本發明涉及一種污泥基生物炭，特別是涉及一種摻雜竹木粉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。
伴隨城鎮化進程，城鎮污水廠建設突飛猛進，市政污泥作為污水處理副產物的總量也急劇攀升，如果處置不當會造成環境的二次污染。污泥的處理處置已成為當今環境面臨的嚴峻問題。
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雜，所含碳量相對較低，因此單純用其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大大受限。
竹木粉是竹木料經粉碎研磨形成的粉末性顆粒物，主要成分是竹纖維、木纖維，化學成分為有機碳。摻入竹木粉到市政污泥中，可提高污泥的含碳量，使得制備的污泥基生物炭品質更好，吸附性能更佳。
本發明采取向污泥中摻雜竹木粉制備生物炭，提高污泥基生物炭的吸附性能，同時實現污泥和廢棄竹木料的資源化利用。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種摻雜竹木粉的污泥基生物炭的制備方法與應用，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用中的吸附去污能力。
本發明的目的是通過如下方案實現的：
1、原料準備
市政污泥在自然條件下風干，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。竹木料曬干后經專用設備破碎、研磨、過篩，成為200目的竹木粉。
2、制備步驟
⑴按1～3:1的重量份比例將摻好的市政污泥和竹木粉充分混合，備用。
⑵將步驟⑴的物料置入氣氛馬弗爐中高溫熱解，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高溫熱解產物。
⑶將步驟⑵得到高溫熱解產物用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5遍，再把濾上物放入烘箱于105℃烘干至恒重，最終獲得摻雜竹木粉的污泥基生物炭。
本發明的優點在于：
節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，使得市政污泥和廢棄竹木料變廢為寶，同時很大程度上提高污泥基生物炭的品質與污水處理性能。
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，再經研磨、過200目篩。竹木料曬干后經專用設備破碎、研磨、過篩，成為200目的粉末竹木粉。
⑵將過200目篩網的污泥和竹木粉按1:1的比例各取50g摻混均勻。
⑶將⑵摻混均勻的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高溫熱解產物。
⑷待高溫熱解產物冷卻至室溫后，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588.7mg/g、512.4m2/g。
污水處理的應用：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，攪拌反應后沉淀，取沉淀后上清液測定其相應水質指標，表明本實施例的摻雜竹木粉污泥基生物炭對該廢水的CODCr、TN和TP去除率分別為56.9％、23.9％和98.2％，較單純采用市政污泥制成的污泥基生物炭分別提升了18.8％、7.4％和17.1％。
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，再經研磨、過200目篩。竹木料曬干后經專用設備破碎、研磨、過篩，成為200目的粉末竹木粉。
⑵將過200目篩網的污泥和竹木粉按2:1的比例各取60g和30g摻混均勻。
⑶將⑵混勻的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。
⑷待高溫熱解產物冷卻至室溫后，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472.6mg/g、441.2m2/g。
污水處理的應用：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，攪拌反應后沉淀，取沉淀后上清液測定其相應水質指標，表明本實施例的摻雜竹木粉污泥基生物炭對該廢水的CODCr、TN和TP去除率分別為54.3％、22.6％和96.8％，較單純采用市政污泥制成的污泥基生物炭分別提升了17.9％、6.3％和16.1％。
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將取回來的市政污泥(含水率76％)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，再經研磨、過200目篩。竹木料曬干后經專用設備破碎、研磨、過篩，成為200目的粉末竹木粉。
⑵將過200目篩網的污泥和竹木粉按3:1的比例摻混均勻。
⑶將⑵混勻的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。
⑷待高溫熱解產物冷卻至室溫后，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408.5mg/g、354.5m2/g。
污水處理的應用：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，攪拌反應后沉淀，取沉淀后上清液測定其相應水質指標，表明本實施例的摻雜竹木粉污泥基生物炭對該廢水的CODCr、TN和TP去除率分別為50.6％、20.6％和91.9％，較單純采用市政污泥制成的污泥基生物炭分別提升了16.6％、6.5％和16.7％。
本實施例所述的市政污泥取自福州市城區某污水處理廠。