可持续工艺将污水污泥转化为高价值活性炭

在您冲洗马桶、排水槽或洗衣服后，废水会通过下水道系统进入废水处理设施。这就产生了残留的固体废物--污水污泥，其中可能含有重金属、化学物质和病原体。由于污染物含量高，全球产生的大量污水污泥造成了环境问题。不过，西班牙科尔多瓦大学的研究人员已经开发出一种可持续的简化方法，可将污水污泥转化为高价值的活性炭，这种活性炭可广泛应用于工业和住宅领域。

近年来，热解（在惰性气氛中对材料进行高温热分解）作为一种将污水污泥转化为有价值的活性炭的方法，引起了人们的兴趣。由于在这一过程是否可行的问题上还存在很大的知识空白，因此研究人员从这里入手。

研究人员使用通过生物工艺（利用微生物净化废水）处理过的原污水污泥，首先在炉子里烘干污泥，去除其中的高水分。然后，将干燥后的产品在研磨机中研磨成粉末，并与活化剂混合。

活化剂可激活或加速热化学反应，对于从污水污泥中获得活性炭至关重要。研究人员选择了氢氧化钾（KOH），因为它成本低、无污染，并尝试使用较低的比例，使该工艺更具可持续性，减少资源消耗、环境污染和最终生产成本。活化后，污泥粉末在无氧条件下进行热解碳化，然后加入盐酸处理，净化并消除某些矿物质。

研究人员对污泥与KOH的不同混合比例、热解时间和温度目标进行了研究，以确定从污泥中生产高比表面活性炭的最佳方法。研究人员发现，将KOH的用量至少减少50%，污泥与KOH的比例为3:1，最高温度为800°C（1,472°F）是最佳选择，每公斤（2.2磅）污水污泥可产生0.63公斤（1.3磅）活性炭。这也使得活性炭更加多孔，含碳量更高（62%）。由于活性炭用于空气和水的净化、气味控制和贵金属回收，其多孔性质非常重要，因为它能提高活性炭吸附气体和液体中化学物质的能力。

该研究的通讯作者玛丽亚-安赫尔斯-马丁（MaríaÁngelesMartín）说："从实用的角度来看，提出可以在工业规模上实施的解决方案非常重要。这是文献中最简单的程序之一，使用的技术已经在工业规模的市场上存在"。

研究人员对能量、质量和经济性进行计算后估计，利用湿污泥生产活性炭的成本为每公斤17.53欧元（18.91美元）。他们表示，成本高的原因是污泥含水量高达92%。如果在污水处理过程中使用离心分离法将湿度降低到80%，他们估计每公斤活性炭的成本将降低50%以上，为8欧元（8.63美元）。

现在，简化工艺已经通过测试，验证了从污水污泥中获得的活性炭的质量，研究人员计划开发这种材料的应用。

这项研究发表在《环境管理杂志》上。