[发明专利]一种污泥水热腐殖酸生成调控及重金属钝化方法

说明书

本发明公开了一种污泥水热腐殖酸生成调控及重金属钝化方法，该方法将市政污泥和有机调理剂按质量比3～4:1，加入到水热反应釜中，用NaOH调节pH值并加水定容到反应容器的60～75％，在反应温度为220～260℃，反应压力为4～4.5MPa，停留时间为20～24h，将市政污泥转化为腐殖酸有机肥，同时钝化重金属降低其生物有效性；本发明通过有机调理剂，提高污泥水热腐殖酸产量，促进腐殖酸对重金属的吸附络合，具有简单实用、环保高效、工艺简单，成本低廉的优点，为污泥水热腐殖资源化利用提供科学理论依据。

技术领域

本发明属于环境工程固废资源化领域，具体涉及水热腐殖化条件下，有机调理剂提高污泥水热腐殖酸产量促进重金属钝化，具体为一种污泥水热腐殖酸调控生成及重金属钝化方法。

背景技术

随着城镇化和经济的发展，我国污泥产生量逐年增加。污泥中有机质含量丰富，富含氮磷等物质，常被称为“第二资源”。我国污泥处理处置要以资源化为手段，开发利用污泥中的能源与资源(有机质、氮磷等)，在实现污泥能源资源化利用的同时，确保污泥中污染物的稳定化或高效去除。

腐殖酸(腐植酸)是腐殖质的主要成分，广泛存在于自然界中，具有改良土壤、增效化肥、刺激生长等作用，属于绿色有机肥料。腐殖酸作为有机绿色肥料的研发使用，可以有效缓解现有土壤―化肥―植物之间的关系。污泥中的有机质转变为腐殖酸后富含氮磷，可以限制性地农用、园林绿化或土壤改良，从而实现污泥的资源化利用。

腐殖酸上含有丰富的羧基、酚羟基、醇羟基、醌基等官能团，可以与重金属离子通过吸附、交换、络合等方式形成有机金属络合物或吸附物，主要机理包括离子交换、官能团作用、熵效应等。腐殖酸对重金属的钝化，主要通过与重金属离子形成络合物，减少自由离子数量。污泥中含有较多重金属，腐殖酸对重金属具有钝化稳定的效果，可以在污泥资源化利用的同时，确保污泥中重金属的稳定性。

基于此，“污泥腐殖酸化”是一种较为理想的资源化利用手段。但是污泥本身的腐殖酸含量少，重金属钝化能力有限。因此，有效提高污泥腐殖酸产量，进一步降低重金属的环境风险，对于推进污泥的资源化利用具有重要意义。

腐殖酸包括天然腐殖酸和人造腐殖酸，人造腐殖酸的生成又包括生物作用(堆肥腐殖)和非生物作用(水热腐殖)两种形式。堆肥腐殖是有机质在微生物作用下的腐殖化过程，占地面积大、肥效低(腐殖质转化不完全)、堆肥时间长(一般都在20天以上)，除此之外堆肥过程易产生臭气滋生蚊虫等，这些问题限制了堆肥腐殖的广泛使用。不同于传统的堆肥腐殖，水热腐殖不需要微生物代谢，大部分碳不经过代谢直接结合生成腐殖酸，水热腐殖所需时间更短、占地更少，适合快速高效制取腐殖酸肥，但是污泥本身的有机质含量有限，水热腐殖酸产量有限，不能产业化应用。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种污泥水热腐殖酸生成调控及重金属钝化方法。基于腐殖酸木质素学说，本发明通过有机调理剂的添加，促进污泥中有机组分的降解，利用降解后的脂肪类、糖类及酚类等物质在高温高压下快速合成“水热腐殖酸”，促进重金属的钝化。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明公开了一种污泥水热腐殖酸生成调控及重金属钝化方法，将市政污泥转化为腐殖酸有机肥，同时钝化重金属降低其生物有效性，具体步骤如下：

将市政污泥和有机调理剂按质量比3～4:1，加入到水热反应釜中。用NaOH调节pH值，加水定容到反应容器的60～75％，在反应温度为220～260℃，反应压力为4～4.5MPa，进行水热腐殖反应20～24h，水热腐殖反应结束后，冷却离心分离，分别收集水热腐殖液(腐殖液有机肥)和水热腐殖残渣(重金属腐殖渣)。

市政污泥中的有机质比较丰富，挥发分含量工业分析值大于45％。

对市政污泥进行预处理，步骤如下：所述的市政污泥采用干污泥，将市政污泥烘干、破碎后，过35目分子筛。