專利名稱：一種炭化湖泊底泥制備土壤改良劑的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及湖泊底泥的資源化利用，特別是涉及對湖泊底泥進行炭化處理制備土
壤改良劑的方法。
背景技術：
我國由于長期施用化肥，造成很多土地板結，土壤中所含的營養(yǎng)成分大量流失，以
至土地日益貧瘠，產量急劇下降，為了保持產量，又不得不施用更多的化肥，更多化肥的施
用，造成土壤狀況的進一步惡化，致使生產出來的產品有毒有害元素超標。 湖泊底泥通常是黏土、泥沙、有機質及各種礦物的混合物經過長時間物理、化學及
生物等作用及水體傳輸而沉積于水體底部所形成。表面0至15公分厚之底泥稱表層底泥
(Surface sediment)，超過15公分厚之底泥稱為深層底泥(De印sediment)。近年來，隨著
工農業(yè)的發(fā)展，湖泊水體受到不同程度的污染，水體中的污染物富集于底泥中，又使底泥受
到污染。 湖泊底泥是污染物的匯湖泊底泥是排入湖泊水系的各種污染物主要歸宿場所之 一，通過大氣沉降，廢水排放、雨水淋溶與沖刷等各種方式，大量的污染物進入湖泊水體，其 中一部分沉積到底泥中并逐漸富集，使底泥受到污染；同時底泥又是污染物的源底泥中 的污染物通過與上覆水體間的物理、化學和生物交換作用，累積于底泥中的各類無機和有 機污染物在一定條件下可重新釋放出來，污染上覆水體。 為了控制湖泊的內源污染，我國許多地方都有計劃地對湖泊進行清淤疏挖。疏挖 出來的大量湖泊底泥堆放在岸邊或固定的堆放場，不僅占用土地，而且存在二次污染隱患。 如何將產量巨大、成分復雜的湖泊底泥經過科學處理，使其穩(wěn)定化、減量化、無害化、資源 化，已成為一個亟待解決的環(huán)境問題。 湖泊底泥含有大量的有機質，同時還含有N、 P等營養(yǎng)鹽，為炭化處理制取土壤 改良劑提供了一定的條件。以滇池底泥為例，底泥中碳含量為20.8 26.7%，氫含量為 1. 9 2. 5 % ，氧含量為12. 6 16. 8 % ，總氮含量為0. 6 2. 4 % ，總磷含量為0. 04 0. 40 % 。
在公開號為CN101066898A的專利文獻中公布了一種利用城市污泥制備有機土壤 改良劑的方法。該發(fā)明主要是采用堆肥法，所用的原料組成按重量比如下城市生活污水濃 縮的脫水污泥53 72%，有機農副產品廢棄物4 18%，無機輔料2 15%;肥料平衡劑1 5%， 微生物復合菌組0.5 2%。堆制方法是(l)對所述城市脫水污泥、有機農副產品廢棄物 和無機輔料，通過微生物酵母菌進行一次發(fā)酵，進行無害化，有效化處理；(2)對一次發(fā)酵 的物料進行微生物菌劑接種二次堆腐；(3)將上述半成品原料篩分包裝制成有機土壤改良 劑。本發(fā)明以有機物為原料，營養(yǎng)成分高，能改善土壤理化結構，改善農產品品質，提高土壤 綜合肥力水平。此方法存在的不足主要是生產過程較復雜，周期較長(10 21天)。
在公開號為CN101412037A的專利文獻中公布了一種物化污泥優(yōu)化土壤的方法。 物化污泥即經物理化學方法處理過的污泥，呈堿性。該發(fā)明是采用物化污泥與加工過的酸 性土 (10份劣質土 +1份硫酸亞鐵)混合(比例為1 : 1)，鋪入地面(50cm左右)，放水澆
3灌反應后，污泥中重金屬六價鉻還原為三價鉻，劣質土與污泥混合反應后成淤泥狀、中性，瀝水后土質疏松、不板結、肥沃，變成可種植水稻和蔬菜的優(yōu)質土壤。本發(fā)明可大批量處理污泥、大面積改良土壤。此方法實施過程中需購置挖掘機及混料設備，工程量較大，成本較高，實際應用中存在不便。 綜上所述，湖泊底泥中有機質及氮磷含量很高，特別是富營養(yǎng)化的湖泊底泥，同時，我國有許多土地因為不合理的利用而變得較為貧瘠，如果能將這些存在二次污染隱患
的湖泊底泥通過處理變成土壤改良劑，即可為湖泊底泥的處理提供出路，又可變廢為寶，取得環(huán)境與經濟雙贏的效果。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種利用炭化技術以湖泊底泥為主要原料制取能改善土壤
理化性質的一種炭粒，實現(xiàn)湖泊底泥的資源化利用。 本發(fā)明的機理在無氧條件下，對干燥的湖泊底泥進行高溫加熱，在干餾和熱分解的作用下，將有機物轉化為水蒸氣、不凝性氣體和炭。它的產物只有氣、固兩相，炭化過程為還原反應。
本發(fā)明的技術方案將底泥烘干后裝入炭化爐，通入水蒸汽做保護氣，加熱至一定
溫度炭化一定時間，得到可用作土壤改良劑的固體炭化產物。
本發(fā)明的方法按以下步驟完成 (1)取湖泊底泥脫水至含水率35%左右，進入造粒裝置制成直徑為2 3mm的底泥粒，然后再放入烘箱中烘干至含水率為10 15%。 (2)烘干后的底泥粒放入炭化爐中，通入水蒸汽置換爐內空氣并繼續(xù)通入做保護氣。 (3)以10 20 °C /min的升溫速率升溫至400 500 °C進行炭化反應，停留時間50 70min，然后自然冷卻至室溫。 本發(fā)明的優(yōu)點是(l)現(xiàn)今我國大部分湖泊都存在不同程度的富營養(yǎng)化現(xiàn)象，湖泊底泥是水體污染物的匯，又是水體污染物的源，底泥的合理處置成了研究的熱點。本發(fā)明對湖泊底泥進行炭化處理，可制得性能良好的土壤改良劑，為湖泊底泥的資源化、無害化、減量化利用提供了途徑；(2)底泥中的各種致病菌、病毒等有害微生物在炭化的高溫過程中被有效地去除，消除了對人體健康的潛在危害；(3)炭化過程使重金屬鈍化，有效地控制了重金屬的污染。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式
下面以實例進一步說明本發(fā)明的實質內容，但本發(fā)明的內容并不限于此。
以滇池底泥為例，先將底泥脫水至含水率33 37%，進入造粒裝置制成直徑為2 3mm的底泥粒，然后再放入烘箱中烘干至含水率為10 15%。
實施例1
取一定量經造粒干燥處理的滇池底泥，放入炭化爐中，通入水蒸汽置換爐內空氣并繼續(xù)通入做保護氣，以10°C /min的升溫速率升溫至40(TC，炭化60min，自然冷卻至室溫。制得的固體炭粒有機質含量為31X，pH為7. 8，總養(yǎng)分(N+P205+K20) 3. 6%，最大涵養(yǎng)水能力(Maximum water holding capacity)為55% ，重金屬含量均未超標，可明顯改善土壤的通透性及涵水能力，并可提供一定的養(yǎng)分。
實施例2 取一定量經造粒干燥處理的滇池底泥，放入炭化爐中，通入水蒸汽置換爐內空氣并繼續(xù)通入做保護氣，以15°C /min的升溫速率升溫至45(TC，炭化60min，自然冷卻至室溫。制得的固體炭粒有機質含量為30. 5X，pH為7. 7，總養(yǎng)分(N+P205+K20) 3. 6%，最大涵養(yǎng)水能力為57%，重金屬含量均未超標，可明顯改善土壤的通透性及涵水能力，并可提供一定的養(yǎng)分。 實施例3 取一定量經造粒干燥處理的滇池底泥，放入炭化爐中，通入水蒸汽置換爐內空氣并繼續(xù)通入做保護氣，以20°C /min的升溫速率升溫至500°C ，炭化60min，自然冷卻至室溫。制得的固體炭粒有機質含量為29%， pH為7.6，總養(yǎng)分^+^05+1(20)3.6%，最大涵養(yǎng)水能力為58%，重金屬含量均未超標，可明顯改善土壤的通透性及涵水能力，并可提供一定的養(yǎng)分。
權利要求
一種炭化湖泊底泥制備土壤改良劑的方法，其特征在于含有以下步驟(1)取湖泊底泥脫水至含水率33～37％，進入造粒裝置制成直徑為2~3mm的底泥粒，然后再放入烘箱中烘干至含水率為10~15％；(2)烘干后的底泥粒放入炭化爐中，通入水蒸汽置換爐內空氣并繼續(xù)通入做保護氣；(3)以10~20℃/min的升溫速率升溫至400~500℃進行炭化反應，停留時間50~70min，然后自然冷卻至室溫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種炭化湖泊底泥制備土壤改良劑的方法，具體步驟為(1)取湖泊底泥脫水至含水率35％左右，進入造粒裝置制成直徑為2~3mm的底泥粒，然后再放入烘箱中烘干至含水率為10~15％。(2)烘干后的底泥粒放入炭化爐中，通入水蒸汽置換爐內空氣并繼續(xù)通入做保護氣。(3)以10~20℃/min的升溫速率升溫至400~500℃進行炭化反應，停留時間50~70min，然后自然冷卻至室溫。本發(fā)明對湖泊底泥進行炭化處理，可制得性能良好的土壤改良劑，為湖泊底泥的資源化、無害化、減量化利用提供了途徑；底泥中的各種致病菌、病毒等有害微生物在炭化的高溫過程中被有效地去除，消除了對人體健康的潛在危害；炭化過程使重金屬鈍化，有效地控制了重金屬的污染。
文檔編號C10B53/00GK101747900SQ20091021835
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月14日 優(yōu)先權日2009年12月14日
發(fā)明者付廷棟, 任治忠, 劉夢雪, 李迎, 楊月紅, 舒敦濤, 趙健蓉 申請人:昆明理工大學