公布日：2023.09.05

申請日：2023.06.02

分類號：C02F11/00(2006.01)I;B01J20/20(2006.01)I;B01J20/02(2006.01)I;C02F1/28(2023.01)I;C02F3/00(2023.01)I;B01D39/06(2006.01)I;C02F101/30(2006.01)N;

C02F101/20(2006.01)N

摘要

本發明公開了一種利用污泥生物炭控制鋼渣堿性釋放并資源化利用的方法及其制品和應用，屬于融渣的處理技術領域。該方法包括如下步驟：(1)降低鋼渣的粒徑，篩分得到細化鋼渣顆粒；(2)市政污泥經干燥處理，隨后降低市政污泥的粒徑，篩分得到細化污泥顆粒；(3)所述細化污泥顆粒在無氧條件下經碳化處理，得到污泥生物炭；(4)將所述污泥生物炭與所述細化鋼渣顆粒混合均勻，控制鋼渣堿性釋放并資源化利用，得到堆填材料。該方法環境友好、反應條件簡單。堆填材料具有水體凈化作用，可作為過濾材料應用，為鋼渣的資源化利用又開辟了一條水環境治理的新道路。

權利要求書

1.一種利用污泥生物炭控制鋼渣堿性釋放并資源化利用的方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)降低鋼渣的粒徑，篩分得到細化鋼渣顆粒；(2)市政污泥經干燥處理，隨后降低市政污泥的粒徑，篩分得到細化污泥顆粒；(3)所述細化污泥顆粒在無氧條件下經碳化處理，得到污泥生物炭；(4)將所述污泥生物炭與所述細化鋼渣顆粒混合均勻，控制鋼渣堿性釋放并資源化利用，得到堆填材料。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟(1)中，篩分后所述細化鋼渣顆粒的粒徑位于0.5～50mm之間。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟(2)中，所述干燥處理的溫度為40～120℃。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟(2)中，篩分后所述細化污泥顆粒的粒徑位于0.5～10mm之間。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟(3)中，所述碳化處理的溫度為250～500℃，處理時間為0.1～10h。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟(4)中，所述污泥生物炭與所述細化鋼渣顆粒的質量比為0.1～3：1。

7.一種堆填材料，其特征在于：采用如權利要求1～6任一項所述的方法制成。

8.一種根據權利要求7所述的堆填材料作為過濾材料在凈化水體中的應用。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，在本發明的第一方面，提供了一種環境友好、反應條件簡單的利用污泥生物炭控制鋼渣堿性釋放并資源化利用的方法，包括如下步驟：

(1)降低鋼渣的粒徑，篩分得到細化鋼渣顆粒；

(2)市政污泥經干燥處理，隨后降低市政污泥的粒徑，篩分得到細化污泥顆粒；

(3)所述細化污泥顆粒在無氧條件下經碳化處理，得到污泥生物炭；

(4)將所述污泥生物炭與所述細化鋼渣顆粒混合均勻，控制鋼渣堿性釋放并資源化利用，得到堆填材料。

市政污泥作為一種固廢物，通過碳化處理后，其中的有機物得到有效穩定化和資源化利用，同時還能夠降低污泥體積，減少對土地和環境的占用。市政污泥碳化處理后呈酸性，選用酸性污泥生物炭與鋼渣混合，控制鋼渣的堿性。該控制鋼渣堿性釋放的方法價格低廉、環境友好、反應條件簡單，既可以實現對污泥的資源化利用，又可有效中和鋼渣中的堿性物質，實現鋼渣的改性，便于后續作為水生態材料的處理。

優選的，所述步驟(1)中，篩分后所述細化鋼渣顆粒的粒徑位于0.5～50mm之間。

進一步優選的，篩分后所述細化鋼渣顆粒的粒徑位于3～10mm之間。

優選的，所述步驟(2)中，所述干燥處理的溫度為40～120℃。

優選的，所述步驟(2)中，篩分后所述細化污泥顆粒的粒徑位于0.5～10mm之間。

優選的，所述步驟(3)中，所述碳化處理的溫度為250～500℃，處理時間為0.1～10h。

進一步優選的，所述碳化處理的溫度為250～300℃，處理時間為3～5h。

通過控制碳化的溫度與時間，以達到控制污泥生物炭的酸堿性。在進一步優選條件下，可以使污泥生物炭的酸性達到以鋼渣最佳的適配范圍。

優選的，所述步驟(4)中，所述污泥生物炭與所述細化鋼渣顆粒的質量比為0.1～3：1。

進一步優選的，所述污泥生物炭與所述細化鋼渣顆粒的質量比為0.5～2：1。

在本發明的第二方面，提供了一種對水體有良好凈化作用的堆填材料，所述堆填材料采用本發明第一方面提供的方法制成。

在本發明的第三方面，提供了本發明第二方面的堆填材料作為過濾材料在凈化水體中的應用。

與現有技術相比，本發明具有以下優點和有益效果：

本發明提供了一種利用污泥生物炭控制鋼渣堿性釋放并資源化利用的方法，該方法環境友好、反應條件簡單。本發明方法選擇市政污泥制備污泥生物炭，通過碳化處理使污泥的體積減小，有害物質減少，對環境的危害大幅降低，成為一種資源化利用材料。污泥生物炭呈酸性，采用污泥生物炭作為鋼渣的中和劑，不僅能夠中和鋼渣中的堿性物質，其疏松多孔的結構以及其化學性能導致污泥生物炭有較強的吸附能力，能吸附部分有機物、重金屬等污染物質，既實現了對污泥的處置以及資源化利用，又能控制鋼渣的堿性，降低鋼渣中游離的氧化鈣對環境的影響。

本發明提供了一種堆填材料，堆填材料中包括污泥生物炭，具有微生物生長所需的良好條件，能提供充足的碳源，污泥生物炭降低鋼渣的堿性后，極大程度上地提升了鋼渣作為微生物掛膜載體的可能性，二者的混合物很大程度上提升了鋼渣對于水體凈化的作用。

本發明還提供了堆填材料作為過濾材料在凈化水體中的應用，為鋼渣的資源化利用又開辟了一條水環境治理的新道路。

（發明人：鐘華;王浚懿;常劍波）