响应面法优化污泥生物炭制备工艺*

李玲玉

(福建省环境监测中心站，福建 福州 350003)

长期以来，我国市政污水处理过程中存在“重水轻泥”现象，市政污泥处理问题十分严峻。截至2016年9月底，全国共建有污水处理厂3976个，污水处理能力约为1.7亿m3/d，污泥产率以1.5吨/万吨计，我国城市污泥产生量达到4590万吨/年[1]。据报道，我国污泥年产生量已超过欧洲年产生量的1/2，超过美国的2/3[2]。市政污泥含有多种重金属和致病菌，是一种具有潜在危险的固体废物，如果处理不当，可能会对环境造成二次污染[3]。同时，污泥富含有机质是一种可以利用的资源。近年来，污泥资源化利用成为研究热点，使用污泥碳化作为吸附剂引起越来越多的关注[4]。将污泥制备成低成本生物炭，实现污泥的资源化、无害化和减量化，符合“以废治废”的理念，并且有利于建设技术创新型、资源节约型和环境友好型社会。

本文主要探讨改性工艺对吸附性能的影响，以期得到最佳改性工艺条件，为污泥生物炭在吸附方面的工业化应用提供进一步的科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

①材料：污泥来源于福州市某市政污水厂的剩余污泥；磷酸为分析纯；十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)为化学纯。

②主要设备：OTF-1200X-S型真空小管式炉，THZ-320型台式恒温振荡箱，YP1201N型电子天平。

1.2 实验方法

1.2.1 污泥生物炭的制备

主要制备步骤：将福州市某市政污水处理厂的剩余污泥在自然条件下风干，然后于105℃下烘干，将烘干的污泥进行粉碎，研磨放入瓷舟内，再将其送入真空管式电阻炉中，在氮气保护气氛(N2流量300 mL/min)下，以15℃/min的升温速率升温至炭化温度550℃，恒温60 min后得到污泥生物炭(sludge biochar)，命名为SB。……