Benedict C.Krueger，Geoffrey D.Fowler，Michael R.Templeton，Berta Moya

（1. 英國帝國理工學(xué)院土木與環(huán)境工程系，英國 倫敦 SW7 2AZ；2. 美國康涅狄格州Biomass Controls LLC 公司，美國 伍德斯托克）

譯者： 趙玉瑩，程世昆；審查： 李子富；單位： 北京科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系

1 研究亮點(diǎn)

*首次對規(guī)模化糞池污泥制備生物炭進(jìn)行了全面研究；

*生物炭具備作為固體燃料和土壤改良劑的應(yīng)用潛力；

*化糞池污泥制備生物炭可以完全殺死病原體并且使重金屬部分穩(wěn)定化；

*化糞池污泥和農(nóng)業(yè)廢棄物共處理提高了生物炭的理化特性。

2 背景

生物炭是由有機(jī)原料在缺氧或無氧的條件下，經(jīng)高溫?zé)峤猓?50～800 ℃） 制備的一種類似木炭的材料。同時(shí)，熱解作為一種有效可行的廢物資源化方法，在市政污泥和糞便的處理方面也有應(yīng)用。盡管近年來有很多科學(xué)家已經(jīng)研究了一些化糞池污泥的熱化學(xué)處理技術(shù)，包括燃燒、氣化、水熱碳化，也特別指出了化糞池污泥制備生物炭的可行性，但這方面的研究仍然比較缺乏?；S池污泥含水率高，熱解過程的能源效率較低，選擇一些富含碳的廢棄物（甚至塑料） 共熱解可以改善這一情況。迄今為止，有關(guān)化糞池污泥制備生物炭的研究只局限于實(shí)驗(yàn)室階段，因此，對規(guī)?；幕S池污泥資源化回收處理技術(shù)進(jìn)行論證和研究十分必要。

3 研究方法

研究樣品取自印度泰倫加納邦的Warangal 糞便處理廠和安得拉邦的Narsapur 糞便處理廠。采用對照試驗(yàn)，化糞池污泥單獨(dú)熱解作為對照組，以0.3 kg 生物質(zhì)顆粒燃料與1.0 kg 糞便污泥干基的比例混合共熱解作為試驗(yàn)組，對比分析所得生物炭的特性。其中，生物質(zhì)顆粒燃料由農(nóng)業(yè)廢棄物加工而來。通過增量式橫流取樣，連續(xù)4 d 每天采集3 個(gè)樣品。采用熱重分析法，探究原料的熱解特性；通過比較試驗(yàn)組與對照組生物炭的理化性質(zhì)，論證化糞池污泥與富含碳物質(zhì)共熱解的可行性；通過測定生物炭的pH、碳酸鈣當(dāng)量和營養(yǎng)成分，評估生物炭的農(nóng)用價(jià)值；對比重金屬遷移率的變化，分析生物炭對重金屬的固定作用；通過分析生物炭的粒徑分布和結(jié)構(gòu)特性，確定原料組成和工藝流程對產(chǎn)品性能的影響。

4 主要研究結(jié)果

生物炭的熱值受到高灰分含量的限制，但Narsapur 糞便處理廠污泥制得的生物炭平均熱值高達(dá)14.9 MJ/kg，凸顯其作為固體燃料的潛力。Warangal 糞便處理廠污泥制得的生物炭碳酸鈣當(dāng)量為20.1%，非常適合改良酸性土壤?；S池污泥中的重金屬富集在生物炭中，但是其遷移率顯著降低，特別是銅和鋅，分別降低了51.2%～65.2%和48.6%～59.6%?；S池污泥與富含碳的廢棄物共熱解可以影響生物炭的特性，例如營養(yǎng)物質(zhì)的富集、固定碳的含量和產(chǎn)出更多固體燃料。

5 結(jié)論與展望

本研究首次報(bào)道了化糞池污泥規(guī)模化制備生物炭的綜合研究結(jié)果，分析了原料及所制備生物炭的特性，評估了其作為土壤改良劑和固體燃料的可行性。研究結(jié)果為化糞池污泥基生物炭的最終用途提供了初步證據(jù)，但未來仍需加強(qiáng)對生物炭中可能存在的有機(jī)污染物和其作為固體燃料及土壤改良劑的實(shí)際應(yīng)用方面的研究。