基于蓝藻、污泥与生物炭的土壤修复材料一站式制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于蓝藻、污泥与生物炭的土壤修复材料一站式制备方法，属于生物污染和土壤治理领域。将水体中的蓝藻进行水力空化破壁设备进行处理，杀死蓝藻以及其附带的微生物，生成含有丰富的N、P元素蓝藻液，将蓝藻液喷洒在用沼渣制作的生物炭上；使用前对区域地表土的微量成分进行检测，缺乏氮元素则在该区域地表土中扩繁固氮菌，从而利用固氮菌进行固氮处理，缺乏钾元素则补充含钾元素的灌溉水，缺乏的磷元素通过浇灌蓝藻液混合水来增加磷元素含量，或者通过从蓝藻液中提取磷元素制成生物化肥使用。其方法简单，修复效果好，有机污染物转化为废料治理突然，具有广泛的实用性。具有广泛的实用性。具有广泛的实用性。

One stop preparation of soil remediation materials based on cyanobacteria, sludge and biochar

【技术实现步骤摘要】
基于蓝藻、污泥与生物炭的土壤修复材料一站式制备方法


[0001]本专利技术涉及一种基于蓝藻、污泥与生物炭的土壤修复材料一站式制备方法，属于生物污染和土壤治理领域。

技术介绍

[0002]传统的改善土壤的方法，往往只注重对地表植被的种植，通常对地表土壤进行施肥灌溉处理来改善地表植被环境，忽视了最根本的对土壤质地的改善。
[0003]沼渣肥养分含量高，含有丰富的有机物质和腐殖酸，具有改良土壤的作用，适宜作底肥。长期施用沼渣肥能使土壤疏松、肥力增加、通透良好、不板结。但应注意，未腐熟的沼渣会与农作物争夺土壤中的氧气，影响种子的根系发育，有时会出现幼苗的枯黄，生产上，应将其堆沤腐熟后使用，其效果更佳。沼渣由于富含有机质等，因此沼渣好氧堆肥生产生物肥料渐渐成为沼渣处理的一种主要趋势。但由于国内关于沼渣的收集没有形成一定规模，沼渣分散处置的情况比较多见，分散处置导致其规模较小，每天的处理量较小，资源化利用效率很低，运行成本很高。
[0004]现有对蓝藻处理的技术大多数有以下几种：
[0005]利用生物处理法对蓝藻中的MC
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LR进行处理：三级生物接触氧化工艺、生物膜降解、序批式生物膜反应器等等。虽然生物处理法具有成本低、操作方便、易于管理、效果较好等优点，但是其缺点也是十分明显的，如反应时间较长，微生物降解效果不易调控，调整运行参数耗时较长等问题都难以有效的解决。
[0006]利用物理法对蓝藻中的MC
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LR进行处理：机械除藻法、气浮法、膜过滤法及吸附法等等。而其中的机械除藻法、气浮法以及膜过滤法都是将蓝藻细胞从水体中完整去除来达到去除MC
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LR的目的，但对于后续的藻泥的处理是一个很大的问题，吸附法主要利用的活性炭发达的微孔构造和巨大的比表面积的特性来进行吸附，但其也存在一些问题，如竞争吸附的影响有时为保证MC
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LR的去除率，活性炭的使用量远高出水处理中的常规使用量(1
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100mg/L)；且活性炭使用周期短，会大大增加水处理成本；此外MC
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LR吸附到活性炭上的机制也不明确，有可能被活性炭表面的生物膜降解，也有可能会再次释放到水体中重新引发水质污染。
[0007]利用一般氧化法对蓝藻中的MC
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LR进行处理：ClO2氧化、Cl2氧化、KMnO4氧化、O3氧化等等。其中ClO2氧化、Cl2氧化这两种方法都是不值得推荐的，因为其反应产物具有毒性并且随着ClO2投加量的增大，亚氯酸盐及氯酸盐等有毒副产物的生成量会显著增大，成为水体中潜在的影响人类身体健康的危险物质。KMnO4氧化虽然其氧化性相较于ClO2和Cl2的氧化性更强，但其效果增加的并不明显，而O3氧化相较于上面三种氧化剂来说，其达到的去除效果是最好的，反应也最为迅速，但其去除效果收多种因素的影响，如：藻细胞密度、臭氧浓度、接触时间、温度、pH、碱度及有机物的性质与浓度等等。
[0008]利用高级氧化法对蓝藻中的MC
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LR进行处理：TiO2光催化法、芬顿及类芬顿法、超声法、UV/H2O2高级氧化法等等。这种处理方法的缺点也很明显：如某些工艺设备投入大，使
用成本高，维护困难等，这些问题也在一定程度上限制了其应用范围。
[0009]将蓝藻不经任何处理直接施入土壤，但因为蓝藻中的微囊藻毒素会污染土壤，而且蓝藻还会释放出臭味，对周围环境造成很大的污染，所以，这种处理技术现在基本不用了。
[0010]将蓝藻经发酵后施入土壤，这种蓝藻处理技术可以降低土壤污染，但是相应的蓝藻所需的发酵时间比较长，成本也会比较高。
[0011]将蓝藻脱水、干化制成藻粉后，以固体肥料的形式输入土壤，但植物对其的吸收利用速度不如液体肥料，由于是固体肥料，所以很有可能在某个地点施肥过多，导致施肥不均匀。

技术实现思路

[0012]针对现有技术的不足之处，提供一种基于蓝藻、污泥与生物炭的土壤修复材料一站式制备方法，其方法简单，修复效果好，有机污染物转化为废料治理突然，具有广泛的实用性。
[0013]专利技术目的：本专利技术的土壤修复方法，将水体中的蓝藻进行水力空化破壁设备进行处理，从而有效杀死蓝藻以及其附带的微生物，同时去除蓝藻中的微囊藻毒素，而且还能够去除蓝藻产生的臭味，生成含有丰富的N、P元素蓝藻液，将蓝藻液作为生物质肥料运输至缺乏N、P元素成分的区域作为肥料使用；使用前对区域地表土的微量成分进行检测，缺乏氮元素则在该区域地表土中扩繁固氮菌，从而利用固氮菌进行固氮处理，缺乏钾元素则补充含钾元素的灌溉水，缺乏的磷元素通过浇灌蓝藻液混合水来增加磷元素含量，或者通过从蓝藻液中提取磷元素制成生物化肥使用；
[0014]一种基于蓝藻、污泥与生物炭的土壤修复材料一站式制备方法，其步骤如下：
[0015]制备蓝藻液：
[0016]根据当地风向在下风向的藻类水华富集区岸边构建固定收藻设施；然后通过水泵将富藻水提升到水力空化破壁装置，对蓝藻进行破壁处理，最终得到破壁蓝藻液，破壁过程杀死蓝藻中夹杂的大量的微生物大幅的降低蓝藻的含水率而且还可以有效的去除蓝藻中的微囊藻毒素以及蓝藻所产生的臭味，使蓝藻液富含磷元素；
[0017]收集沼渣给入费炉进行高温热分解：
[0018]将沼渣给入费炉进行脱水生成污泥，然后再进行降解；脱水污泥在温度200
‑
350℃下进行初级降解，通过释放CO2、C H4和H2生成醇类和烃类；在初次降解后产生的中间馏分在350
‑
550℃的平均温度下进行进一步降解，生成新的醇类和烃类；最后在温度550
‑
900℃下，对污泥二次降解产物，中间组分完全降解，生成排放CO2、C H4和H2的生物炭；
[0019]混合蓝藻液和生物炭：
[0020]将经过水力空化破壁后的蓝藻液喷淋在有沼渣制成的生物碳上，由于生物炭具有表面积大、表面结构空隙发达以及丰富的表面活性官能团等特性，因此蓝藻液中有利于植物生长发育的营养元素被吸附在生物炭表面，之后将喷淋过蓝藻液的生物碳与经过水力空化作用处理过的喷水织机污泥进行混合，制作成为一种基于蓝藻、喷水织机污泥与生物炭的土壤修复材料。
[0021]进一步，污泥热解过程中，加热在150℃
‑
400℃的初始阶段，所有的可生物降解有
机物都发生了挥发，加热在400℃
‑
550℃时，不可生物降解有机物也发生了挥发；沼渣热解制得的生物炭质量因工艺参数、热解方式(慢热、快热)、沼渣质量、压力、吸附剂粒径以及加热速度的不同而不同，最终由马费炉进行高温分解制备成生物炭。
[0022]进一步，经过水力空化作用处理过的喷水织机污泥的制备过程：将喷水织机污泥给入水力空化装置处理，空化温度为线性升温到60℃并持续240s，降低8％
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15％的污泥含水率，同时消杀喷水织机污泥中包含的细菌、寄生虫、病毒细胞：当空化发生温度为50～本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于蓝藻、污泥与生物炭的土壤修复方法，其特征在于：将水体中的蓝藻进行水力空化破壁设备进行处理，从而有效杀死蓝藻以及其附带的微生物，同时去除蓝藻中的微囊藻毒素，而且还能够去除蓝藻产生的臭味，生成含有丰富的N、P元素蓝藻液，将蓝藻液作为生物质肥料运输至缺乏N、P元素成分的区域作为肥料使用；使用前对区域地表土的微量成分进行检测，缺乏氮元素则在该区域地表土中扩繁固氮菌，从而利用固氮菌进行固氮处理，缺乏钾元素则补充含钾元素的灌溉水，缺乏的磷元素通过浇灌蓝藻液混合水来增加磷元素含量，或者通过从蓝藻液中提取磷元素制成生物化肥使用。2.一种基于蓝藻、污泥与生物炭的土壤修复材料一站式制备方法，其特征在于具体步骤如下：制备蓝藻液：根据当地风向在下风向的藻类水华富集区岸边构建固定收藻设施；然后通过水泵将富藻水提升到水力空化破壁装置，对蓝藻进行破壁处理，最终得到破壁蓝藻液，破壁过程杀死蓝藻中夹杂的大量的微生物大幅的降低蓝藻的含水率而且还可以有效的去除蓝藻中的微囊藻毒素以及蓝藻所产生的臭味，使蓝藻液富含磷元素；收集沼渣给入费炉进行高温热分解：将沼渣给入费炉进行脱水生成污泥，然后再进行降解；脱水污泥在温度200
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350℃下进行初级降解，通过释放CO2、C H4和H2生成醇类和烃类；在初次降解后产生的中间馏分在350
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550℃的平均温度下进行进一步降解，生成新的醇类和烃类；最后在温度550
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900℃下，对污泥二次降解产物，中间组分完全降解，生成排放CO2、C H4和H2的生物炭；混合蓝藻液和生物炭：将经过水力空化破壁后的蓝藻液喷淋在有沼渣制成的生物碳上，由于生物炭具有表面积大、表面结构空隙发达以及丰富的表面活性官能团等特性，因此蓝藻液中有利于植物生长发育的营养元素被吸附在生物炭表面，之后将喷淋过蓝藻液的生物碳与经过水力空化作用处理过的喷水织机污泥进行混合，制作成为一种基于蓝藻、喷水织机污泥与生物炭的土壤修复材料。3.根据权利要求2所述基于蓝藻、污泥与生物炭的土壤修复材料一站式制备方法，其特征在于：污泥热解过程中，加热在150℃
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400℃的初始阶段，所有的可生物降解有机物都发生了挥发，加热在...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄赳，张炜，沈国华，庄严，饶勋政，钱俊宇，
申请(专利权)人：中瑞苏州资源环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：