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中科院 汪印:城市污泥热解制备生物炭及其用途拓展研发 来源:中国给水排水 cnww1985

添加时间:2020/01/24
 


陈述人:我国科学院城市环境研讨所  汪印 教授 博导

 来历:我国给水排水 cnww1985
汪印:各位同仁咱们好,我来自我国科学院城市环境研讨所,我给各位陈述的标题是“城市环亚ag88官网污泥热解制备生物炭及其用处拓宽的研制”。

我国城市污泥产值在以每年约10%的速度增加,尽管我国家各个地方的城市污泥性质差异较大,但终究资源化运用处径是未来开展的必然趋势。在这儿,咱们提出把污泥高效脱水、热解炭化制备生物炭作为未来的研讨方向。污泥处理处置有两个瓶颈问题,第一个是怎么高效脱水,第二个是脱水之后的泥怎么办,这儿边咱们形成了两个根底立异的工艺,第一种脱水咱们是运用的水热脱水预处理联合板框压滤,把污泥的含水率一次性下降到40%以下,脱水后的污泥经过外热式热解炭化制成生物炭,它有许多的用处,后面会逐个介绍,如生物炭基肥料、土壤改良剂等等。第二种工艺是咱们开发了一种高液压机械脱水,它的压力能够到达200吨,在增加少数石灰的情况下能够把含水率从80%降到50%、乃至能够到达40%以下,脱水后的污泥相同是经过热解炭化制成生物炭。咱们也获得了这方面的发明专利授权:一种污泥制备炭资料的办法(ZL201310335118.5)。

关于污泥热解炭化的技能优势,我在这儿只着重两点,第一点污泥热解对重金属的安稳固化有十分好的作用,能够使污泥中的重金属存在形状变得愈加安稳,在后续运用的时分下降其对环境的影响危险;第二点污泥中的抗生素问题,许多人还没有重视,也有一部分人重视。经过传统的堆肥技能处理,不能百分之百的把污泥中抗生素分化掉,还有少部分残留在堆肥肥猜中,而经过热解的方法能够把抗生素彻底分化掉,这样为污泥、生物炭等供给了十分好的安全运用处径。

咱们的研制是在我国科学院和国家科技部的大力支持下进行的,经过试验室研讨和中试验证,前后经过了五六年的时刻。下面我简要向各位陈述一下部分研制效果。污泥制备生物炭的意图之一是把污泥中的氮磷钾等营养元素保留在污泥炭中,以致于它运用到园林绿化、作物栽培等方面。在整个处理过程中,氮磷钾怎么搬迁转化,咱们做了一个概括,便是跟着热解温度的升高,污泥生物炭中的总氮含量跟着下降,在600℃的温度下氮含量下降到60wt%,并且氮的存在形状也跟着热解温度改动。第二个便是磷资源,磷在咱们的热解处理过程中基本上没有任何的损耗,仍是保留在了污泥炭傍边,仅仅它的存在形状有所改动。钾资源和磷比较类似,基本上在600℃以下悉数残留在污泥炭傍边。那么以上氮磷钾资源的搬迁转化行为就为污泥炭作为植物营养元素的运用供给了很好的前提条件。别的咱们比较重视的是重金属的问题。依照规范,咱们把重金属的存在形状分为四种形状,即弱酸提取态,可复原态,可氧化态及残渣态。效果发现,经过脱水和热解之后,污泥中重金属Cu、Zn、Cr、Ni、Pb首要富集在生物炭中,并且以残渣态和氧化态为主,浸出性很低,安全性好,为它的后期安全运用供给了一个有利的保证。方才讲到了抗生素的问题,咱们这儿边专门针对氟喹诺酮类、四环素类和磺胺类 3 类典型抗生素的代表环丙沙星、土霉素、磺胺二甲嘧啶做了体系研讨,效果发现要想把这几类抗生素彻底分化,所需求的温度必须在600℃左右。所以经过咱们这种工艺的处置,抗生素的问题也能够得到彻底的处理。

那么污泥生物炭是咱们重视的一个方向,这是生物炭与微生物的相互作用以及生物炭的环境功用影响机理方面的总述陈述(X. Zhu et al., Environmental Pollution, 2017, 227 : 98-115),里边有详细的论述,这这儿就不展开了。咱们详细做了以下生物炭的用处开发作业,比方说用污泥炭作为种苗基质的研讨,分别对黄瓜、西红柿、包菜、辣椒、水稻的种苗进行了育苗试验,发现增加污泥生物炭的基质的种苗根系比对照组兴旺,后期的果实产值也增加许多,原因是生物炭的输入能够进步育苗基质中pH及有机质含量,改进土壤理化性质。将污泥生物炭作为炭基肥料的运用也分别对西红柿、小白菜、水稻栽培进行了测验,发现污泥炭可增加西红柿的产值、有用下降土壤的PAHs含量、并削减土壤中的重金属进入果实,污泥炭相同促进小白菜地上和地下部分的产值。在湖南水稻田间试验测验标明,污泥生物炭对重金属Cd、Cu和Zn的有用态均具有显着的下降作用,一起它能够进步水稻生物量的产值,也便是进步了水稻的产值。专门针对Cd的含量做了剖析,效果标明Cd进入大米谷粒中的含量显着下降。那么作为炭基肥料,选用EDI和HQ两项目标来点评污泥生物炭栽培水稻的安全性,比方说Cd和Cu用这个目标衡量,与没有增加污泥生物炭的比较,关于这两种毒性目标的下降十分显着,这证明污泥生物炭或许其它生物炭有利于进步栽培作物等的安全性。咱们也把污泥炭作为吸附剂来拓宽其用处,现在污水厂排水中的磷仍是超支,咱们把它进行改性,作为吸附剂来下降排水中磷含量的意图。效果标明,咱们改性的污泥炭对磷的吸附作用很好,吸附才能十分强,到达10 mg- P/g-以上。一起这个污泥炭自身含有许多的铁、铝、硅等元素,和黏土的含量类似,经过研制作为修建陶粒的质料,效果证明彻底可行,并且这种陶粒还有很好的吸附液体中污染物的才能,比方说对废水中的环丙沙星去除率到达95%。

在前面的根底性研讨根底上,咱们首要建立了小型的20吨/日的演示工程,整体工艺路途是水热脱水耦合热解炭化,现场就在厦门市污水厂,厦门市水务集团对咱们供给了很大的协助。在演示运转上,对前面咱们试验室研讨的从脱水到热解炭化过程中的氮磷钾搬迁转化行为得到了十分好的验证,作用比试验室在某种程度上更好。在现场咱们还建了一个大型的UASB厌氧反应器,对污泥水热脱水液的厌氧产沼气进行了测验,效果标明水利停留时刻为9天、产气量仍是比较高的,大概是270ml/g-COD的水平,沼气中的甲烷含量能够到达74%,比一般污泥厌氧的60%左右要高许多。咱们对这个工艺体系进行了一个物料平衡核算,含水率80%的污泥经过该工艺处理,最终的污泥炭产率不到10%、即原污泥的减量在90%以上。

方才讲了在中科院项意图支持下,咱们前期也对这个效果进行了一个评价,包含中科院、清华、浙大、厦大、厦门市水务等单位的专家、工程师,对咱们的研制效果给予了比较高的必定。到现在为止,该技能效果也在逐步的走向产业化运用阶段,咱们在2017年中标了厦门市岛外两万吨的污泥处置工程,经过技能运用答应的方法,由天津北方创业集团市政工程公司中标了天津青凝侯瘀泥填埋场生态修正项目,据了解在国内应该是最大的,整套设备现已建成了,这些是工艺参数和设备体系、厂区内的表面。本年咱们进入东北商场,和吉林润垚环境生物科技有限公司进行了协作处置吉林市的污泥,也包含进入浙江、西安等省市。

总归污泥处理处置的路途比较绵长,需求咱们共同努力才能为咱们国家处理这样一个比较急切的环境问题。从咱们这个视点来说,污泥的资源化是未来开展的重要方向。

以上便是我的陈述,谢谢咱们!

附陈述PPT






 

 

原标题:中科院 汪印:城市污泥热解制备生物炭及其用处拓宽研制




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