一种用于水体修复处理的生物质碳颗粒制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于水体修复处理的生物质碳颗粒制备方法，其特征在于，采用植物秸秆煅烧完成炭化获得生物质碳，然后采用负载反应溶液，使得金属钛和锡被反应负载进入生物质碳内。本发明专利技术具有水体净化效果更好，稳定性更好，对水体生物影响更小等优点。对水体生物影响更小等优点。对水体生物影响更小等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于水体修复处理的生物质碳颗粒制备方法
[0001]本申请为申请号202210081698.9，申请日2022
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24的《一种景观水体修复处理方法》专利的分案申请。


[0002]本专利技术涉及景观水体修复处理
，具体涉及一种用于水体修复处理的生物质碳颗粒制备方法。

技术介绍

[0003]随着城镇化的不断推进，城市中出现了越来越多的景观水体，包括天然和人工湖泊、景观池塘、景观河道等。这些景观水体因为修建较多导致维护频率较低，水体中的垃圾、淤泥等清理不及时而导致水体呈现黑臭以及富营养化的现象。这些景观水体的主要特点有流速缓慢、流动性差、水体面积小、极易被污染、水体自净能力不足、水环境承载能力低等。而抗生素从发现至今已有数十年历史，人们对这类药物的使用也越来越频繁，包括且不限于大量用于养殖领域的磺胺类抗生素、用在医药领域的以氧氟沙星等为代表的喹诺酮类抗生素和以红霉素为代表的大环内酯类抗生素等，这些抗生素往往无法在人或者动物体内得到完全的代谢，而以尿液的形式排入下水系统中，之后进入污水处理厂进行处理，但是当前的污水厂对这些抗生素的处理效果并不理想，比如对磺胺类药物的处理仅仅不到50%，而目前城市景观水体的水源主要来自于污水厂的再生回用水，因此，这些含有大量抗生素的再生水排入景观水体后，不仅有在环境中产生抗性基因（ARGs）的潜力，并且由于景观水体自净能力较差的缘故，而使其有着逐渐积累后随着食物链再次进入人体的风险，具有较大的环境风险水平。
[0004]而目前对于受污染景观水体的净化方法主要是物理法、化学法、生态修复法，其中物理法耗时费力，化学法效果虽好但治标不治本，且容易造成二次污染，生态修复发则主要以人工湿地、生态浮床等为主。而生态修复法中的人工湿地占地面积大，修建维护费用高，不适用于城市大部分景观水体，因此多数采用生态浮床的方法，但是传统的生态浮床对氮、磷污染物的去除效果虽然较好，但及其容易受到环境的影响，比如其在低温下去除效果下降剧烈，且对于水中的难降解有机物比如抗生素的去除效果一般，主要依靠填料的吸附作用，随着时间的推移，填料也要及时更换，填料更换后不仅会影响植物的生长，且新填料要面临微生物重新挂膜等问题，而旧填料的处置也是一个难以解决的问题。
[0005]综上所述：传统的生态浮床存在以下不足：1、浮床的净化效果不稳定，极易受到环境的影响从而严重弱化净化效能；2、对于水体中的难降解有机物的去除效果不佳；3、维护管理相对频繁，特别是更换填料后对浮床的净化效果影响较大，并且浮床收割得到的植物的处置也没有较好的方法。
[0006]为了更好地提高浮床净化水体效果，现有技术中还存在对浮床填料内施加电场作用的方案，可以结合电场作用更好地净化水体。例如CN202021232650.6公开的一种多功能电化学耦合生态浮床，CN201811630590.0公开的一种曝气强化电化学耦合生态浮床，
CN201821604321.2公开的一种水体修复的生态浮床沉积型微生物燃料电池耦合装置，均属于此类技术。但现有的电场式生态浮床技术中。大部分是将电场设置在填料内，而随着生态浮床上生物根系的生长以及污染物的吸附作用，会很快填充满填料内部空间，导致电场较小时难以发挥作用，如果加大电场强度，又容易外泄影响水体内生物，同时电场过强也会对种植的植物以及填料内的微生物菌群生存造成极大影响，得不偿失。在部分技术中，例如CN201821604321.2的专利装置中，其电场是露出在水体内，这样电场不会受填料变化的影响，但是这种方式会对水体中的鱼类生物造成直接影响，无法适用于有景观鱼类或生物的场所，而水体中生存的景观鱼类或活体生物自身是水体净化大循环系统的一个重要组成部分，缺少该部分同样会降低水体整体净化和活化的效果。
[0007]因此，怎样才能够提供一种能够进一步提高水体净化效果，能够对水体中的氮、磷、CODCr和难降解有机污染物具有高效稳定同步降解效能且维护频率和费用更低的针对城市中的受污染景观水体的新型生态修复技术，成为了一个有必要解决的问题。

技术实现思路

[0008]针对上述现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是：怎样提供一种水体净化效果更好，稳定性更佳，对水体生物影响更小的景观水体修复处理方法，以及一种用于水体修复处理的生物质碳颗粒制备方法。
[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种景观水体修复处理方法，采用在浮床上种植植物，植物根系扎根于浮床内填料并形成对水体污染物的吸附处理，同时在填料内施加电场作用形成耦合电化学体系实现对水体的复合式修复处理，其特征在于，填料内分布若干微型电极形成若干呈三维分布的微型电场实现电化学处理。
[0010]这样，本方法中在填料内部再分布设置若干微型电极，使得整体电场作用时，各微型电极之间起到中间传导桥梁作用，构成若干微型电场，并在通电后形成若干微型电解池，使得吸附的污染物在其内发生电离分解等电化学反应，可以更好地实现对其内污染物的电化学处理，同时避免了填料占据电场空间过大导致填料堵塞后电场作用效果降低的缺陷。极大地提高了水处理的效果和处理稳定性。
[0011]进一步地，浮床上设置太阳能电池板并为施加电场提供电力。
[0012]这样，能够做到自给自足，无需额外通电，提高方案适用性。
[0013]进一步地，本方法采用一种景观水体修复处理生态浮床装置实现，所述景观水体修复处理生态浮床装置，包括用于提供浮力的浮床浮体，浮床浮体上向下设置有种植篮，种植篮内填充有水处理用的填料，种植篮上种植有植物，种植篮内壁还设置有电极使得种植篮内腔形成电场，其中，填料内还分布设置有若干微型电极。
[0014]这样，就能够依靠设置的微型电极形成若干三维立体分布的微型电场，极大地提高电场的电化学处理效果。提高了电化学处理体系的稳定性。形成的电化学处理体系，能够对受污染城市景观水体中的氮、磷、COD
Cr
、难降解有机污染物具有稳定高效原位去除效果。方案中，所述种植篮为四周及底部具有孔隙结构的篮体，且种植篮的大小可以根据浮床所应用水体的具体情况适当变化，以保障浮床的水体净化效果。这样，周围的水能够更好地与浮床中的植物、填料、电极板接触，提升处理效能。
[0015]具体地说，所述电化学体系运行原理为，电场工作时，阳极可以产生氧气，这样，增加了水体中的溶解氧（DO），在一定程度上改善了受污染景观水体溶解氧含量低的问题，减少了水体中厌氧或缺氧型细菌的繁殖，而有利于好氧型细菌的繁殖，减少了由厌氧型细菌大量繁殖并代谢时所产生的臭味气体，比如硫化氢（H2S）、甲烷（CH4）等等，进一步地改善了水体环境。并且水体存在的部分Cl
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在电化学体系运行过程中被阳极所氧化生成氯气（Cl2）后直接与水反应，原位生成次氯酸（HClO），而次氯酸具有较强的氧化性，不仅能够直接氧化水体中的有机物，降低COD，还可以直接将水中的氨氮（NH
4+
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N）氧化形成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于水体修复处理的生物质碳颗粒制备方法，其特征在于，采用植物秸秆煅烧完成炭化获得生物质碳，然后采用负载反应溶液，使得金属钛和锡被反应负载进入生物质碳内。2.如权利要求1所述的用于水体修复处理的生物质碳颗粒制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将植物秸秆使用机器轧制为需求大小的颗粒状木屑，之后使用无水乙醇冲洗干净并烘干；（2）将以上干燥后的木屑放入尿素溶液中并在室温下均匀搅拌4
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6h，再抽滤后放置在烘箱中干燥3
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4h备用；（3）待上述材料充分干燥后将其放入管式炉中在保护气氛下缓慢升温至800
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900℃，并在此温度下煅烧完成炭化，之后关闭管式炉使其自然冷却至室温；（4）将上述烧制完成的生物质炭取出并使用蒸馏水和酒精进行冲洗，之后在超声振荡器中振荡一段时间，以上清洗步骤重复三次，提高材料孔隙率，之后将其放入烘箱中干燥备用；（5）将步骤（4）中干燥后的生物质炭取出，配置负载反应溶液，负载反应溶液使用乙醇作为溶剂，乙酸作为稳定剂，并加入一定量的去离子水，以钛酸丁酯、无水四氯化锡作为溶质且两溶质摩尔比为（8
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10）：（1
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3）；将生物质炭加入负载反应溶液中在室温下搅拌3
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5h后使用真空泵抽滤；（6）将上述抽滤后的材料放入烘箱中干燥，待其充分干燥后将其放置于石...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈垚，刘臻，吴清宇，刘非，吴琼，袁绍春，李运晴，谭雨青，郑鹏，唐颖辉，陈人瑜，邓淋月，昌子雄，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：