本發(fā)明屬于市政污泥無(wú)害化處理、資源化利用，尤其涉及種污泥熱解-煅燒兩步法熱處理制備富磷生物炭的方法。

背景技術(shù)：

1、優(yōu)化現(xiàn)有污泥處置工藝技術(shù)同時(shí)開發(fā)并應(yīng)用先進(jìn)工藝路線，圍繞污泥無(wú)害化處理和資源化利用的技術(shù)瓶頸，強(qiáng)調(diào)要重點(diǎn)突破污泥穩(wěn)定化和無(wú)害化處理、資源化利用、協(xié)同處置、污水廠內(nèi)減量等技術(shù)裝備，開展污泥處理和資源化利用創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用。污泥中成分復(fù)雜、來(lái)源廣泛，其中含有大量未分解的有機(jī)物。如何無(wú)害化、資源化處理處置市政污泥，已經(jīng)成為促進(jìn)我國(guó)生態(tài)環(huán)境和平穩(wěn)定發(fā)展的重要條件之一。

2、有研究指出，大量污水中的磷富集在污水污泥中，但同時(shí)重金屬如鎘、鉛、銅、鋅和鎳等也會(huì)沉積在污泥中。在研究中，大部分熱處理技術(shù)都是以焚燒高溫脫除重金屬，但會(huì)造成磷元素高溫大量揮發(fā)流失?！皟刹椒ā惫に囀且环N既能保留高的磷固定率，還能較大程度脫除、穩(wěn)定污泥中重金屬的工藝路線；產(chǎn)物中磷具有較高的生物可利用性及工業(yè)利用性，重金屬等污染物風(fēng)險(xiǎn)均低于國(guó)家施用標(biāo)準(zhǔn)。

3、對(duì)于目前來(lái)說(shuō)，兩步法熱解處理市政污泥工藝已有了一部分相關(guān)可行性的技術(shù)研究，但煅燒條件對(duì)產(chǎn)物影響的研究并不多見。并且在倡導(dǎo)促進(jìn)資源化利用的今天，提出產(chǎn)物安全高效利用的技術(shù)工藝少有報(bào)道。

4、綜上所述，開發(fā)一種能夠保留大量磷元素的同時(shí)促進(jìn)重金屬的脫除或安全穩(wěn)定賦存的市政污泥熱處理技術(shù)是亟需解決的一個(gè)重要問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明目的是提供一種利用市政污泥兩步法熱處理的富磷生物炭及其制備方法，該方法既能保留高的磷固定率，還能促進(jìn)重金屬的脫除或安全穩(wěn)定賦存，制備得到的富磷生物炭具有較高的生物可利用性及工業(yè)利用性。

2、本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提供一種污泥熱解-煅燒兩步法熱處理制備富磷生物炭的方法，包括以下步驟：

4、(1)加熱干化市政污泥，研磨、破碎、過(guò)篩，得到污泥顆粒；

5、(2)將步驟(1)的污泥顆粒置于微波熱解裝置中進(jìn)行熱解，冷卻后得到污泥半焦；

6、(3)將步驟(2)的污泥半焦在氮?dú)饣蚨趸細(xì)夥障逻M(jìn)行加熱煅燒，冷卻后得到富磷生物炭。

7、進(jìn)一步地，所述一種污泥熱解-煅燒兩步法熱處理制備富磷生物炭的方法，步驟(1)中加熱干化的市政污泥經(jīng)過(guò)研磨和破碎后，過(guò)100目-200目篩。

8、進(jìn)一步地，所述一種污泥熱解-煅燒兩步法熱處理制備富磷生物炭的方法，步驟(2)熱解前通入高純惰性氣體置換微波熱解裝置中空氣氣氛，氣體流速大于100ml/min；

9、熱解溫度為300℃-700℃，升溫速率5℃/min-15℃/min，熱解時(shí)間30min-90min。

10、進(jìn)一步地，所述一種污泥熱解-煅燒兩步法熱處理制備富磷生物炭的方法，步驟(3)采用管式爐進(jìn)行煅燒；

11、進(jìn)一步地，步驟(3)中煅燒溫度為700℃-900℃，升溫速率5℃/min-15℃/min，煅燒時(shí)間30min-90min，氣體流速大于100ml/min。

12、進(jìn)一步地，所述一種污泥熱解-煅燒兩步法熱處理制備富磷生物炭的方法，制備得到的富磷生物炭中磷元素固定率＞83％。

13、進(jìn)一步地，所述一種污泥熱解-煅燒兩步法熱處理制備富磷生物炭的方法，步驟(3)中二氧化碳?xì)夥障逻M(jìn)行加熱煅燒，制備得到的富磷生物炭的生物可利用比例＞20％。

14、進(jìn)一步地，所述一種污泥熱解-煅燒兩步法熱處理制備富磷生物炭的方法，步驟(2)熱解溫度為500℃，步驟(3)惰性氣氛為二氧化碳?xì)夥?，煅燒溫度?00℃。

15、進(jìn)一步地，制備得到的富磷生物炭中的磷固定率達(dá)到95.46％，生物可利用性比例達(dá)到52.60％。

16、本發(fā)明還提供一種污泥熱解-煅燒兩步法熱處理的富磷生物炭，使用所述一種污泥熱解-煅燒兩步法熱處理制備富磷生物炭的方法進(jìn)行制備。

17、本發(fā)明還提供一種污泥熱解-煅燒兩步法熱處理的富磷生物炭在磷礦或磷肥中的應(yīng)用。

18、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果：

19、1、本發(fā)明提供的一種污泥熱解-煅燒兩步法熱處理制備富磷生物炭的方法，制備得到的富磷生物炭與商用活性炭相比，富集大量磷元素，并且來(lái)源更為環(huán)保，解決了市政污泥大量生產(chǎn)堆積帶來(lái)的危害。

20、2、本發(fā)明的富磷生物炭更具實(shí)用性，可代替磷肥施用于草地園林，或是替代磷礦開采作為磷礦石來(lái)源，整體減少了磷礦開采及磷肥生產(chǎn)過(guò)程中帶來(lái)的環(huán)境破壞和資源浪費(fèi)，并且解決了現(xiàn)有市政污泥產(chǎn)量過(guò)大，處理手段較為低效、低利用率的問(wèn)題。

21、應(yīng)當(dāng)注意的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本發(fā)明的公開。

技術(shù)特征：

1.一種污泥熱解-煅燒兩步法熱處理制備富磷生物炭的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述一種污泥熱解-煅燒兩步法熱處理制備富磷生物炭的方法，其特征在于，加熱干化的市政污泥經(jīng)過(guò)研磨和破碎后，過(guò)100目-200目過(guò)篩。

3.如權(quán)利要求1所述一種污泥熱解-煅燒兩步法熱處理制備富磷生物炭的方法，其特征在于，步驟(2)熱解前通入高純惰性氣體置換微波熱解裝置中空氣氣氛，氣體流速大于100ml/min；熱解溫度為300℃-700℃，升溫速率5℃/min-15℃/min，熱解時(shí)間30min-90min。

4.如權(quán)利要求1所述一種污泥熱解-煅燒兩步法熱處理制備富磷生物炭的方法，其特征在于，步驟(3)采用管式爐進(jìn)行煅燒，煅燒溫度為700℃-900℃，升溫速率5℃/min-15℃/min，煅燒時(shí)間30min-90min，氣體流速大于100ml/min。

5.如權(quán)利要求1所述一種污泥熱解-煅燒兩步法熱處理制備富磷生物炭的方法，其特征在于，制備得到的富磷生物炭中磷元素固定率＞83％。

6.如權(quán)利要求1所述一種污泥熱解-煅燒兩步法熱處理制備富磷生物炭的方法，其特征在于，步驟(3)中二氧化碳?xì)夥障逻M(jìn)行加熱煅燒，制備得到的富磷生物炭的生物可利用比例＞20％。

7.如權(quán)利要求1所述一種污泥熱解-煅燒兩步法熱處理制備富磷生物炭的方法，其特征在于，步驟(2)熱解溫度為500℃，步驟(3)惰性氣氛為二氧化碳?xì)夥眨褵郎囟葹?00℃。

8.如權(quán)利要求7所述一種污泥熱解-煅燒兩步法熱處理制備富磷生物炭的方法，其特征在于，制備得到的富磷生物炭中的磷固定率達(dá)到95.46％，生物可利用性比例達(dá)到52.60％。

9.一種污泥熱解-煅燒兩步法熱處理的富磷生物炭，其特征在于，使用權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述一種污泥熱解-煅燒兩步法熱處理制備富磷生物炭的方法進(jìn)行制備。

10.權(quán)利要求9所述一種污泥熱解-煅燒兩步法熱處理的富磷生物炭在磷礦或磷肥中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種污泥熱解?煅燒兩步法熱處理制備富磷生物炭的方法，屬于市政污泥無(wú)害化處理、資源化利用技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明制備方法包括以下步驟：(1)加熱干化市政污泥，研磨、破碎、過(guò)篩，得到污泥顆粒；(2)將步驟(1)的污泥顆粒置于微波熱解裝置中進(jìn)行熱解，冷卻后得到污泥半焦；將步驟(2)的污泥半焦在氮?dú)饣蚨趸細(xì)夥障逻M(jìn)行加熱煅燒，冷卻后得到富磷生物炭。本發(fā)明制備得到的富磷生物炭與商用活性炭相比，富集大量磷元素，并且來(lái)源更為環(huán)保，解決了市政污泥大量生產(chǎn)堆積帶來(lái)的危害；本發(fā)明的富磷生物炭更具實(shí)用性，可代替磷肥施用于草地園林，或是替代磷礦開采作為磷礦石來(lái)源。

技術(shù)研發(fā)人員：李潤(rùn)東,李驍,李彥龍,魏彤欣
受保護(hù)的技術(shù)使用者：沈陽(yáng)航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/7