申请日2018.08.02
公开(公告)日2019.01.08
IPC分类号C01B32/05; C05G3/04; C05F17/00; C02F11/10
摘要
本发明提供了一种污泥炭调理剂，其制备工艺包括如下步骤：(1)对城镇污水处理厂污泥进行脱水处理;(2)对步骤(1)中脱水污泥进行造粒;(3)对步骤(2)中污泥颗粒进行热干化;(4)对步骤(3)中干化污泥进行热解处理，产生污泥炭。本发明的优点：①以污泥炭为目标产物对污泥进行热解处理，通过控制工艺参数可得到疏松、多孔、轻质、比表面加大、吸附能力强的污泥炭;②利用污泥炭作为堆肥辅料，可防止物料压实，改善通风供氧效果;③利用污泥炭作为堆体覆盖材料，既可以提高堆体保温效果，又不影响水分逸出，还能够从源头吸附堆肥过程产生的部分臭气;④污泥炭为生物炭土，堆肥结束后无需从堆肥产品中筛分回收，有利于简化堆肥流程。
权利要求书
1.一种污泥炭调理剂，其特征在于，所述污泥炭调理剂由干化污泥进行热解处理而成，所述污泥炭调理剂含水率为15%以下，颗粒粒径为2mm~10mm，比表面积为500㎡/g以上。
2.如权利要求1所述污泥炭调理剂，其特征在于，所述污泥炭调理剂的制备工艺包括如下步骤：
步骤(1)：对城镇污水处理厂沉淀池产生的污泥进行脱水处理，脱水污泥含水率为70%~85%;
步骤(2)：对步骤(1)中脱水污泥进行造粒，污泥颗粒粒径为5mm~10mm;
步骤(3)：对步骤(2)中污泥颗粒进行热干化，干化污泥含水率为10%~30%;
步骤(4)：对步骤(3)中干化污泥进行热解处理，产生污泥炭调理剂。
3.如权利要求1所述污泥炭调理剂，其特征在于，步骤(4)中，热解在无氧条件下进行，热解过程升温速率为10℃/min~30℃/min，热解终温为300℃~550℃，终温持续时间为30min~120min。
4.一种污泥炭调理剂在污泥堆肥中的应用方法，其特征在于所述污泥炭调理剂在污泥堆肥中的应用方法包括：用作堆肥辅料和用作堆体覆盖材料。
5.如权利要求/4的污泥炭调理剂在污泥堆肥中的应用方法，其特征在于，将污泥、返混料、污泥炭按照质量比100：(50~60)：(10~20)混合均匀，得到含水率为55 %~65 %、容重为0.6 g/cm3~0.7g/cm3、孔隙率为30 %~40 %、颗粒粒径不大于20mm的混合物料;将所述混合物料放入发酵仓或者发酵反应器内，在强制通风供氧和定期翻堆条件下堆肥20d~50d，可产生腐熟堆肥产物。
6.如权利要求4的污泥炭调理剂在污泥堆肥中的应用方法，其特征在于，将污泥炭均匀覆盖在堆肥堆体上表面，覆盖厚度为5cm~20cm，可起到保温和除臭作用。
说明书
一种污泥炭调理剂及其在堆肥中的应用
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，涉及一种污泥炭调理剂及其在堆肥中的应用。
背景技术
随着我国城镇污水处理事业的快速发展，污水处理厂数量不断增多，污水处理过程中伴随产生的污泥量也日益增加。据统计，目前我国城镇污水处理厂污泥年产生量已达到5000万吨左右。污泥主要成分包括：灰分(含N、P、K等养分)、固定碳、可挥发性有机物以及水分，可采用热解、堆肥等方式进行处理。
污泥热解是指在高温、无氧条件下使污泥中有机物裂解，产生热解气和污泥炭(固体残渣)的过程。目前国内外污泥热解技术的目标产物主要为高热值热解气，例如中国实用新型专利CN204138601U公开了“一种污泥热解气化处理系统”，最终目标产物为甲烷、乙炔和乙烷等可燃气体。为提高热解气产率，通常采用较高的热解温度，中国发明专利CN103145307B公开了“一种污泥高温碳化系统及碳化工艺”，热解温度高达600℃~800℃;中国发明专利CN205443020U公开了“一种污泥热解碳化处理的工艺装置”，热解温度为700℃~900℃。由于高温条件下大部分有机物转移到了气相或者液相，导致剩余污泥残渣的固定碳含量低、灰分含量高、比表面积小、吸附能力差，用途较为有限。中国发明专利CN104150743B公开了“一种微波辅助水热碳化制备污泥炭的方法”，在高温高压条件下利用微波辅助进行水热碳化反应，虽然其目标产物是污泥炭，但是反应条件较为复杂，不利于工程化应用。
污泥堆肥是指微生物在有氧条件下进行好氧呼吸作用，产生较高温度使污泥中有机物生物降解，生成性质稳定熟化污泥的过程，堆肥后的腐熟产物可作为有机肥料用于土地改良、园林绿化等。目前国内外污泥堆肥技术主要存在以下问题：(1)辅料消耗量大：由于污泥含水率高、密度大，堆肥过程中极易压实，因此需要添加大量秸秆粉、花生壳粉、锯末等辅料，而上述辅料密度小、体积大，且产量具有季节性，不易储存运输。中国发明专利(CN201310077278.4)利用木炭作为辅料，中国发明专利(CN 200810137214.8)利用沸石作为辅料，堆肥后通过筛分对辅料进行回收，但是回收率难以保证。(2)臭气收集处理困难。污泥堆肥过程中会产生大量臭气，而堆肥车间通常占地面积大、难以完全密封，臭气收集处理较为困难，极易造成二次污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种污泥炭调理剂，该污泥炭调理剂作为调理剂用于污泥堆肥，能实现污泥炭的资源化利用，并解决污泥堆肥中所存在的问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种污泥炭调理剂，其特征在于所述污泥炭调理剂由干化污泥进行热解处理而成，所述污泥炭调理剂含水率为15%以下，颗粒粒径为2mm~10mm，比表面积为500㎡/g以上。
所述污泥炭调理剂的制备工艺步骤如下：
步骤(1)：对城镇污水处理厂沉淀池产生的污泥进行脱水处理，脱水污泥含水率为70%~85%;
步骤(2)：对步骤(1)中脱水污泥进行造粒，污泥颗粒粒径为5mm~10mm;
步骤(3)：对步骤(2)中污泥颗粒进行热干化，干化污泥含水率为10%~30%;
步骤(4)：对步骤(3)中干化污泥进行热解处理，产生污泥炭调理剂。
优选地，步骤(4)所述污泥热解处理在无氧条件下进行，热解过程升温速率为10℃/min~30℃/min，热解终温为300℃~550℃，终温持续时间为30min~120min。升温速率、热解终温以及终温持续时间可根据污泥有机物含量、含水率、产物要求等因素确定，升温速率越快、终温越高、持续时间越长，污泥中有机物转化成热解气的比例越高，污泥炭的产量越低;但是温度过低，或者反应时间不足，则可能会导致所产生的污泥炭孔隙率偏低，影响后续堆肥效果。
本发明的另一目的是提供一种污泥炭调理剂在污泥堆肥中的应用方法，以实现污泥炭的资源化利用，并解决污泥堆肥中所存在的问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种污泥炭调理剂在污泥堆肥中的应用方法，其特征在于所述应用方法包括：用作堆肥辅料和用作堆体覆盖材料。
所述污泥炭调理剂作为堆肥辅料的应用方法，其特征在于，将污泥、返混料、污泥炭调理剂按照质量比100：(50~60)：(10~20)混合均匀，得到含水率为55 %~65 %、容重为0.6g/cm3~0.7g/cm3、孔隙率为30 %~40 %、颗粒粒径不大于20mm的混合物料;将所述混合物料放入发酵仓或者发酵反应器内，在强制通风供氧和定期翻堆条件下堆肥20d~50d，可产生腐熟堆肥产物。
所述污泥炭调理剂作为堆体覆盖材料的应用方法，其特征在于，将污泥炭调理剂均匀覆盖在堆肥堆体上表面，覆盖厚度为5cm~20cm，可起到保温和除臭作用。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、以污泥炭为目标产物对污泥进行热解处理，通过控制升温速率、终温和持续时间，提高污泥炭产量和吸附性能，得到疏松、多孔、轻质、比表面加大、吸附能力强的污泥炭。
2、利用污泥炭作为堆肥辅料，可防止物料压实，改善通风供氧效果，并从源头吸附堆肥过程产生的部分臭气，有利于提高堆肥效果、改善堆肥环境。
3、利用污泥炭作为堆体覆盖材料，既可以提高堆体保温效果，又不影响堆体内水分逸出，还能够从源头吸附堆肥过程产生的部分臭气。
4、污泥炭为生物炭土，可作为土壤改良剂，堆肥结束后无需从堆肥产品中筛分回收，有利于简化堆肥流程。