生物质调制污泥热解重金属的控制方法，包括如下步骤：
4、(1)将生物质放入烘箱内除水，研磨过筛，然后将污泥与生物质掺混，在摇床上振荡混合均匀，得到生物质/污泥混合物；
5、优选的，步骤(1)中，所述生物质为秸秆、竹屑、稻壳、柚子皮中的一种或多种。
6、优选的，步骤(1)中，生物质除水温度为95～115℃、时间为12～24h。
7、优选的，步骤(1)中，生物质研磨过80～120目筛。
8、优选的，步骤(1)中，污泥含水率为70～90％，生物质/污泥混合物中生物质的重量比为10～90％。
9、优选的，步骤(1)中，振荡混合时间为16～24h。
10、(2)将生物质/污泥混合物放入反应容器中，持续通入n2，将温度缓慢提高到目标温度，达到目标温度后迅速将反应物推至反应区进行热解，将热解残渣保温，然后自然冷却，得到生物炭和生物油。
11、优选的，步骤(2)中，n2流量为100～1000ml/min。
12、优选的，步骤(2)中，热解升温速率为10～100℃/min。
13、优选的，步骤(2)中，热解温度为300～700℃，热解时间为0.5～3h。
14、优选的，步骤(2)中，保温时间为30～90min。
15、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
16、本发明提供了一种基于生物质调制污泥热解重金属的控制方法，解决了脱水污泥处置过程中容易形成二次污染的问题，在污泥中掺入生物质降低混合物的含水率，在高温热解条件下，生成生物炭和生物油，实现重金属向稳定形态转化并提高重金属的固定效率，污泥中水蒸气则发生气化重组产生氢气，本发明提供的控制方法具有环保、高效的特点。实验结果显示，脱水污泥与生物质掺混共热解后对污泥中重金属有着良好的控制效果；生物质掺混比例为50％时h/c比值最低，表明生物炭芳香性最强，对重金属的控制效果最好；生物质掺混共热解后得到的热解炭重金属浸出百分比大幅度降低，由原污泥中49.43％降低到掺混比例为50％时的4.23％；污泥中的各种重金属都向稳定态迁移，并且在生物质掺混质量为50％的时候zn元素的稳定形态(可氧化态与残渣态)占比由原脱水污泥的40.12％上升到78.45％；mn元素由62.13％上升到80.27％；cu元素由90.04％上升到100％；ni元素由80.00％上升到100％；cr元素由95％上升到100％，pb元素由37.23％上升到78.43％。
1.一种基于生物质调制污泥热解重金属的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤(1)中，所述生物质为秸秆、竹屑、稻壳、柚子皮中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤(1)中，生物质除水温度为95～115℃、时间为12～24h。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤(1)中，生物质研磨过80～120目筛。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤(1)中，污泥含水率为70～90％，生物质/污泥混合物中生物质的重量比为10～90％。
6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤(1)中，振荡混合时间为16～24h。
7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤(2)中，n2流量为100～1000ml/min。
8.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤(2)中，热解升温速率为10～100℃/min。
9.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤(2)中，热解温度为300～700℃，热解时间为0.5～3h。
10.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤(2)中，保温时间为30～90min。