一种利用煤灰、煤渣和生物污泥制备有机营养土的方法与流程

本发明涉及城市生活污泥以及燃煤产物的资源化利用，具体为一种利用煤灰、煤渣和生物污泥制备有机营养土的方法。

背景技术：

1、煤炭是世界上储量最大、分布范围最广的一种化石能源，在工业用煤、民用用煤等领域有着广泛的应用，其中粉煤灰、燃煤炉渣、气化粗渣和气化细渣作为燃煤产物，难以处理，堆积严重，现有利用煤渣应用于建工建材、环保、生态、化工等领域，但其综合利用率较低、难度大、处理成本高、大多停留在实验室阶段，尚未大规模应用，现有燃煤产物的处理方式主要是堆积和填埋，这不仅会产生大量粉尘、刺激性气体，还会造成土壤、空气、土地、水体资源的污染，甚至会严重危害人的身体健康和动植物生存。

2、其中粉煤灰是在燃煤过程中，从烟气中捕获的细小的固体颗粒，呈灰白色或黑色的粉状球形颗粒，颜色越深，粒度越细，含碳量越大，呈现多孔球形结构，具有较好的渗透性，作为大宗工业固废单一污染源之一，对环境的污染较为严重，粉煤灰是在燃煤过程中，从烟气中捕获的细小的固体颗粒，粒径在1μm-50μm之间，呈灰白色或黑色的粉状球形颗粒，颜色越深，粒度越细，含碳量越大，比表面积为1500-3600cm2/g，平均比重为2.1g/cm3[4-8]，呈现多孔球形结构，具有较好的渗透性。就目前及今后相当长的一段时期内，煤粉燃烧发电仍是电力供应的主体，因此积极推动粉煤灰的高效综合利用，开拓其高附加值利用新途径，可以有效解决粉煤灰带来的环境污染。

3、其中，燃煤炉渣是煤炭燃烧后从炉底排出的一种固体废弃物，呈黑灰色的不规则颗粒状态或者不均匀块状，含碳量一般在15％左右，具有较大的吸水性、床层孔隙率，由于其比表面积较大、表面孔隙结构较为发达，导致煤基灰/渣在资源化或深加工高附加值利用中存在脱水困难这一问题，影响后续资源化利用效率。

4、城市生活污泥表面呈黑色或黑褐色，黏滞状，颗粒粒径为100μm左右，比重约为0.8g/cm3，污泥含水率为60％—70％时为黏胶状，小于50％时为黏土状，干化后呈比较坚硬的固体，不易破碎，分散困难，是一种塑性很强的囊状物，目前城市生活污泥处理技术主要包括：

5、污泥填埋：操作简单，适应性强，但是占地面积大、投资费用高，渗滤液对土壤及地下水造成了严重的二次污染；

6、污泥焚烧：污泥中含有一定量的有机组分，脱水干燥后的污泥可通过焚烧处理，从而实现有机物碳化、能量回收，杀死病原菌，最大限度降低污泥体积的目的，污泥焚烧主要分为两大类：一是将脱水污泥直接焚烧，直接焚烧需要掺入大量的煤或油等辅助燃料，运行成本高，燃烧效率和热效率均较低；二是先将脱水污泥低温干化后再焚烧，无需添加辅助燃料，但污泥焚烧的处理设施投资大，处理费用高，焚烧过程容易产生二噁英等有毒物质，对生态环境造成二次污染；

7、污泥投海：作为最简单的污泥处置方式，且投资费用相对较低，但是会造成严重的海洋污染；

8、污泥制肥：污泥作为肥料有两种使用方式，一种是直接使用：污泥直接使用时一般施用与园林绿地，但是污泥直接使用会造成卫生条件变差，容易引起大面积的蚊蝇，影响园林美观，如过量使用还会造成地下水的污染以及对树木造成损伤；另一种是间接使用：由于污泥体积大，往往运输成本高，污泥一般是处理后再施用，目前堆肥技术较为普遍，经过处理后，可以增加肥效，同时也可大量减少有害物质。

9、又如申请号为cn115784561a所述的生活污泥一分钟制有机营养土，通过添加吸附剂、生石灰、还原性铁粉、磁铁矿等物质，将污泥制备成有机营养土，其中需要将生石灰、还原性铁粉、磁铁矿进行加热还原，其温度为250-300℃。

10、基于对上述资料的检索，可以看出现有生活污泥处理困难，并且燃煤产物堆积严重，难以进行资源化利用，为此，特提出一种利用煤灰、煤渣和生物污泥制备有机营养土的方法，实现对生活污泥高效处理的同时，实现燃煤产物的资源化利用。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用煤灰、煤渣和生物污泥制备有机营养土的方法，解决了上述背景技术中提到的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种利用煤灰、煤渣和生物污泥制备有机营养土的方法，具体包括以下步骤：

3、步骤一、污泥处理剂制备：将燃煤产物与含萜类物质按照预设质量比混合均匀后，获取污泥处理剂；

4、步骤二、有机营养土制备：向生活污泥中加入污泥处理剂，一同倒入卧式螺旋搅拌机中搅拌3min—10min后，获取有机营养土。

5、本发明进一步设置为：所述步骤一中的燃煤产物包括燃煤灰和燃煤渣。

6、本发明进一步设置为：所述步骤一中的含萜类物质为沙地柏和侧柏的园林废弃物，并且园林废弃物研磨至50目左右即可。

7、本发明进一步设置为：所述步骤一中燃煤产物和含萜类物质的预设质量比为19:1。

8、本发明进一步设置为：所述步骤二中生活污泥和污泥处理剂的质量比为：1:1。

9、其中，生活污泥成分复杂，水分子与数百种物质的理化作用造成了其与油性物质和金属元素分子混合，相互包裹呈一种塑性很强的囊状物，常规条件下很难实现资源化利用，其中难以打破的囊状物的包裹力主要是由高密度的氢键造成的，而含萜类物质是一种典型的含醌型官能团的芳香族化合物，醌型官能团有很强的穿透力，可快速与氢键结合，使得生活污泥中的水分形成自由水，有效打破了污泥的囊状结构。

10、其中，燃煤灰和燃煤渣中含有氧化钙，氧化钙具有很好的还原性，与含萜类物质进行混合，可以迅速打破生活污泥的囊状结构，可使得污泥中的结合水形成自由水，进而被吸附，形成有机营养土，实现污泥的资源化利用，并且由于砷和汞具备三相性，氧化钙在与生活污泥反应过程中可以使砷和汞升华，从污泥中溢出。

11、其中，燃煤灰和燃煤渣质地疏松，呈多孔结构，比表面积大，微粒含量高，具有优良的吸附性，且燃煤灰和燃煤渣水分含量极低，多以结构水呈现，在与污泥混合处理过程中，可大幅度降低产物中的水分含量，同时燃煤灰和燃煤渣中含有磷、氮、钾等植物生长所需要的营养元素，以及硼、锌、锰、铁等促进农作物产量的微量元素。

12、本发明提供了一种利用煤灰、煤渣和生物污泥制备有机营养土的方法。具备以下有益效果：

13、本发的明生活污泥是生活污水经过两次曝气处理的产物，是发酵产物，通过利用燃煤灰和燃煤渣与含萜类物质进行污泥处理剂的制备，并且直接加入生活污泥中进行搅拌就可以直接产出有机营养土，不用进行污泥发酵过程和污泥的压滤与烘干过程，即可获取含水量处于30％以下有机营养土，操作简单，生产迅速，为燃煤灰、燃煤渣和生活污泥的资源化处理提供高效便捷的支持，同时本发明具体是取消了污泥资源化利用的两个过程，一是发酵过程，节约了大量的时间和空间(北方地区冬季由于温度低不能发酵，南方地区由于连续发酵，造成了空气污染)，其机理是生活污泥是生活污水经过两次曝气(好气和厌气)处理的产物，是发酵产物，本发明加入的碳基物质也是发酵过得物质，不存在二次发酵。二是取消了污泥的压滤干化和烘干过程，污泥含水量小于80％，燃煤灰/渣含水量均小于5％(其水分大多以结构水成分呈现)，污泥与污泥处理剂1:1混合后，再加上螺旋搅拌过程，水分很快的降低到30％以下，面对大量的污泥以及燃煤灰/渣，这一方法可以快速实现资源化、产业化。