本發明涉及一種污泥基生物炭，特別是涉及一種餐廚垃圾為前驅體的污泥基生物炭制備方法。
背景技術：
生物炭是指生物質在缺氧條件下經高溫熱解后剩下的物質。生物炭具有較大的比表面積和多孔結構，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。
餐廚垃圾是食物殘余，含有大量有機成分，存在很大的環境風險和危害。經濟發展和生活水平提高的同時伴隨著餐廚垃圾產生量逐年增長，當前我國餐廚垃圾量已超過2萬t/d，迫切尋獲安全“出口”。
餐廚垃圾中含有大量的有機物，可作為制備生物炭的原材料。由于其所含成分復雜，制成的生物炭品質及性能較商業生物炭差距很大，其應用范圍與價值也受限制。
水處理常使用活性炭工藝，它的高效性為行業所公認。而污水或廢水處理對于所使用的活性炭要求品質不高，故利用含有有機成分廢棄物制得的生物炭可應用于污(廢)水處理領域。
本發明從“以廢治廢”的理念出發，利用餐廚垃圾來制備生物炭，應用于污(廢)水處理，并取得良好的成效。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種利用餐廚垃圾為前驅體的污泥基生物炭制備方法，該方法簡單，易操作，并可實現“以廢治廢”成效。
1、原料準備
市政污泥的底泥(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，再經研磨、過200目篩得底泥干粉。
將餐廚垃圾瀝水并除去大顆粒雜物，絞碎后調理成含水率80％的糊狀物，放入烘箱于105℃烘到恒重，破碎至4-8mm、研磨，過200目篩得到餐廚垃圾干粉。
2、制備步驟
⑴將過200目篩的底泥干粉浸泡在1-3mol/L的KOH中8-24h，過濾后濾渣置入烘箱于105℃烘去水分，直至恒重后取出冷卻。
⑵按1～5:1～2重量份比例的將污泥干粉和餐廚垃圾干粉充分混合，將混合物料置入氣氛馬弗爐中熱解，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，放在干燥器內冷卻得到熱解產物。
⑶將步驟⑵得到的熱解產物用1mol/L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5遍，直至濾液pH為7-8。再把濾上物放入烘箱于105℃烘干至恒重，最終獲得利用餐廚垃圾為前驅體的污泥基生物炭。
本發明用的餐廚垃圾是指酒店、餐館、食堂的所有餐廚剩余物。
本發明的優點在于：
從“廢物資源化”的理念出發，賦予了餐廚垃圾一種變廢為寶的新用途，利用其制成的生物炭應用于污(廢)水處理，并取得良好的經濟效益和環境效益。
具體實施方式
實施例1
⑴將市政污泥的底泥(含水率72％)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，再經研磨、過200目篩得底泥干粉。
將餐廚垃圾瀝水并除去大顆粒雜物，絞碎后調理成含水率80％的糊狀物，放入烘箱于105℃烘到恒重，破碎至4-8mm、研磨，過200目篩得到餐廚垃圾干粉；將過200目篩的餐廚垃圾干粉末浸泡在1mol/L的KOH中24h，過濾后濾渣置入烘箱于105℃烘去水分，直至恒重后取出冷卻。
⑵按1:1重量份比例的分別取50g污泥干粉和餐廚垃圾干粉充分混合，將混合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，關閉加熱系統使之自然降溫到80℃，取出物料放在干燥器內冷卻得到熱解產物。
⑶待熱解產物冷卻至室溫后，用1mol/L的鹽酸浸洗5min。
⑷濾去鹽酸，將濾渣用去離子水浸泡，攪拌清洗15min后過濾，重復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的所述的餐廚垃圾為前驅體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底泥基生物炭的碘值與比表面積分別是489.9mg/g、463.7m2/g。
用于含磷廢水處理：當投加量為1g/L時，本實施例制得的生物炭對TP濃度186mg/L的機電拋光工序含磷廢水處理，出水TP濃度6.51mg/L，TP去除率分別96.5％。
用于滲濾液預處理：當投加量為800mg/L時，本實施例制得的生物炭對主要水質指標：CODCr濃度3546mg/L、NH4+-N濃度867mg/L、TP濃度16.7mg/L的垃圾滲濾液預處理，上述三項指標的去除率分別79.3％、33.2％和96.7％。
本實施例所述的市政污泥取自福州市城區某污水處理廠。
實施例2
⑴將市政污泥的底泥(含水率78％)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，再經研磨、過200目篩得底泥干粉。
將餐廚垃圾瀝水并除去大顆粒雜物，絞碎后調理成含水率80％的糊狀物，放入烘箱于105℃烘到恒重，破碎至4-8mm、研磨，過200目篩得到餐廚垃圾干粉；
將過200目篩的餐廚垃圾干粉浸泡在2mol/L的KOH中16h，過濾后濾渣置入烘箱于105℃烘去水分，直至恒重后取出冷卻。
⑵按3:1重量份比例的分別取90g污泥干粉和30g餐廚垃圾干粉充分混合，將混合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500℃并保持該溫度2.5h，關閉加熱系統使之自然降溫到80℃，取出物料放在干燥器內冷卻得到高溫熱解產物。
⑶將高溫熱解產物冷卻至室溫后，用1mol/L的鹽酸浸洗5min。。
⑷濾去鹽酸，將濾渣用去離子水浸泡，攪拌清洗15min后過濾，重復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所述的餐廚垃圾為前驅體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底泥基生物炭的碘值與比表面積分別是526.2mg/g、503.5m2/g。
用于含磷廢水處理：當投加量為1g/L時，本實施例制得的生物炭對TP濃度186mg/L的機電拋光工序含磷廢水處理，出水TP濃度5.20mg/L，TP去除率分別97.2％。
用于滲濾液預處理：當投加量為800mg/L時，本實施例制得的生物炭對主要水質指標：CODCr濃度3546mg/L、NH4+-N濃度867mg/L、TP濃度16.7mg/L的垃圾滲濾液預處理，上述三項指標的去除率分別80.2％、33.4％和97.1％。
本實施例所述的市政污泥取自福州市城區某污水處理廠。
實施例3
⑴將市政污泥的底泥(含水率78％)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，再經研磨、過200目篩得底泥干粉。
將餐廚垃圾瀝水并除去大顆粒雜物，絞碎后調理成含水率80％的糊狀物，放入烘箱于105℃烘到恒重，破碎至4-8mm、研磨，過200目篩得到餐廚垃圾干粉。
將過200目篩的餐廚垃圾干粉浸泡在3mol/L的KOH中8h，過濾后濾渣置入烘箱于105℃烘去水分，直至恒重后取出冷卻。
⑵按5:2重量份比例的分別取100g污泥干粉和40g餐廚垃圾干粉充分混合，將混合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600℃并保持該溫度2h，關閉加熱系統使之自然降溫到80℃，取出物料放在干燥器內冷卻。
⑶待熱解后的產品降冷卻至室溫后，用1M的鹽酸浸洗5min。。
⑷濾去鹽酸，將濾渣用去離子水浸泡，攪拌清洗15min后過濾，重復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的成品。
碘值測定：采用本實施例步驟所制備的底泥基生物炭的碘值與比表面積分別是349.9mg/g、362.8m2/g。
用于含磷廢水處理：當投加量為1g/L時，本實施例制得的生物炭對TP濃度186mg/L的機電拋光工序含磷廢水處理，出水TP濃度11.90mg/L，TP去除率分別93.6％。
用于滲濾液預處理：當投加量為800mg/L時，本實施例制得的生物炭對主要水質指標：CODCr濃度3546mg/L、NH4+-N濃度867mg/L、TP濃度16.7mg/L的垃圾滲濾液預處理，上述三項指標的去除率分別73.4％、30.8％和90.3％。
本實施例所述的市政污泥取自福州市城區某污水處理廠。