一種用于水體富營養(yǎng)化治理的生態(tài)吸附浮床的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于水體富營養(yǎng)化治理的生態(tài)吸附浮床，包括浮床基板，浮床基板上設(shè)置若干個(gè)圓孔，圓孔下方固定有網(wǎng)袋，還包括生物質(zhì)吸附材料和水生植物，生物質(zhì)吸附材料置于網(wǎng)袋內(nèi)，水生植物種植于生物質(zhì)吸附材料中。其中，生物質(zhì)吸附材料由生物質(zhì)材料及由生物質(zhì)材料缺氧熱解得到的生物碳混合堆肥制備。本發(fā)明的生態(tài)吸附浮床不僅能高效治理水體富營養(yǎng)化，而且不會(huì)帶來二次污染，不產(chǎn)生新的廢物，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)材料的資源化利用。
【專利說明】一種用于水體富營養(yǎng)化治理的生態(tài)吸附浮床
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是涉及到一種用于水體富營養(yǎng)化治理的生態(tài)吸附浮床。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來由于含氮磷成分的工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)徑流和生活污水的大量排放，引發(fā)了全球范圍內(nèi)的水體富營養(yǎng)化。赤潮或水華在全球范圍內(nèi)頻繁出現(xiàn)是富營養(yǎng)化問題加深的直接反映。富營養(yǎng)化會(huì)影響水體的水質(zhì)，會(huì)造成水的透明度降低，使得陽光難以穿透水層，從而影響水中植物的光合作用，可能造成溶解氧的過飽和狀態(tài)。溶解氧的過飽和以及水中溶解氧少，都對水生動(dòng)物有害，造成魚類大量死亡。同時(shí)，因?yàn)樗w富營養(yǎng)化,水體表面生長著以藍(lán)藻、綠藻為優(yōu)勢種的大量水藻，形成一層“綠色浮渣”，致使底層堆積的有機(jī)物質(zhì)在厭氧條件分解產(chǎn)生的有害氣體和一些浮游生物產(chǎn)生的生物毒素也會(huì)傷害魚類。因富營養(yǎng)化水中含有硝酸鹽和亞硝酸鹽，人畜長期飲用這些物質(zhì)含量超過一定標(biāo)準(zhǔn)的水，也會(huì)中毒致病。水體富營養(yǎng)化的廣泛存在及嚴(yán)重的危害性引起了社會(huì)及科研人員的廣泛關(guān)注。對富營養(yǎng)化水體進(jìn)行治理修復(fù)，是社會(huì)發(fā)展及生態(tài)環(huán)境建設(shè)的迫切需要，尋找先進(jìn)、實(shí)用、造價(jià)低廉的技術(shù)迫在眉睫。
[0003]現(xiàn)有的水體富營養(yǎng)化治理技術(shù)主要分為直接投藥法、過濾凈化法和生態(tài)技術(shù)。直接投藥法即在藻類大量生長時(shí)投加藥劑除藻并沉淀污染物，該方法雖然立竿見影，使水質(zhì)迅速改良，但不能從根本上去除導(dǎo)致藻類過量生長的氮磷等營養(yǎng)鹽，且沉淀的污染物經(jīng)過一段時(shí)間后又會(huì)重新釋放，危害水體健康。過濾凈化法即將受污染的水體抽提起來，利用過濾設(shè)備去除水體中的懸浮態(tài)固體污染物和少部分藻類，該方法的缺點(diǎn)在于動(dòng)力消耗大，運(yùn)行成本高，去除效果有待提高，裝置易堵塞。生態(tài)技術(shù)基于水生生物尤其是水生植物對水體的凈化作用，以人工浮床技術(shù)為代表，但該方法在去除氮磷的同時(shí)產(chǎn)生大量的生物量需要處理，且植物生長周期長，受季節(jié)氣候影響大。為了進(jìn)一步提高生態(tài)浮床的治理效果，現(xiàn)有技術(shù)中公開了一種添加諸如造粒粉煤灰、沸石、蛭石吸附材料以增強(qiáng)處理效率的浮床，但該浮床使用后的吸附材料易產(chǎn)生二次污染，且產(chǎn)生大量生物量需要處理、處理效果欠佳。
[0004]另一反面，人類活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生大量的生物質(zhì)材料，比如:農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生大量的秸桿資源，畜牧業(yè)產(chǎn)生大量的畜禽糞便，污水處理產(chǎn)生的大量活性污泥等。這些生物質(zhì)材料如果閑置或處理不當(dāng)，將造成嚴(yán)重的浪費(fèi)甚至是嚴(yán)重的環(huán)境問題，對社會(huì)生活和生產(chǎn)產(chǎn)生諸多負(fù)面影響。因此生物質(zhì)材料的資源化利用和高效處置已成為社會(huì)各界關(guān)注的熱點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種生態(tài)吸附浮床，利用生物質(zhì)材料制備生物質(zhì)吸附材料，不僅能高效治理水體富營養(yǎng)化，而且不會(huì)帶來二次污染，不產(chǎn)生新的廢物，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)材料的資源化利用。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種生態(tài)吸附浮床，包括浮床基板，前述浮床基板上設(shè)置若干個(gè)圓孔，圓孔下方固定有網(wǎng)袋，還包括生物質(zhì)吸附材料和水生植物，生物質(zhì)吸附材料置于網(wǎng)袋內(nèi)，水生植物種植于生物質(zhì)吸附材料中。
[0007]進(jìn)一步的，前述生物質(zhì)吸附材料由生物質(zhì)材料和生物碳經(jīng)混合堆肥后制備得到，具體的制備包括以下步驟:
[0008]S1:將生物質(zhì)材料、生物碳按質(zhì)量比1:1~3混合得到混合物；
[0009]S2:將前述混合物進(jìn)行好氧堆肥得到堆肥產(chǎn)品；
[0010]S3:洗滌前述堆肥產(chǎn)品，得到前述生物質(zhì)吸附材料。洗滌次數(shù)為3~5次。
[0011]前述S2中好氧堆肥過程中控制含水率為45%~55%，堆肥處理的時(shí)間為30~45天，生物質(zhì)材料和生物碳的混合物的C/N比為20~35: I。
[0012]前述生物碳可以為市售產(chǎn)品，在本發(fā)明優(yōu)選的生物碳采用前述的生物質(zhì)材料制備得到，與生物質(zhì)材料混合后，堆肥效力更強(qiáng)，效果更好。生物碳的制備方法具體包括以下步驟:將前述生物質(zhì)材料在缺氧條件下熱解得到生物碳粗品，將生物碳粗品粉碎成粒徑為
0.125mm~2mm的顆粒，得到生物碳。
[0013]進(jìn)一步的，前述用于制備生物碳的生物質(zhì)材料和用于制備生物質(zhì)吸附材料的生物質(zhì)材料為樹木枝葉、秸桿、畜禽糞便、活性污泥、水生植物中的一種或多種。
[0014]進(jìn)一步的，前述浮床基板由輕質(zhì)漂浮材料制成,長為Im~4m,寬為Im~2m,厚為5cm~8cm ;前述圓孔的直徑IOcm~20cm ;網(wǎng)袋為孔徑不大于0.125mm的聚酯網(wǎng)袋；前述水生植物為對氮磷有較好吸收轉(zhuǎn)化效果的水生植物，優(yōu)選為香蒲或美人蕉。
[0015]本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]1、本發(fā)明提供的生物吸附浮床，將水生植物種植在生物質(zhì)吸附材料中，生物質(zhì)吸附材料可以有效吸附水體中的污染物，治理水體中的富營養(yǎng)化。同時(shí)，生物質(zhì)吸附材料吸附了水體中的氮磷營養(yǎng)物后，通過緩慢釋放被種植于生物質(zhì)吸附材料中水生植物吸收，促進(jìn)了水生植物的生長，增長的水生植物進(jìn)一步加強(qiáng)了對水體中氮磷營養(yǎng)物的吸收，使生態(tài)吸附浮床的吸附效率更高，對水體富營養(yǎng)化治理效果更好。
[0017]2、本發(fā)明采用的生物質(zhì)吸附材料由生物碳和生物質(zhì)材料混合堆肥后制備得到，生物碳空隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，具有相當(dāng)高的防腐穩(wěn)定性和超高的養(yǎng)分和水分保留能力，是一種理想的吸附材料，吸附效率是活性炭的2~3倍。堆肥過程中堆肥微生物的生物活動(dòng)改良了生物碳結(jié)構(gòu)，提高了生物碳的吸附效率；同時(shí)，生物碳進(jìn)一步促進(jìn)了生物質(zhì)材料的堆肥效力，有益于堆肥微生物棲息和活動(dòng)，增加了堆肥微生物的活性，使堆肥微生物對水體中氮磷吸收效率更高，促進(jìn)堆肥。
[0018]3、種植于生物質(zhì)吸附材料中的水生植物可以作為生物質(zhì)材料制備生物質(zhì)吸附材料和生物碳，解決了現(xiàn)有技術(shù)中浮床產(chǎn)生大量生物量處理困難的問題，實(shí)現(xiàn)了資源化利用。
[0019]4、本發(fā)明提供的生態(tài)吸附浮床可重復(fù)使用，其中的生物質(zhì)吸附材料經(jīng)使用后，由于富含氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，可用作農(nóng)田緩釋肥原料和土壤調(diào)節(jié)劑，不會(huì)帶來二次污染，不產(chǎn)生新的廢物，屬于環(huán) 境友好型生態(tài)吸附浮床。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。[0021]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中的生態(tài)吸附浮床的浮床基板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中的生態(tài)吸附浮床的整體結(jié)構(gòu)組成示意圖。
[0023]圖例說明:
[0024]1、浮床基板；2、圓孔；3、網(wǎng)袋；4、生物質(zhì)吸附材料；5、水生植物。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0026]實(shí)施例1
[0027]參見圖1，本發(fā)明提供了一種用于水體富營養(yǎng)化治理的生態(tài)吸附浮床，采用聚乙烯泡沫塑料板制作浮床基板1，浮床基板I的尺寸為長2m,寬Im,厚5cm ;浮床基板I上設(shè)置若干個(gè)圓孔2，圓孔2的直徑為20cm。
[0028]浮床基板I的尺寸不僅限于此，還可以是:長Im~4m ;寬Im~2m,厚5cm~8cm ；圓孔2的直徑還可以是IOcm~20cm。
[0029]同時(shí)參見圖2，圓孔2下方固定有網(wǎng)袋3，網(wǎng)袋3是孔徑為0.125mm聚酯網(wǎng)袋；網(wǎng)袋3內(nèi)裝有生物質(zhì)吸附材料4 ;在生物質(zhì)吸附材料4中種植對氮磷具有較強(qiáng)去除效果的水生植物5，水生植物5為香蒲(水生植物5還可以為美人蕉)。
[0030]網(wǎng)袋3還可以是孔徑小于0.125mm聚酯網(wǎng)袋。
[0031]上述的生物質(zhì)吸附材料4的制備方法，包括以下步驟:
[0032]首先，取小麥秸桿在缺氧條件下進(jìn)行400°C熱解I小時(shí)得到生物碳粗品，將生物碳粗品進(jìn)行粉碎得到粒徑為0.125mm~2mm的生物碳；將小麥秸桿、生物碳按1: 2的質(zhì)量比(質(zhì)量比為1:1~3均可)混合得到堆肥原料，堆肥原料的C/N比為25: I;然后將堆肥原料進(jìn)行好氧堆肥，控制含水率為50% (含水率為45%~55%均能實(shí)施)，待堆肥原料腐熟后(好氧堆肥時(shí)間為42天)得到堆肥產(chǎn)品；將堆肥產(chǎn)品洗滌4次，去除堆肥產(chǎn)品中的可溶性的氮磷營養(yǎng)物質(zhì)得到生物質(zhì)吸附材料4。
[0033]堆肥產(chǎn)品采用水洗滌，洗滌后的廢水可用于農(nóng)田施肥。
[0034]實(shí)施例1采用小麥秸桿作為生物質(zhì)材料制備生物碳和生物質(zhì)吸附材料4，在本發(fā)明中，生物質(zhì)材料還可以是樹木枝葉、畜禽糞便、活性污泥或水生植物，水生植物是所有能在水中生長的植物，例如香蒲、美人蕉。
[0035]實(shí)施例1中生物質(zhì)材料和生物碳進(jìn)行好氧堆肥的時(shí)間是42天，在本發(fā)明中，好氧堆肥時(shí)間為30~45天均能得到質(zhì)量較優(yōu)的堆肥產(chǎn)品。
[0036]將實(shí)施例1的生態(tài)吸附浮床應(yīng)用于水體富營養(yǎng)化治理:
[0037]將實(shí)施例1的生態(tài)吸附浮床共4座投入一實(shí)驗(yàn)池塘內(nèi)，池塘總面積200m3，水深2米。同時(shí)，將市售的4座生態(tài)吸附浮床(市售的生態(tài)吸附浮床采用沸石、蛭石、粉煤灰的混合物作為吸附材料)投入相同規(guī)格的對照池塘一內(nèi)。另外，將4座用于對照的生態(tài)吸附浮床(用于對照的生態(tài)吸附浮床采用市售的生物碳作為吸附材料)投入相同規(guī)格的對照池塘二內(nèi)。實(shí)驗(yàn)池塘、對照池塘一、對照池塘二在夏季均發(fā)生了嚴(yán)重的富營養(yǎng)化，富營養(yǎng)化程度無明顯區(qū)別。表1為投入生態(tài)吸附浮床前，對照池塘一、對照池塘二和實(shí)驗(yàn)池塘的水質(zhì)情況。
[0038]表1投入生態(tài)吸附浮床前三池塘的水質(zhì)情況[0039]
【權(quán)利要求】
1.一種用于水體富營養(yǎng)化治理的生態(tài)吸附浮床，包括浮床基板(I)，所述浮床基板(I)上設(shè)置若干個(gè)圓孔(2)，所述圓孔(2)下方固定有網(wǎng)袋(3)，其特征在于，還包括生物質(zhì)吸附材料(4)和水生植物(5)，所述生物質(zhì)吸附材料(4)置于所述網(wǎng)袋(3)內(nèi)，所述水生植物(5)種植于所述生物質(zhì)吸附材料(4)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生態(tài)吸附浮床，其特征在于，所述生物質(zhì)吸附材料(4)由生物質(zhì)材料和生物碳經(jīng)混合、堆肥后制備得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述 的生態(tài)吸附浮床，其特征在于，所述生物質(zhì)吸附材料(4)的制備包括以下步驟: 51:將生物質(zhì)材料、生物碳按質(zhì)量比1:1~3混合得到混合物； 52:將所述混合物進(jìn)行好氧堆肥得到堆肥產(chǎn)品； 53:洗滌所述堆肥產(chǎn)品，得到所述生物質(zhì)吸附材料(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生態(tài)吸附浮床，其特征在于，所述S2中所述好氧堆肥過程中控制含水率為45%~55%，好氧堆肥時(shí)間為30~45天。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生態(tài)吸附浮床，其特征在于，所述生物碳由所述生物質(zhì)材料制備得到，所述生物碳的制備方法為:將所述生物質(zhì)材料在缺氧條件下熱解得到生物碳粗品，將所述生物碳粗品粉碎成粒徑為0.125mm~2mm的顆粒，得到所述生物碳。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任意一項(xiàng)所述的生態(tài)吸附浮床，其特征在于，所述生物質(zhì)材料為樹木枝葉、秸桿、畜禽糞便、活性污泥、水生植物中的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的生態(tài)吸附浮床，其特征在于，所述浮床基板(I)由輕質(zhì)漂浮材料制成，長為Im~4m,寬為Im~2m,厚為5cm~8cm ;所述圓孔⑵的直徑 IOcm ~20cm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的生態(tài)吸附浮床，其特征在于，所述網(wǎng)袋(3)為孔徑不大于0.125mm的聚酯網(wǎng)袋。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的生態(tài)吸附浮床，其特征在于，所述水生植物(5)為對氮磷有較好吸收轉(zhuǎn)化效果的水生植物；所述水生植物(5)為香蒲或美人蕉。
【文檔編號】C02F3/32GK104003524SQ201410211345
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月19日
【發(fā)明者】武海鵬, 曾光明, 梁婕, 晏銘, 張長, 李忠武, 李曉東, 黃璐, 許飄, 賴萃, 黃超, 張學(xué)剛, 楊中柱 申請人:湖南大學(xué)