一种用于重金属污染土壤修复的污泥生物炭及其制备方法.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CN106010542A(43)申请公布日2016.10.12(21)申请号201610363037.X(22)申请日2016.05.27(71)申请人兰州交通大学地址730000甘肃省兰州市安宁区安宁西路118号(72)发明人戴亮宋小三陈琛李宜义崔伟(74)专利代理机构北京挺立专利事务所(普通合伙)11265代理人倪钜芳(51)Int.Cl.C09K17/04(2006.01)C10B53/02(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图1页(54)发明名称一种用于重金属污染土壤修复的污泥生物炭及其制备方法(57)摘要本发明属于重金属污染土壤原位修复技术领域，利用市政污泥适温热解制备污泥基生物炭，该生物炭可作为重金属污染土壤修复剂。污泥生物炭修复剂包括浓缩污泥和坡缕石，经过生物、物理干化后污泥与坡缕石混合，导入气氛炉适温热解制得的最终黑色产物为污泥基生物炭，按如下重量比配制：坡缕石5～10%、其余部分为浓缩污泥。本发明将市政污泥减量化、无害化处置，使其重新进入自然环境的物质和能量循环中，解决污泥处理处置难题，添加至重金属污染土壤能有效固化重金属污染物，实现修复效果持久稳定和无二次污染，是一种理想的低成本土壤重金属污染修复剂。CN106010542ACN106010542A权利要求书1/1页1.一种用于重金属污染土壤修复的污泥生物炭，其特征在于包括浓缩污泥和坡缕石，经过气氛炉热解制得最终黑色产物为污泥基生物炭，按如下重量比配制：坡缕石5～10%、其余部分为浓缩污泥。2.根据权利要求1所述的一种用于重金属污染土壤修复的污泥生物炭，其特征在于所述坡缕石质量纯度为25～35%。3.根据权利要求1所述的一种用于重金属污染土壤修复的污泥生物炭，其特征在于所述浓缩污泥含水量为70%～90%，浓缩污泥为市政污水处理厂浓缩池污泥。4.根据权利要求1至3任一项所述的一种用于重金属污染土壤修复的污泥生物炭的制备方法，其特征在于包括如下步骤：A、生物、物理干化将浓缩污泥进行生物、物理干化，将浓缩污泥堆放好氧发酵，堆放过程中通风干化，根据浓缩污泥重量通风干化，通风强度为120～180L·(h·kg)-1，通风干化120h，生物、物理干化后浓缩污泥含水量控制在52～60%；B、再次干化造粒将步骤A中干化浓缩污泥进行破碎，破碎粒径≤5mm，按重量比坡缕石5～10%、其余部分为浓缩污泥配制，充分混合搅拌均匀，将混合物料在80～120℃下在转炉中进行干燥8h造粒，制得粒径1～3mm的颗粒；C、热解炭化将混合颗粒导入气氛炉中，首先向气氛炉中通入防止材料氧化的保护气体氮气20min，加热至400～700℃，总反应时间为30～180min；然后冷却至室温，冷却过程持续通入保护气体氮气，热解的最终黑色产物为污泥基生物炭；D、酸洗污泥基生物炭放置于摩尔浓度1mol/L的HCl溶液中搅拌反应72h，再用纯水清洗1～3次，清洗后烘干表面水分备用。5.根据权利要求4所述的一种用于重金属污染土壤修复的污泥生物炭的制备方法，其特征在于所述步骤C中优选峰值温度为450℃～550℃，总反应时间为45～90min；其中以5.5～7.5℃/min升温至峰值温度，保持峰值温度下热解30～80min。6.根据权利要求4所述的一种用于重金属污染土壤修复的污泥生物炭的制备方法，其特征在于所述步骤C中将热解反应所产生的气体抽出通入冷凝器，冷凝产生的焦油类物质排入储液罐，未能凝结的气体含甲烷等大量可燃性气体，收集上述气体进行燃烧，产生热量用至热解过程。7.根据权利要求6所述的一种用于重金属污染土壤修复的污泥生物炭的制备方法，其特征在于所述步骤C中未能凝结的气体含甲烷等大量可燃性气体，收集上述气体进行燃烧，燃烧尾气通过除尘器、水洗塔、酸洗塔、碱洗塔、光催化器及异味控制器等设备除尘除臭后排放。2CN106010542A说明书1/7页一种用于重金属污染土壤修复的污泥生物炭及其制备方法技术领域[0001]本发明属于重金属污染土壤原位修复技术领域，利用市政污泥适温热解制备污泥基生物炭，该生物炭可作为重金属污染土壤修复剂。背景技术[0002]环境保护部和国土资源部于2014年4月17日联合发布了《全国土壤污染状况调查公报》，公报显示全国土壤环境状况堪忧，部分地区土壤污染严重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出，全国土壤总的超标率为16.1%,以无机型为主，无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8%。无机污染物主要是镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌和镍8种重金属，以轻微和轻度污染为主。因此，重金属污染土壤修复是土壤环境保护领域面临的一大难题。[0003]我国典型重金属污染土壤包括:铅、锌、铜、镍等冶炼形成的重金属污染土壤;