CN116636439A - 一种由污泥焚烧炉渣制备的绿化土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及污泥焚烧炉渣资源化技术领域，具体涉及一种由污泥焚烧炉渣制备的绿化土及其制备方法。本发明将市政污泥焚烧炉渣投加到厌氧消化后污泥离心脱水上清液中，调节pH至8.5～9，炉渣吸附上清液中的鸟粪石沉淀，得到富含氮磷缓释肥的市政污泥焚烧炉渣，而后，将富含氮磷缓释肥的市政污泥焚烧炉渣与园林土壤混合，制备成园林绿化土。本发明利用鸟粪石和市政污泥焚烧炉渣的特性以及其与土壤的相互作用，改变土壤的理化环境，提高土壤的生化活性和保水性能，促进炉渣养分的利用率和使用效果，促进园林绿化植物的生长，实现园林绿化种植基材肥力可持续性目的。
Description
技术领域
本发明涉及污泥焚烧炉渣资源化技术领域，具体涉及一种由污泥焚烧炉渣制备的绿化土及其制备方法。
背景技术
污泥焚烧技术具有彻底减容减重、彻底分解有毒有害物质、处理效率高、能源回收率高等优点，是国际上主流的城镇生活污泥处理处置工艺。国内城镇生活污泥焚烧起步较晚，当前主要大规模应用于江苏、浙江、上海等南方发达城市。随着技术发展的不断成熟和投资、运行成本的下降，污泥焚烧技术市场认可度及市场占有率逐渐升高，发展前景广阔。然而，城镇生活污泥焚烧后仍有干污泥重量40％～50％的灰渣。据统计，2018年仅上海市的污泥焚烧灰渣产生量已达到2.6万吨。随着污泥焚烧技术在国内的大规模推广应用，污泥焚烧灰渣产量也将急剧增长，大量的灰渣必须进行合理处理处置。
污泥焚烧灰渣包括飞灰和炉渣两部分，其中飞灰主要指烟气净化***收集的残渣，炉渣主要是从炉床直接排出的废渣。目前，国内一般将污泥焚烧飞灰从严按照危险废弃物处理，炉渣则按照一般固体废弃物处理。现有的炉渣处理处置方式主要包括露天堆放、卫生填埋和建材利用等。露天堆放容易对环境造成二次污染，卫生填埋需要占用大量土地资源，建材利用作为一种高附加值利用方式，国内外研究较为广泛，但是产品质量问题存在较大争议，且市场认可度较低。因此，现有的处理利用方式均无法满足对炉渣的彻底有效处理，亟需探索一种新的、更有效的炉渣处理利用方式。低成本、高附加值的处理利用方式也有利于进一步降低污泥焚烧成本，促进污泥焚烧技术的推广应用。
有研究表明，污泥焚烧炉渣中含有丰富的N、P、K等营养元素，虽然炉渣中存在一定含量的重金属，但其形态相比于污泥已经发生明显改变，植物有效态比例大幅下降，残渣态显著增加，迁移性、生物可利用性和环境风险均大大降低，这也是市政污泥焚烧后炉渣作为一般固废处理的主要原因。现有研究中，鲜有污泥焚烧炉渣用于草本种植的报道，因此，本研究将创新开展污泥焚烧炉渣种植草本试验，旨在探究污泥焚烧炉渣用于草本种植的可行性，为炉渣资源化利用探索新的出路。
发明内容
本发明的目的是提供一种由污泥焚烧炉渣制备的绿化土及其制备方法，以解决的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种由污泥焚烧炉渣制备的绿化土，其特征在于：所述的绿化土包括(0,15]区间体积份的富含氮磷缓释肥的市政污泥焚烧炉渣以及[85,100)区间体积份的园林土壤。
进一步地，所述的富含氮磷缓释肥的市政污泥焚烧炉渣由原始市政污泥焚烧炉渣吸附鸟粪石沉淀制成。
进一步地，所述的原始市政污泥焚烧炉渣粒径为3～5mm，pH值为6.0～7.0，热灼减率小于5％，炉渣密度为800～900g/cm3。
进一步地，所述的鸟粪石沉淀为厌氧消化后污泥离心脱水上清液调节pH至8.5～9后得到。
一种由污泥焚烧炉渣制备的绿化土的制备方法，包括以下步骤：
S1、将原始市政污泥焚烧炉渣投加到厌氧消化后污泥离心脱水上清液中，得到混合液；
S2、在搅拌的条件下调节S1中混合液的pH值；
S3、静置、沉淀、分离，得到富含氮磷缓释肥的市政污泥焚烧炉渣；
S4、将S3得到的富含氮磷缓释肥的市政污泥焚烧炉渣与园林土壤复配，即得到绿化土。
进一步地，所述的S1中原始市政污泥焚烧炉渣的生产焚烧***采用机械炉排炉，焚烧温度稳定维持在850～900℃，烟气停留时间2～5s。
进一步地，所述的S2中调节混合液的pH值为8.5～9。
进一步地，所述的S3中富含氮磷缓释肥的市政污泥焚烧炉渣中，全氮含量大于2g/kg，全磷含量大于1g/kg，有效磷含量大于40mg/kg，速效钾含量大于200mg/kg，速效氮含量大于150mg/kg。
进一步地，所述的S4中绿化土包括(0,15]区间体积份的富含氮磷缓释肥的市政污泥焚烧炉渣以及[85,100)区间体积份的园林土壤。
本发明的有益效果：
1、本发明以市政污泥焚烧炉渣作为主体原料，颗粒分布均匀，粒径组成良好，焚烧废渣和土壤形成的团簇结构，有利于提高土壤保水性能以及植物对水分的吸收，进而促进植物生长。
2、本发明所采用的焚烧炉渣中所含重金属总量及浸出浓度均低于相关环境质量标准，不存在环境风险，可安全使用。
3、本发明将吸附有鸟粪石的污泥焚烧废渣和土壤进行复配，显著提高了土壤中的植物营养成本氮磷钾等，提高了植物生长效果。
附图说明
图1是本发明绿化土制备流程示意图；
图2是本发明实施例1中播种后第37天不同掺渣量条件下的叶片生长高度；
图3是本发明实施例1中播种后第67天不同掺渣量条件下的叶片生长高度；
图4是本发明实施例1中播种后不同时间条件下所取土壤的含水率；
图5是本发明实施例2中播种后第37天不同掺渣量条件下的叶片生长高度；
图6是本发明实施例2中播种后第67天不同掺渣量条件下的叶片生长高度。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明制备流程为：
如图1所示，在市政污泥通过机械炉排炉进行焚烧，焚烧产生的原始市政污泥焚烧炉渣投加到厌氧消化后污泥离心上清液中，而后在搅拌的条件下调节pH，而后静置、沉淀、分离，得到富含氮磷缓释肥的市政污泥焚烧炉渣，将上述富含氮磷缓释肥的市政污泥焚烧炉渣与园林土壤进行复配，即可得到绿化土。
本发明原理为：
市政污泥焚烧炉渣中含有丰富的N、P、K等营养元素，虽然，炉渣中存在一定含量的重金属，但其形态相比于污泥已经发生明显改变，植物有效态比例大幅下降，残渣态显著增加，迁移性、生物可利用性和环境风险均大大降低，因此可以用来制备绿化种植土，为炉渣资源化利用探索新的出路。
将市政污泥通过机械炉排炉进行焚烧，过程中焚烧温度维持在850～900℃，烟气停留时间2～5s，即可得到原始市政污泥焚烧炉渣，该原始市政污泥焚烧炉渣粒径在3～5mm，pH值为6.0～7.0，热灼减率小于5％，炉渣密度为800～900g/cm3。
由于原始市政污泥焚烧炉渣中含有细密的渣孔，因此具有一定的吸附性能，同时为了增加原始市政污泥焚烧炉渣中的营养元素的含量，将原始市政污泥焚烧炉渣投加到厌氧消化后污泥离心脱水上清液中，过程中一方面实现了对厌氧消化后污泥离心脱水上清液的综合利用，另一方面也增加原始市政污泥焚烧炉渣中的营养元素的含量，过程中在搅拌的条件下，调节混合液的pH值偏碱性，实际操作中在8.5～9之间为宜，此时碱性条件下，混合液的中的N、P生成鸟粪石沉淀，并被原始市政污泥焚烧炉渣所吸附，经过静置、沉淀、分离等步骤后，得到富含氮磷缓释肥的市政污泥焚烧炉渣，经化验分析，该富含氮磷缓释肥的市政污泥焚烧炉渣中，全氮含量大于2g/kg，全磷含量大于1g/kg，有效磷含量大于40mg/kg，速效钾含量大于200mg/kg，速效氮含量大于150mg/kg。
将得到的富含氮磷缓释肥的市政污泥焚烧炉渣与园林土壤进行复配，即可达到所需的种植绿化土，该焚烧炉渣与园林土壤能够形成的团簇结构，有利于提高土壤保水性能以及植物对水分的吸收，进而促进植物生长，同时重金属总量及浸出浓度均低于相关环境质量标准，不存在环境风险，可安全使用。
实施例1
将某污水厂的市政污泥经过焚烧处理后，得到污泥焚烧废渣，而后将其投加到厌氧消化后污泥离心脱水上清液中，吸附上清液中鸟粪石沉淀，得到富含氮磷缓释肥的市政污泥焚烧炉渣。检测其中重金属含量及浸出浓度，均低于相关环境质量标准；检测其氮磷钾含量，均满足一级土壤养分含量标准，结果如下：
表1炉渣重金属元素含量检测值(单位：mg/kg)
表2炉渣养分含量表
试验在若干组1m*1m田块中进行，分别在土壤中掺入0％、10％、15％、20％、25％、30％、40％(体积比)的污泥焚烧废渣，充分混合后，将品种为四季青的草种播撒到田块内，并每隔一周浇一次水。试验中，分别在播种后第37天和67天对草本生长高度以及土壤含水率进行统计记录，试验结果如附图2-4所示。
如图2所示，在播种后第37天，随着污泥焚烧废渣掺入量的增加，叶片的平均高度基本呈先增加后降低的趋势，这说明了污泥焚烧废渣的掺入较无掺加的土壤对植物的生长效果要好，并在掺入量为0～25％时，均有益于四季青生长，当超过25％时，继续增加则对植物的生长呈现不利的态势。
如图3所示，在播种后第67天，叶片生长的总体态势基本保持不变，但结合附图4，可以看出污泥焚烧废渣掺入量在0～15％时，对土壤的含水率有着明显的改善，因此实际复配过程中污泥焚烧废渣的掺入量为0～15％为宜，既能保证土壤的含水率，并能够对植物生长起到良好的的促进作用。
实施例2
将某污水厂的市政污泥经过焚烧处理后，得到污泥焚烧废渣，而后将其投加到厌氧消化后污泥离心脱水上清液中，吸附上清液中鸟粪石沉淀，得到富含氮磷缓释肥的市政污泥焚烧炉渣。检测其中重金属含量及浸出浓度，均低于相关环境质量标准；检测其氮磷钾含量，均满足一级土壤养分含量标准，结果如下：
表3炉渣重金属元素含量检测值(单位：mg/kg)
表4炉渣养分含量表
试验在若干组1m*1m田块中进行，分别在土壤中掺入0％、10％、15％、20％、25％、30％、40％(体积比)的污泥焚烧废渣，充分混合后，将品种为百慕大的草种播撒到田块内，并每隔一周浇一次水，试验中，分别在播种后第37天和67天对草本生长高度进行统计记录，试验结果如附图5-6所示。
如附图5所示，在37天时，掺入量为0～25％时，对植物的生长略有影响，但影响不大，植物能健康的生长，而随着时间的延长，如图6所示，当第67天时，掺入量为0～15％时，植物均表现出了良好的生长态势，特别的当掺入量为10％时，效果最佳。
综合实施例1以及实施例2，可以看出，污泥焚烧废渣吸附厌氧消化后污泥离心脱水上清液中的鸟粪石后，其重金属含量以及氮磷钾含量均满足相关的标准，可以作为种植绿化土使用，并在和园林土壤复配的过程中，就那个实验探究，在掺入量为0～15％(体积比)时，能够保证植物良好的生长态势(促进或效果持平)，为污泥焚烧废渣的处理带来了新的出路。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种由污泥焚烧炉渣制备的绿化土，其特征在于：所述的绿化土包括(0,15]区间体积份的富含氮磷缓释肥的市政污泥焚烧炉渣以及[85,100)区间体积份的园林土壤。
2.根据权利要求1所述的一种由污泥焚烧炉渣制备的绿化土，其特征在于：所述的富含氮磷缓释肥的市政污泥焚烧炉渣由原始市政污泥焚烧炉渣吸附鸟粪石沉淀制成。
3.根据权利要求2所述的一种由污泥焚烧炉渣制备的绿化土，其特征在于：所述的原始市政污泥焚烧炉渣粒径为3～5mm，pH值为6.0～7.0，热灼减率小于5％，炉渣密度为800～900g/cm3。
4.根据权利要求2所述的一种由污泥焚烧炉渣制备的绿化土，其特征在于：所述的鸟粪石沉淀为厌氧消化后污泥离心脱水上清液调节pH至8.5～9后得到。
5.根据权利要求1所述的绿化土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将原始市政污泥焚烧炉渣投加到厌氧消化后污泥离心脱水上清液中，得到混合液；
S2、在搅拌的条件下调节S1中混合液的pH值；
S3、静置、沉淀、分离，得到富含氮磷缓释肥的市政污泥焚烧炉渣；
S4、将S3得到的富含氮磷缓释肥的市政污泥焚烧炉渣与园林土壤复配，即得到绿化土。
6.根据权利要求5所述的绿化土的制备方法，其特征在于：所述的S1中原始市政污泥焚烧炉渣的生产焚烧***采用机械炉排炉，焚烧温度稳定维持在850～900℃，烟气停留时间2～5s。
7.根据权利要求5所述的绿化土的制备方法，其特征在于：所述的S2中调节混合液的pH值为8.5～9。
8.根据权利要求5所述的绿化土的制备方法，其特征在于：所述的S3中富含氮磷缓释肥的市政污泥焚烧炉渣中，全氮含量大于2g/kg，全磷含量大于1g/kg，有效磷含量大于40mg/kg，速效钾含量大于200mg/kg，速效氮含量大于150mg/kg。
9.根据权利要求5所述的绿化土的制备方法，其特征在于：所述的S4中绿化土包括(0,15]区间体积份的富含氮磷缓释肥的市政污泥焚烧炉渣以及[85,100)区间体积份的园林土壤。
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| CN202310662035.0A CN116636439A (zh) | 2023-06-06 | 2023-06-06 | 一种由污泥焚烧炉渣制备的绿化土及其制备方法 |
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|---|---|---|---|
| CN202310662035.0A CN116636439A (zh) | 2023-06-06 | 2023-06-06 | 一种由污泥焚烧炉渣制备的绿化土及其制备方法 |
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| CN116636439A true CN116636439A (zh) | 2023-08-25 |
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| CN202310662035.0A Pending CN116636439A (zh) | 2023-06-06 | 2023-06-06 | 一种由污泥焚烧炉渣制备的绿化土及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| CN (1) | CN116636439A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117303709A (zh) * | 2023-11-10 | 2023-12-29 | 中建三局第一建设工程有限责任公司 | 一种用于污泥快速自然干化的膨胀污泥调理剂的制备方法与应用及综合利用方法 |
-
2023
- 2023-06-06 CN CN202310662035.0A patent/CN116636439A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117303709A (zh) * | 2023-11-10 | 2023-12-29 | 中建三局第一建设工程有限责任公司 | 一种用于污泥快速自然干化的膨胀污泥调理剂的制备方法与应用及综合利用方法 |
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