一种利用市政污泥制备富磷生物炭的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112062119A(43)申请公布日2020.12.11(21)申请号202010971678.X(22)申请日2020.09.16(71)申请人沈阳航空航天大学地址110136辽宁省沈阳市道义经济开发区道义南大街37号(72)发明人李润东刘菲菲李彦龙房振全杨天华(74)专利代理机构沈阳东大知识产权代理有限公司21109代理人李珉(51)Int.Cl.C01B32/05(2017.01)C02F11/10(2006.01)C01B25/12(2006.01)B01J19/12(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种利用市政污泥制备富磷生物炭的方法(57)摘要一种利用市政污泥制备富磷生物炭的方法，属于污泥高值化利用领域。本发明方法包括以下步骤：(1)将市政污泥干燥，研磨，过筛，得污泥颗粒；(2)将污泥颗粒与添加剂混合均匀，制备样品；(3)将样品在微波热解炉中进行快速热解炭化；(4)微波热解完成后冷却降温，得到最终的富磷生物炭。本发明利用微波热解炉快速加热，对市政污泥进行热解，得到磷含量高的富磷生物炭，不仅为污泥的处理提供新的思路，而且实现了污泥的资源化利用。本发明提供的方法，微波热解污泥得到的生物炭总磷含量可高达14％，属三级磷矿，满足磷含量大于12％的富磷生物炭。CN112062119ACN112062119A权利要求书1/1页1.一种利用市政污泥制备富磷生物炭的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将市政污泥干燥，研磨，过筛，得污泥颗粒；(2)配料：将所得污泥颗粒与添加剂混合均匀，制备样品；(3)微波热解炭化过程：将所得样品在微波热解炉中进行快速热解炭化，微波热解炉升温速率为20-25℃/min，热解温度为400-600℃，热解时间为60-150min；(4)降温：微波热解完成后冷却降温，得到最终的富磷生物炭。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，市政污泥在105±2℃下干燥72h后，含水率降至3％以下；研磨后的污泥颗粒过80目筛。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，添加剂为MgCl2或CaO，添加量是污泥颗粒和添加剂总质量的3～9％。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，添加剂为MgCl2或CaO，添加量是污泥颗粒和添加剂总质量的3％、6％或9％。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，添加剂为MgCl2和CaO的混合物，添加量是污泥颗粒和添加剂总质量的6～18％，其中MgCl2和CaO分别占污泥颗粒和添加剂总质量的3～9％。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，添加剂为MgCl2和CaO的混合物；添加量是污泥颗粒和添加剂总质量的6～18％，其中MgCl2和CaO分别占污泥颗粒和添加剂总质量的3％、6％或9％。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，微波热解炭化过程中保护气为氮气，氮气的流速为1200ml/min。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，得到的富磷生物炭中的总磷含量大于12％。2CN112062119A说明书1/5页一种利用市政污泥制备富磷生物炭的方法技术领域[0001]本发明属于污泥高值化利用领域，具体涉及一种利用市政污泥制备富磷生物炭的方法。背景技术[0002]磷对地球上所有生命的重要性是毋庸置疑的，作为三大营养素之一，它是现代矿物肥料的重要组成部分；也是动植物生命活动不可或缺的营养元素。磷是一种必需的、关键的、稀缺的元素，磷矿是自然界中磷元素的唯一来源。随着人类经济社会的快速发展，对磷资源的需求量急剧增加。世界磷矿资源将在50-100年内就会枯竭，而中国已知的磷矿储量静态利用年限为37年。因此，磷矿被我国列为2010年后不能满足国民经济发展需要的20种矿产之一，中国磷矿以三级品位为主，一级磷矿P2O5含量在30％以上，二级磷矿P2O5含量在25～30％之间，三级磷矿P2O5含量占比12～15％，中国磷矿以三级磷矿为主，占比达64％。欧盟也在2017年将磷矿列为重要的战略资源，因此使得寻找新的替代磷矿，保证本国磷资源的供应安全成为各国研究人员关注的焦点和热点。[0003]在所有使用的磷矿中，有将近16％的磷被人类消耗并最终排入污水处理厂，最终沉积在污泥中。根据原污泥的性质和处理工艺的不同，污泥中磷的浓度是可变的。在干重基础上，磷的浓度可能在0.1％到14％之间变化，IP是污泥中磷的主要存在形态,占TP含量的60％以上；NAIP是主要的无机磷形态，占IP含量的66％以上。2016年随污泥处置排放进入环境的磷总量达到了1.0