本發(fā)明涉及一種污泥基生物炭，特別是涉及一種摻雜紙粉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)高溫熱解后剩下的物質(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。
伴隨城鎮(zhèn)化進程，城鎮(zhèn)污水廠建設(shè)突飛猛進，市政污泥作為污水處理副產(chǎn)物的總量也急劇攀升，如果處置不當會造成環(huán)境的二次污染。污泥的處理處置已成為當今環(huán)境面臨的嚴峻問題。
市政污泥中含有一定量的碳，可作為制備生物炭的原材料，但其也因污泥所含成分復(fù)雜，所含碳量相對較低，因此單純用其制成的生物炭品質(zhì)及性能較商業(yè)生物炭差距很大，其應(yīng)用范圍與價值也大大受限。
紙粉是指是指成品紙、紙品加工廢料、廢紙、紙漿或漿板經(jīng)研磨再加工形成的細纖維或粉末。摻入紙粉到污泥中，可提高污泥的含碳量，可使制備的污泥基生物炭品質(zhì)更好，吸附性能更佳。
本發(fā)明采取向污泥中摻雜紙粉制備生物炭，提高污泥基生物炭的吸附性能，同時實現(xiàn)污泥和廢紙的資源化利用。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種摻雜紙粉的污泥基生物炭的制備方法與應(yīng)用，以一種簡單可操作的方式，改善污泥基生物炭的性能，提升其在污水處理應(yīng)用中的吸附去污能力。
本發(fā)明的目的是通過如下方案實現(xiàn)的：
1、原料準備
市政污泥(含水率72-80％)在自然條件下風干，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。成品紙、紙品加工廢料、回收廢紙曬干后經(jīng)專用設(shè)備破碎、研磨、過篩，成為200目的粉末狀紙粉。
2、制備步驟
⑴按1～5:1～3重量份比例的將摻合好的污泥和紙粉充分混合，備用。
⑵將步驟⑴的物料置入氣氛馬弗爐中，通入100-200mL/min的氮氣15min，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得到熱解產(chǎn)物用1M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，再把濾上物放入烘箱于105℃烘干至恒重，最終獲得摻雜紙粉的污泥基生物炭。
本發(fā)明的優(yōu)點在于：
節(jié)約了污泥基生物炭的制備成本，克服了污泥基生物炭制備的局限性，使得污泥和廢紙變廢為寶，同時很大程度上提高污泥基生物炭的品質(zhì)與污水處理性能。
具體實施方式
實施例1
⑴將取回來的市政污泥(含水率72％)在自然條件下風干，然后放置烘箱于105℃烘去水分，直至恒重后取出冷卻，去除石塊等雜物，用破碎機破碎至4‐8mm，再經(jīng)研磨、過200目篩。紙粉原料曬干后經(jīng)專用設(shè)備破碎、研磨、過篩，成為200目的粉末紙粉。
⑵將過200目篩網(wǎng)的污泥和紙粉按1:1的比例各取50g摻混均勻。
⑶將⑵混勻物料放入氣氛馬弗爐高溫熱解處理。先以200mL/min速率通入氮氣15min，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)冷卻得到高溫熱解產(chǎn)物。
⑷待高溫熱解產(chǎn)物冷卻至室溫后，用1M的鹽酸浸洗5min。
⑸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施例制備的摻雜紙粉的污泥基生物炭成品。
碘值測定：采用本實施例步驟所制備的污泥基生物炭，其碘值與比表面積由單純采用市政污泥制備的污泥基生物炭的301.1mg/g、245.3m2/g提高到502.1mg/g、498.6m2/g。
污水處理的應(yīng)用：稱取2g步驟⑸所得成品，投入裝有1L機電拋光工序的含磷廢水中，攪拌反應(yīng)后沉淀，取沉淀后上清液測定其相應(yīng)水質(zhì)指標，表明本實施例的摻雜紙粉污泥基生物炭對該廢水的CODCr、TN和TP去除率分別為53.8％、21.9％和95.9％，較單純采用市政污泥制成的污泥基生物炭分別提升了15.7％、5.4％和14.8％。
本實施例所述的市政污泥取自福州陣板污水處理廠。
實施例2
⑴將取回來的市政污泥(含水率80％)在自然條件下風干，然后放置烘箱于105℃烘去水分，直至恒重后取出冷卻，去除石塊等雜物，用破碎機破碎至4‐8mm，再經(jīng)研磨、過200目篩。紙粉原料曬干后經(jīng)專用設(shè)備破碎、研磨、過篩，成為200目的粉末紙粉。
⑵將過200目篩網(wǎng)的污泥和紙粉按3:2的比例各取90g和60g摻混均勻。
⑶將⑵混勻物料放入氣氛馬弗爐高溫熱解處理。先以150mL/min速率通入氮氣15min，然后開始升溫加熱，以15℃/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)冷卻得到高溫熱解產(chǎn)物。
⑷待高溫熱解產(chǎn)物冷卻至室溫后，用1M的鹽酸浸洗5min。
⑸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施例制備的摻雜紙粉的污泥基生物炭成品。
碘值測定：采用本實施例步驟所制備的污泥基生物炭，其碘值與比表面積由單純采用市政污泥制備的污泥基生物炭的253.7mg/g、205.3m2/g提高到445.2mg/g、412.3m2/g。
污水處理的應(yīng)用：稱取2g步驟⑸所得成品，投入裝有1L機電拋光工序的含磷廢水中，攪拌反應(yīng)后沉淀，取沉淀后上清液測定其相應(yīng)水質(zhì)指標，表明本實施例的摻雜紙粉污泥基生物炭對該廢水的CODCr、TN和TP去除率分別為48.5％、20.8％和93.6％，較單純采用市政污泥制成的污泥基生物炭分別提升了11.1％、4.5％和12.9％。
本實施例所述的市政污泥取自福州陣板污水處理廠。
實施例3
⑴將取回來的市政污泥(含水率74％)在自然條件下風干，然后放置烘箱于105℃烘去水分，直至恒重后取出冷卻，去除石塊等雜物，用破碎機破碎至4‐8mm，再經(jīng)研磨、過200目篩。紙粉原料曬干后經(jīng)專用設(shè)備破碎、研磨、過篩，成為200目的粉末紙粉。
⑵將過200目篩網(wǎng)的污泥和紙粉按5:1的比例各取100g和20g摻混均勻。
⑶將⑵混勻物料放入氣氛馬弗爐高溫熱解處理。先以100mL/min速率通入氮氣15min，然后開始升溫加熱，以20℃/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)冷卻得到高溫熱解產(chǎn)物。
⑷待高溫熱解產(chǎn)物冷卻至室溫后，用1M的鹽酸浸洗5min。
⑸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施例制備的摻雜紙粉的污泥基生物炭成品。
碘值測定：采用本實施例步驟所制備的污泥基生物炭，其碘值與比表面積由單純采用市政污泥制備的污泥基生物炭的215.2mg/g、163.3m2/g，提高到378.5mg/g、338.3m2/g。
污水處理的應(yīng)用：稱取2g步驟⑸所得成品，投入裝有1L機電拋光工序的含磷廢水中，攪拌反應(yīng)后沉淀，取沉淀后上清液測定其相應(yīng)水質(zhì)指標，表明本實施例的摻雜紙粉污泥基生物炭對該廢水的CODCr、TN和TP去除率分別為44.1％、18.3％和86.4％，較單純采用市政污泥制成的污泥基生物炭分別提升了10.1％、4.2％和11.2％。
本實施例所述的市政污泥取自福州陣板污水處理廠。