生物質(zhì)灰渣基凈化水體的材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)和環(huán)境治理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種生物質(zhì)灰渣基凈化 水體的材料和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 水體的富營(yíng)養(yǎng)化是指水體中的主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氮、磷含量增加導(dǎo)致浮游生物過(guò)量繁 殖的現(xiàn)象。影響水體富營(yíng)養(yǎng)化的原因是多方面的，而目前出現(xiàn)的藍(lán)藻爆發(fā)主要原因是人為 富營(yíng)養(yǎng)化造成的。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，以及近年來(lái)我國(guó)城市和工 業(yè)的發(fā)展、農(nóng)藥化肥的大量使用、植被破壞、水土流失沖刷入湖等，排入水體的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不 斷增加，使水體中的氨、氮、磷以及有機(jī)污染物等耗氧物質(zhì)濃度大幅度升高，增加了水體中 的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的負(fù)荷量，水體中的富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)日益嚴(yán)重，為藍(lán)藻的繁殖提供了有利的生存 條件。
[0003] 藍(lán)藻由南方幾個(gè)大型湖泊逐漸擴(kuò)散，由南向北迅速蔓延，現(xiàn)已發(fā)展到北方大大小 小的水體，甚至出現(xiàn)了全國(guó)性泛濫。目前，我國(guó)幾乎所有的湖泊水庫(kù)都出現(xiàn)了藍(lán)藻爆發(fā)。藍(lán) 藻覆蓋水系，引發(fā)遮光問(wèn)題：水面覆蓋藍(lán)藻后，水草等其它水生植物由于無(wú)法進(jìn)行光合作用 而死亡；引發(fā)缺氧問(wèn)題，由于藍(lán)藻夜間呼吸的作用消耗掉溶存于水中的氧氣，魚(yú)類(lèi)等生物因 為缺氧而死亡。因而，治理城市河湖水系的富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題，不但必要而且非常緊迫。湖泊由 于水質(zhì)的污染、惡臭將會(huì)對(duì)人們的生活環(huán)境與身體健康造成影響，而且從旅游美化的角度 也力求改善環(huán)境。治理城市湖泊水系的藍(lán)藻，解決富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題（特別是降低磷的濃度） 已成為當(dāng)前環(huán)境治理的首要問(wèn)題。
[0004] 國(guó)內(nèi)外常用的治理藍(lán)藻的方法有：生物治藻、物理治藻和化學(xué)治藻。物理治藻一般 采用船只采撈、聲波震動(dòng)、引水沖刷等方法，其缺點(diǎn)是耗時(shí)長(zhǎng)投資大，實(shí)施難度較大。化學(xué)治 藻一般采用硫酸銅法或向局部水體投加丙瑪三肽、鈣化合物、鋁化合物和改性粘土等，化學(xué) 滅殺只能是短時(shí)間內(nèi)解決問(wèn)題，但是會(huì)帶來(lái)一系列的負(fù)面作用，極有可能造成二次污染。生 物治藻采用微生物治理、食藻生物防治和水生植物抑止的方法，是未來(lái)的發(fā)展方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種采用生物質(zhì)原材料、利于生態(tài)環(huán)保的微生物技術(shù)（成 熟技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展），大面積、低成本、短時(shí)間、純生態(tài)地處理湖泊、池塘、水庫(kù)等水域的富養(yǎng) 成分，特別是有針對(duì)性地處理由于農(nóng)業(yè)排污造成富營(yíng)養(yǎng)化形成的藍(lán)藻。
[0006] 本發(fā)明利用生物質(zhì)發(fā)電廠(chǎng)燃燒之后產(chǎn)生的多孔性生物質(zhì)灰渣作為載體，使得大面 積、低成本、短時(shí)間、純生態(tài)治理污染湖水成為現(xiàn)實(shí)。
[0007] 因此，在一方面，本發(fā)明提供了一種生物質(zhì)灰渣基凈化水體的材料，所述材料包含 生物質(zhì)灰渣、水泥、沙子或碎石子，和芽孢桿菌（Bacillaceae)，以所述材料的總重量計(jì)，所 述生物質(zhì)灰渣的含量為50~93%，所述水泥的含量為5~20%，所述沙子或碎石子的含量 為1~10 %，所述芽孢桿菌為1~20 %。
[0008] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述生物質(zhì)灰渣來(lái)自生物質(zhì)發(fā)電廠(chǎng)，為利用生物質(zhì)發(fā)電后產(chǎn) 生的植物性灰渣，這是對(duì)環(huán)保材料進(jìn)行進(jìn)一步有效利用，安全可靠，對(duì)環(huán)境友好。
[0009] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述水泥為500號(hào)以上的高標(biāo)準(zhǔn)水泥，起到凝固的作用。
[0010] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述沙子為娃藻土。
[0011] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述芽孢桿菌為枯草芽孢桿菌（Bacillussubtilis)，在水中 可快速穩(wěn)定生長(zhǎng)，降解水中污染物。
[0012] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述生物質(zhì)灰渣的含量為50~80%。
[0013] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述生物質(zhì)灰渣基凈化水體的材料具有磚體形式。
[0014] 在一個(gè)實(shí)施方案中，所述磚體的尺寸為400*400*150mm，重量為20~25千克。
[0015] 當(dāng)所述生物質(zhì)灰渣基凈化水體的材料采用磚體形式時(shí)，其為一種多孔生物質(zhì)灰渣 表面吸附/微生物分解復(fù)合型水凈化磚，簡(jiǎn)稱(chēng)復(fù)合型水凈化磚或生物質(zhì)凈化磚。當(dāng)所述生 物質(zhì)凈化磚的尺寸為400*400*150mm，重量為20~25千克時(shí)，每塊磚可以?xún)艋?噸水，生命 周期為3年。
[0016] 在另一方面，本發(fā)明提供了一種制備生物質(zhì)凈化磚的方法，其包括：首先將芽孢桿 菌造粒，以制得經(jīng)造粒保護(hù)的芽孢桿菌；之后，將生物質(zhì)灰渣、水泥、沙子或碎石子，和所述 經(jīng)造粒保護(hù)的芽孢桿菌均勻混合攪拌后，利用成型制磚機(jī)壓成生物質(zhì)凈化磚，其中以所述 生物質(zhì)凈化磚的總重量計(jì)，所述生物質(zhì)灰渣的含量為50~93%，所述水泥的含量為5~ 20%，所述沙子或碎石子的含量為1~10%，所述芽孢桿菌為1~20%。
[0017] 通過(guò)本發(fā)明的方法制得的生物質(zhì)凈化磚通常可在10°C~70°C范圍內(nèi)正常發(fā)生反 應(yīng)而有效凈化水體。
[0018] 生物質(zhì)灰渣中包含的Mg、Ca、A1的氧化物能夠通過(guò)化學(xué)反應(yīng)而吸附固定磷、氮化 合物及其它污染有機(jī)物，負(fù)載于生物質(zhì)灰渣上的芽孢桿菌能夠降解污染物。
[0019] 本發(fā)明同時(shí)使用植物性灰渣和微生物菌等機(jī)能材料制備高性能水質(zhì)凈化磚，從而 實(shí)現(xiàn)壽命長(zhǎng)成本低的目標(biāo)。
[0020] 常規(guī)的水凈化方式都需要大規(guī)模設(shè)備、用地、效果評(píng)價(jià)需要較長(zhǎng)的時(shí)間。而本發(fā)明 的方法不需要大規(guī)模的設(shè)備，初期費(fèi)用投資較少，利用環(huán)境友好型材料發(fā)揮自然凈化作用， 在較短的時(shí)間內(nèi)即可達(dá)到預(yù)期的效果，從而實(shí)現(xiàn)良好的節(jié)能效果。此外，一般性方法對(duì)水質(zhì) 這一課題進(jìn)行評(píng)價(jià)需要很長(zhǎng)的周期，這是大規(guī)模湖水凈化項(xiàng)目不可避免的問(wèn)題，但本發(fā)明 方法是同類(lèi)解決方法中最具效率的。關(guān)于水質(zhì)改善的目標(biāo)，可在參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)降低一個(gè)等 級(jí)的基礎(chǔ)上使COD、B0D、磷、鎂等具體目標(biāo)值減少20%。
[0021] 本發(fā)明運(yùn)用植物性灰渣、微生物菌等有利于環(huán)保的技術(shù)及材料對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水質(zhì)進(jìn) 行凈化處理，不僅凈化效果很好，而且兼顧了環(huán)保性。同時(shí)，與其他方法相比，本發(fā)明不需 要大型設(shè)備，減少初期投資以及通過(guò)利用環(huán)保材料與自然凈化作用的相乘效應(yīng)，維護(hù)管理 費(fèi)用減低，實(shí)現(xiàn)較高的性?xún)r(jià)比，是可持續(xù)發(fā)揮效果的最佳應(yīng)用技術(shù)。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0023] 除非另外指出，否則本說(shuō)明書(shū)中所用的百分比均以重量計(jì)。
[0024] 實(shí)施例中的生物質(zhì)凈化磚由生物質(zhì)灰渣、水泥、硅藻土和枯草芽孢桿菌制成，其具 體組成見(jiàn)表1和表2。所采用的生物質(zhì)灰渣為利用生物質(zhì)發(fā)電后產(chǎn)生的植物性灰渣，水泥為 自市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)的500號(hào)以上的高標(biāo)準(zhǔn)水泥，硅藻土和枯草芽孢桿菌購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑北 京有限公司。
[0025] 首先，依照表1和2中的配比備料，將枯草芽孢桿菌造粒，以制得經(jīng)造粒保護(hù)的枯 草芽孢桿菌；之后，將生物質(zhì)灰渣、500號(hào)以上的高標(biāo)準(zhǔn)水泥、硅藻土，和經(jīng)造粒保護(hù)的芽孢 桿菌均勻混合攪拌后，利用成型制磚機(jī)壓成生物質(zhì)凈化磚。所得到的生物質(zhì)凈化磚的尺寸 為400*400*150mm，重量為20~25千克。
[0026] 為了對(duì)比說(shuō)明使用效果，將不同組成的生物質(zhì)凈化磚和對(duì)比磚放入人工水池2個(gè) 月（6月15日-8月15日），平均水溫20°C，平均日照日間6小時(shí)。凈化磚與池水體積比為 1/20。池水為封閉水域，由自然水池引水采取。凈化磚1-6和對(duì)比磚1*-2*的重量百分比 組成和使用效果如表1-2所示。
[0027] 通過(guò)表1-2可以看到，本發(fā)明的生物質(zhì)凈化磚不僅凈化效果由于對(duì)比磚，而且還 兼顧了環(huán)保性。同時(shí)本技術(shù)初期投資少，維護(hù)管理費(fèi)用低。
[0028] 表1、生物質(zhì)凈化磚1-3,對(duì)比磚1*的重量百分比組成和使用效果
[0029]
[0030] 表2、生物質(zhì)凈化磚4-6,對(duì)比磚2*的重量百分比組成和使用效果
[0031]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種生物質(zhì)灰渣基凈化水體的材料，其特征在于：所述材料包含生物質(zhì)灰渣、水泥、 沙子或碎石子，和芽孢桿菌，以所述材料的總重量計(jì)，所述生物質(zhì)灰渣的含量為50~93%， 所述水泥的含量為5~20%，所述沙子或碎石子的含量為1~10%，所述芽孢桿菌為1~ 20% 〇2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)灰渣基凈化水體的材料，其特征在于：所述生物質(zhì)灰 渣為利用生物質(zhì)發(fā)電后產(chǎn)生的植物性灰渣。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)灰渣基凈化水體的材料，其特征在于：所述水泥為500 號(hào)以上的商標(biāo)準(zhǔn)水泥。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)灰渣基凈化水體的材料，其特征在于：所述沙子為硅 藻土。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)灰渣基凈化水體的材料，其特征在于：所述芽孢桿菌 為枯草芽孢桿菌。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)灰渣基凈化水體的材料，其特征在于：所述生物質(zhì)灰 渣基凈化水體的材料具有磚體形式。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的生物質(zhì)灰渣基凈化水體的材料，其特征在于：所述磚體的尺 寸為400*400*150mm，重量為20~25千克。8. -種制備生物質(zhì)凈化磚的方法，其包括：將芽孢桿菌造粒，以制得經(jīng)造粒保護(hù)的芽 孢桿菌；之后，將生物質(zhì)灰渣、水泥、沙子或碎石子，和所述經(jīng)造粒保護(hù)的芽孢桿菌均勻混合 攪拌后，利用成型制磚機(jī)壓成生物質(zhì)凈化磚，其中以所述生物質(zhì)凈化磚的總重量計(jì)，所述生 物質(zhì)灰渣的含量為50~93%，所述水泥的含量為5~20%，所述沙子或碎石子的含量為 1~10 %，所述芽孢桿菌為1~20 %。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)灰渣基凈化水體的材料及其制備方法。本發(fā)明的生物質(zhì)灰渣基凈化水體的材料包含生物質(zhì)灰渣、水泥、沙子或碎石子，和芽孢桿菌，以所述材料的總重量計(jì)，所述生物質(zhì)灰渣的含量為50～93％，所述水泥的含量為5～20％，所述沙子或碎石子的含量為1～10％，所述芽孢桿菌為1～20％。本發(fā)明運(yùn)用多孔植物性灰渣、微生物菌等有利于環(huán)保的技術(shù)及材料對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水質(zhì)進(jìn)行凈化處理，不僅凈化效果好，而且兼顧了環(huán)保性，同時(shí)初期投資少，維護(hù)管理費(fèi)用低，實(shí)現(xiàn)了較高的性?xún)r(jià)比，是可持續(xù)發(fā)揮效果的最佳應(yīng)用技術(shù)。
【IPC分類(lèi)】C02F3/34
【公開(kāi)號(hào)】CN105314738
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410379580
【發(fā)明人】史飛, 吳金棟
【申請(qǐng)人】國(guó)能納米科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2014年8月4日