一种黑臭水体底泥资源化利用的处置方法与流程

1.本发明属于水环境治理技术领域，具体涉及一种黑臭水体底泥资源化利用的处置方法。


背景技术：

2.随着经济的不断发展，水体污染问题愈演愈烈，城市黑臭污水治理刻不容缓，黑臭污水的底泥是生态系统重要组成部分，底泥中存在着大量的氮磷营养物质、耗氧性物质、重金属和难降解的有机污染物等，底泥中污染物质释放造成的二次污染问题是导致水体难以治理的主要原因。
3.底泥的处理方法主要有以底泥清淤为代表的物理法、化学法(如投加硝酸盐、过氧化氢、过氧化钙、铝盐等)和利用微生物、水生植物净化的生物法。这些技术手段一定程度上可以改善污染底泥，但也存在一些不足。同时，底泥取出后并未得到科学、合理资源化利用，严重污染环境。目前制作生物质炭的主要原材料为农林废弃物，包括农业秸秆、稻草、稻壳、树皮、树叶、树枝、木屑、锯末、竹屑、果壳、麦糠、花生壳、瓜子壳以及畜禽粪便。
4.专利cn201611039735.0公开了一种养殖业废弃物资源化利用的处置方法，其工艺包括步骤包括(1)收集养殖业废弃物并进行固液分离，得到固体分离物和分离液；(2)将所述固体分离物与农林废弃物颗粒混合得到混合料；(3)对所述混合料进行预脱水处理，得到脱水混合料；(4)热解炭化所述脱水混合料，并隔绝空气冷却降温得到生物质炭，该技术方案在炭化前需要将废弃物充分混合，增加了前期工作量，脱水时间并未明确，炭化温度为400～550℃，仅高温炭化时间就需要6～8小时。
5.专利cn111453727公开了一种污泥
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秸秆复合生物质活性炭的制备方法，包括污泥65～90％、农业废弃物5～25％和木焦油1～15％质量比混合，进行造粒、烘干得到复合颗粒，在无氧或限氧条件下炭化和活化，得到活性炭和热解气，热解气经除尘、净化后，得到木焦油、木醋液和不凝气体，其中，木醋液部分返回喷入炭化炉中作为活化剂，木焦油则作为造粒原料循环使用，该方法中农业废弃物添加量少，作为活性碘吸附值较低。另外，目前关于黑臭水体底泥生物质炭的制备以及资源化利用方式研究较少，鉴于此，有必要研究一种黑臭水体底泥资源化利用的处置方法。


技术实现要素：

6.为解决现有技术的不足，本发明的目的在于一种黑臭水体底泥资源化利用的处置方法
7.为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
8.一种黑臭水体底泥资源化利用的处置方法，包括以下具体步骤：
9.s1、收集黑臭水体底泥，去除其中的砖块、石头和塑料制品等杂质，进行固液分离，得到含水率60～70％的黑臭底泥；
10.s2、采集农、牧、林废弃物，通过粉碎、烘干、压缩及制粒等过程处理，形成直径0.5
～1cm，长度0.5～3cm的废弃物颗粒；
11.s3、将黑臭底泥和废弃物颗粒分层随机放入炭化炉，混合均匀得到含水率约40～55％的底泥混合料；
12.s4、在隔绝空气的条件下，高温热裂解炭化底泥混合料得到黑臭底泥生物质炭；
13.s5、将黑臭底泥生物质炭浸泡于硫酸铵饱和溶液中12h，取出后在105℃下进行烘干，得到活化黑臭底泥生物质炭；
14.s6、将活化黑臭底泥生物质炭、磷酸二氢钾、海藻酸钠和木醋液混合在一起，造粒、干燥，制备成底泥炭基肥。
15.优选地，前述步骤s2中，农、牧、林废弃物为农业秸秆、稻草、稻壳、竹屑、果壳、麦糠、花生壳、瓜子壳、菌菇渣、脱水牛粪、脱水鸡粪、树皮、树叶、树枝、木屑、锯末、等含碳丰富的植物类的弃物中的一种或几种。
16.再优选地，前述步骤s3中，黑臭底泥和废弃物颗粒的质量比为10：(3～5)。
17.更优选地，前述步骤s4中，高温热裂解炭化的具体步骤为：通入一定量的氮气，以保证炭化全程无氧状态，炭化炉体设置为匀速旋转10～15次/min，加热底泥混合料至200～300℃，保持1～2h，底泥混合料的含水量下降至20～30％，继续升温加热底泥混合料至700～800℃并保持2～3h，以保证黑臭底泥充分炭化。
18.进一步优选地，前述步骤s6中，活化黑臭底泥生物质炭、磷酸二氢钾、海藻酸钠和木醋液的质量比为(35～65)：(18～45)：(5～7)：(2～5)。
19.具体地，前述步骤s6中，活化底泥炭、磷酸二氢钾和海藻酸钠在混合前分别过100目筛。
20.优选地，前述步骤s6中，木醋液的ph调节为中性，稀释500～1000倍后通过汽化形成喷雾，喷于活化底泥炭、磷酸二氢钾和海藻酸钠的混合物上。
21.本发明的有益之处在于：
22.(1)本发明中的农、牧、林废弃物颗粒和黑臭底泥分层随机放入炭化炉，无需在炭化前另外混匀；废弃物颗粒的添加可有效降低黑臭底泥的水分含量，随着炭化温度的升高首先被炭化，产生的孔隙结构可促进周边底泥炭化，提升底泥混合物的炭化效果，增加比表面积，提高吸附能力；农、牧、林废弃物在炭化过程中产生的可燃气可作为辅助燃料，为黑臭底泥的炭化提供内部能量，有效降低能源消耗，达到循环供热；
23.(2)本发明中的黑臭底泥与农、牧、林废弃物混合料在炭化炉每分钟旋转10～15次，温度为700～800℃下，可以达到良好的炭化效果；炭化过程补充一定量氮气，以保证炭化全程无氧状态，黑臭底泥生物质炭的得炭率约为60％，具有良好的孔隙结构，消除了原有恶臭气味，消除了原有的微生物和抗生素，降低了重金属毒性，同时孔隙结构有助于改善土壤结构，提高土壤保水保肥能力；
24.(3)本发明将底泥生物质炭浸泡于硫酸铵饱和溶液中12h，可起到活化黑臭底泥炭的作用，有效增加底泥炭对氮元素的吸附能力，增加底泥炭基肥供氮能力，增强氮素缓释性，提高长效性；
25.(4)本发明选用海藻酸钠作为粘结剂，具有耐酸、耐碱、耐热性、高稳定性和较强吸附性，提高了底泥炭的吸附能力以及底泥炭基肥的缓释性。
26.(5)本发明选用稀释500～1000倍的木醋液，经过汽化后喷洒于底泥生物质炭、磷
酸二氢钾与海藻酸钠的混合物中，不仅有利于形成炭基肥包膜，增强肥料缓释性，同时可有效增加底泥生物质炭基肥成品的养分含量。
附图说明
27.图1是本发明实例1得到的底泥生物质炭sem电镜图；
28.图2是本发明实例1得到的底泥生物质炭基肥sem电镜图；
29.图3是本发明中性能检测试验不同处理下小白菜生物量。
具体实施方式
30.以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
31.实施例1
32.一种黑臭水体底泥资源化利用的处置方法，包括以下具体步骤：
33.s1、收集黑臭水体底泥，去除其中的砖块、石头和塑料制品等杂质，进行固液分离，得到含水率65％的黑臭底泥；
34.s2、采集稻壳400kg，通过粉碎、烘干、压缩及制粒等过程处理，形成直径0.5～1cm，长度0.5～3cm的废弃物颗粒；
35.s3、将黑臭底泥和废弃物颗粒分层随机放入炭化炉，黑臭底泥和废弃物颗粒的质量比为10：4，混合均匀得到含水率约55％的底泥混合料；
36.s4、在隔绝空气的条件下，通入一定量的氮气，以保证炭化全程无氧状态，炭化炉体设置为匀速旋转10～15次/min，加热底泥混合料至250℃，保持1～2h，底泥混合料的含水量下降至30％，继续升温加热底泥混合料至750℃并保持3h，完成热裂解炭化过程，冷却降温得到黑臭底泥生物质炭；以固体分离物的重量计，每吨固体分离物得360kg底泥生物质炭；
37.s5、取黑臭底泥生物质炭1kg研磨通过100目筛，浸泡于硫酸铵饱和溶液中12h，取出后在105℃下进行烘干，得到活化黑臭底泥生物质炭；
38.s6、在活化黑臭底泥生物质炭中加入磷酸二氢钾800g和海藻酸钠120g混合在一起，将木醋液的ph调节为中性，稀释800倍后通过汽化形成喷雾，喷于活化底泥炭、磷酸二氢钾和海藻酸钠的混合物上，造粒、干燥，制备成底泥炭基肥。
39.实施例2
40.一种黑臭水体底泥资源化利用的处置方法，包括以下具体步骤：
41.s1、收集黑臭水体底泥，去除其中的砖块、石头和塑料制品等杂质，进行固液分离，得到含水率65％的黑臭底泥；
42.s2、采集小麦秸秆颗粒300kg，通过粉碎、烘干、压缩及制粒等过程处理，形成直径0.5～1cm，长度0.5～3cm的废弃物颗粒；
43.s3、将黑臭底泥和废弃物颗粒分层随机放入炭化炉，黑臭底泥和废弃物颗粒的质量比为10：3，混合均匀得到含水率约50％的底泥混合料；
44.s4、在隔绝空气的条件下，通入一定量的氮气，以保证炭化全程无氧状态，炭化炉体设置为匀速旋转10～15次/min，加热底泥混合料至250℃，保持1～2h，底泥混合料的含水量下降至30％，继续升温加热底泥混合料至700℃并保持3h，完成热裂解炭化过程，冷却降
温得到黑臭底泥生物质炭；以固体分离物的重量计，每吨固体分离物得340kg底泥生物质炭；
45.s5、取黑臭底泥生物质炭1kg研磨通过100目筛，浸泡于硫酸铵饱和溶液中12h，取出后在105℃下进行烘干，得到活化黑臭底泥生物质炭；
46.s6、在活化黑臭底泥生物质炭中加入磷酸二氢钾950g和海藻酸钠160g混合在一起，将木醋液的ph调节为中性，稀释800倍后通过汽化形成喷雾，喷于活化底泥炭、磷酸二氢钾和海藻酸钠的混合物上，造粒、干燥，制备成底泥炭基肥。
47.对比例1
48.一种黑臭水体底泥资源化利用的处置方法，包括以下具体步骤：
49.s1、收集黑臭水体底泥，去除其中的砖块、石头和塑料制品等杂质，进行固液分离，得到含水率65％的黑臭底泥；
50.s2、采集稻壳400kg，通过粉碎、烘干、压缩及制粒等过程处理，形成直径0.5～1cm，长度0.5～3cm的废弃物颗粒；
51.s3、将黑臭底泥和废弃物颗粒分层随机放入炭化炉，黑臭底泥和废弃物颗粒的质量比为10：4，混合均匀得到含水率约55％的底泥混合料；
52.s4、加热底泥混合料至250℃，保持1～2h，底泥混合料的含水量下降至30％，继续升温加热底泥混合料至550℃并保持3h，完成热裂解炭化过程，冷却降温得到黑臭底泥生物质炭；底泥混合物并未完全炭化，每吨固体分离物得385kg底泥炭混合物。
53.性能检测试验
54.(1)对实施例1中得到的底泥生物质炭和底泥炭基肥分别用sem电镜扫描，电镜图见图1和图2，通过图1可以看出，底泥炭具备孔隙结构，可以为底泥炭基肥的制作提供良好的先天条件，由图2可以看出，底泥炭基肥孔隙中吸附着更多的养分，缓释性增强。
55.(2)将底泥原料与实施例1炭化得到的底泥生物质炭、底泥生物质炭基肥用于盆栽试验，选取小白菜(苏州青)为供试作物，每个盆栽处理重复4次，每盆保存4棵生长相似的植株，生长周期40天，盆栽随机排列，小白菜地上部生物量如图3所示，盆栽试验具体设计如下：
56.处理1(ck)：未添加底泥、底泥生物质炭与底泥生物质炭基肥；
57.处理2底泥(ss1)：每千克干燥土壤添加10g底泥；
58.处理3底泥(ss2)：每千克干燥土壤添加20g底泥；
59.处理4底泥(ssb1)：每千克干燥土壤添加10g底泥炭；
60.处理5底泥(ssb2)：每千克干燥土壤添加20g底泥炭。
61.处理6(ssf1)：每千克干燥土壤添加10g底泥炭基肥；
62.处理7(ssf2)：每千克干燥土壤添加20g底泥炭基肥；
63.由图3可以看出，与使用底泥相对比，相同施用量的底泥炭基肥和底泥炭处理的小白菜的生物量提高了0.5～3.5倍，底泥炭基肥的处理效果比底泥炭的处理效果更好。
64.(3)将实施例1和实施例2中的样品进行基本性质对比，结果见表1。
65.表1样品基本性质
66.[0067][0068]
通过表1可知，实施例1和实施例2中得到的底泥炭基肥具有更高的ph、比表面积和npk含量，重金属总量虽然有所增加，但是其重金属可利用形态含量显著降低，同时，重金属毒性浸出含量降至安全水平，这说明黑臭底泥制备的底泥炭基肥可以有效改善原有理化性状，增加养分含量，降低底泥中的重金属毒性浸出含量。
[0069]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。