本發(fā)明涉及一種污泥基生物炭，特別是涉及一種餐廚垃圾為前驅(qū)體的污泥基生物炭制備方法。
背景技術(shù)：
生物炭是指生物質(zhì)在缺氧條件下經(jīng)高溫?zé)峤夂笫Ｏ碌奈镔|(zhì)。生物炭具有較大的比表面積和多孔結(jié)構(gòu)，具有良好的吸附性能，可作為污水處理吸附劑，吸附水中的重金屬、氨氮、磷酸鹽等。
餐廚垃圾是食物殘余，含有大量有機(jī)成分，存在很大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和危害。經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活水平提高的同時(shí)伴隨著餐廚垃圾產(chǎn)生量逐年增長，當(dāng)前我國餐廚垃圾量已超過2萬t/d，迫切尋獲安全“出口”。
餐廚垃圾中含有大量的有機(jī)物，可作為制備生物炭的原材料。由于其所含成分復(fù)雜，制成的生物炭品質(zhì)及性能較商業(yè)生物炭差距很大，其應(yīng)用范圍與價(jià)值也受限制。
水處理常使用活性炭工藝，它的高效性為行業(yè)所公認(rèn)。而污水或廢水處理對于所使用的活性炭要求品質(zhì)不高，故利用含有有機(jī)成分廢棄物制得的生物炭可應(yīng)用于污(廢)水處理領(lǐng)域。
本發(fā)明從“以廢治廢”的理念出發(fā)，利用餐廚垃圾來制備生物炭，應(yīng)用于污(廢)水處理，并取得良好的成效。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種利用餐廚垃圾為前驅(qū)體的污泥基生物炭制備方法，該方法簡單，易操作，并可實(shí)現(xiàn)“以廢治廢”成效。
1、原料準(zhǔn)備
市政污泥的底泥(含水率72-80％)在自然條件下風(fēng)干，然后放入烘箱于105℃烘到恒重，除去石塊等雜物后破碎至4-8mm，再經(jīng)研磨、過200目篩得底泥干粉。
將餐廚垃圾瀝水并除去大顆粒雜物，絞碎后調(diào)理成含水率80％的糊狀物，放入烘箱于105℃烘到恒重，破碎至4-8mm、研磨，過200目篩得到餐廚垃圾干粉。
2、制備步驟
⑴將過200目篩的底泥干粉浸泡在1-3mol/L的KOH中8-24h，過濾后濾渣置入烘箱于105℃烘去水分，直至恒重后取出冷卻。
⑵按1～5:1～2重量份比例的將污泥干粉和餐廚垃圾干粉充分混合，將混合物料置入氣氛馬弗爐中熱解，通入100-200mL/min的氮?dú)?5min，后以10-20℃/min的升溫速度加熱至400-600℃，停留2-3h后，停止加熱并降溫至80℃出料，放在干燥器內(nèi)冷卻得到熱解產(chǎn)物。
⑶將步驟⑵得到的熱解產(chǎn)物用1mol/L的鹽酸浸洗5min。
⑷濾去步驟⑶的鹽酸，將固形物用去離子水浸泡20min后過濾，去離子水浸泡與過濾步驟重復(fù)5遍，直至濾液pH為7-8。再把濾上物放入烘箱于105℃烘干至恒重，最終獲得利用餐廚垃圾為前驅(qū)體的污泥基生物炭。
本發(fā)明用的餐廚垃圾是指酒店、餐館、食堂的所有餐廚剩余物。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
從“廢物資源化”的理念出發(fā)，賦予了餐廚垃圾一種變廢為寶的新用途，利用其制成的生物炭應(yīng)用于污(廢)水處理，并取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
⑴將市政污泥的底泥(含水率72％)在自然條件下風(fēng)干，然后放入烘箱于105℃烘到恒重，除去石塊等雜物后破碎至4-8mm，再經(jīng)研磨、過200目篩得底泥干粉。
將餐廚垃圾瀝水并除去大顆粒雜物，絞碎后調(diào)理成含水率80％的糊狀物，放入烘箱于105℃烘到恒重，破碎至4-8mm、研磨，過200目篩得到餐廚垃圾干粉；將過200目篩的餐廚垃圾干粉末浸泡在1mol/L的KOH中24h，過濾后濾渣置入烘箱于105℃烘去水分，直至恒重后取出冷卻。
⑵按1:1重量份比例的分別取50g污泥干粉和餐廚垃圾干粉充分混合，將混合物料放入氣氛馬弗爐高溫?zé)峤馓幚怼Ｏ纫?00mL/min速率通入氮?dú)?5min，然后開始升溫加熱，以10℃/min升溫速度至400℃并保持該溫度3h，關(guān)閉加熱系統(tǒng)使之自然降溫到80℃，取出物料放在干燥器內(nèi)冷卻得到熱解產(chǎn)物。
⑶待熱解產(chǎn)物冷卻至室溫后，用1mol/L的鹽酸浸洗5min。
⑷濾去鹽酸，將濾渣用去離子水浸泡，攪拌清洗15min后過濾，重復(fù)5次的去離子水浸洗和過濾步驟。最后將濾上物放入烘箱于105℃烘干至恒重，取出干燥冷卻后即得到本實(shí)施例的所述的餐廚垃圾為前驅(qū)體的污泥基生物炭成品。
碘值測定：采用本實(shí)施例步驟所制備的底泥基生物炭的碘值與比表面積分別是489.9mg/g、463.7m2/g。
用于含磷廢水處理：當(dāng)投加量為1g/L時(shí)，本實(shí)施例制得的生物炭對TP濃度186mg/L的機(jī)電拋光工序含磷廢水處理，出水TP濃度6.51mg/L，TP去除率分別96.5％。
用于滲濾液預(yù)處理：當(dāng)投加量為800mg/L時(shí)，本實(shí)施例制得的生物炭對主要水質(zhì)指標(biāo)：CODCr濃度3546mg/L、NH4+-N濃度867mg/L、TP濃度16.7mg/L的垃圾滲濾液預(yù)處理，上述三項(xiàng)指標(biāo)的去除率分別79.3％、33.2％和96.7％。
本實(shí)施例所述的市政污泥取自福州市城區(qū)某污水處理廠。
實(shí)施例2
⑴將市政污泥的底泥(含水率78％)在自然條件下風(fēng)干，然后放入烘箱于105℃烘到恒重，除去石塊等雜物后破碎至4-8mm，再經(jīng)研磨、過200目篩得底泥干粉。
將餐廚垃圾瀝水并除去大顆粒雜物，絞碎后調(diào)理成含水率80％的糊狀物，放入烘箱于105℃烘到恒重，破碎至4-8mm、研磨，過200目篩得到餐廚垃圾干粉；
將過200目篩的餐廚垃圾干粉浸泡在2mol/L的KOH中16h，過濾后濾渣置入烘箱于105℃烘去水分，直至恒重后取出冷卻。
⑵按3:1重量份比例的分別取90g污泥干粉和30g餐廚垃圾干粉充分混合，將混合物料放入氣氛馬弗爐高溫?zé)峤馓幚?。先?00mL/min速率通入氮?dú)?5min，然后開始升溫加熱，以10℃/min升溫速度至500℃并保持該溫度2.5h，關(guān)閉加熱系統(tǒng)使之自然降溫到80℃，取出物料放在干燥器內(nèi)冷卻得到高溫?zé)峤猱a(chǎn)物。
⑶將高溫?zé)峤猱a(chǎn)物冷卻至室溫后，用1mol/L的鹽酸浸洗5min。。
⑷濾去鹽酸，將濾渣用去離子水浸泡，攪拌清洗15min后過濾，重復(fù)5次的去離子水浸洗和過濾步驟。最后將濾上物放入烘箱于105℃烘干至恒重，取出干燥冷卻后即得到本實(shí)施例所述的餐廚垃圾為前驅(qū)體的污泥基生物炭成品。
碘值測定：采用本實(shí)施例步驟所制備的底泥基生物炭的碘值與比表面積分別是526.2mg/g、503.5m2/g。
用于含磷廢水處理：當(dāng)投加量為1g/L時(shí)，本實(shí)施例制得的生物炭對TP濃度186mg/L的機(jī)電拋光工序含磷廢水處理，出水TP濃度5.20mg/L，TP去除率分別97.2％。
用于滲濾液預(yù)處理：當(dāng)投加量為800mg/L時(shí)，本實(shí)施例制得的生物炭對主要水質(zhì)指標(biāo)：CODCr濃度3546mg/L、NH4+-N濃度867mg/L、TP濃度16.7mg/L的垃圾滲濾液預(yù)處理，上述三項(xiàng)指標(biāo)的去除率分別80.2％、33.4％和97.1％。
本實(shí)施例所述的市政污泥取自福州市城區(qū)某污水處理廠。
實(shí)施例3
⑴將市政污泥的底泥(含水率78％)在自然條件下風(fēng)干，然后放入烘箱于105℃烘到恒重，除去石塊等雜物后破碎至4-8mm，再經(jīng)研磨、過200目篩得底泥干粉。
將餐廚垃圾瀝水并除去大顆粒雜物，絞碎后調(diào)理成含水率80％的糊狀物，放入烘箱于105℃烘到恒重，破碎至4-8mm、研磨，過200目篩得到餐廚垃圾干粉。
將過200目篩的餐廚垃圾干粉浸泡在3mol/L的KOH中8h，過濾后濾渣置入烘箱于105℃烘去水分，直至恒重后取出冷卻。
⑵按5:2重量份比例的分別取100g污泥干粉和40g餐廚垃圾干粉充分混合，將混合物料放入氣氛馬弗爐高溫?zé)峤馓幚?。先?00mL/min速率通入氮?dú)?5min，然后開始升溫加熱，以10℃/min升溫速度至600℃并保持該溫度2h，關(guān)閉加熱系統(tǒng)使之自然降溫到80℃，取出物料放在干燥器內(nèi)冷卻。
⑶待熱解后的產(chǎn)品降冷卻至室溫后，用1M的鹽酸浸洗5min。。
⑷濾去鹽酸，將濾渣用去離子水浸泡，攪拌清洗15min后過濾，重復(fù)5次的去離子水浸洗和過濾步驟。最后將濾上物放入烘箱于105℃烘干至恒重，取出干燥冷卻后即得到本實(shí)施例的成品。
碘值測定：采用本實(shí)施例步驟所制備的底泥基生物炭的碘值與比表面積分別是349.9mg/g、362.8m2/g。
用于含磷廢水處理：當(dāng)投加量為1g/L時(shí)，本實(shí)施例制得的生物炭對TP濃度186mg/L的機(jī)電拋光工序含磷廢水處理，出水TP濃度11.90mg/L，TP去除率分別93.6％。
用于滲濾液預(yù)處理：當(dāng)投加量為800mg/L時(shí)，本實(shí)施例制得的生物炭對主要水質(zhì)指標(biāo)：CODCr濃度3546mg/L、NH4+-N濃度867mg/L、TP濃度16.7mg/L的垃圾滲濾液預(yù)處理，上述三項(xiàng)指標(biāo)的去除率分別73.4％、30.8％和90.3％。
本實(shí)施例所述的市政污泥取自福州市城區(qū)某污水處理廠。