一种利用生物质炭处理富营养水体后修复土壤方法与装置 |
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| 申请号 | CN202010986463.5 | 申请日 | 2020-09-18 | 公开(公告)号 | CN112062644B | 公开(公告)日 | 2022-12-30 |
| 申请人 | 山东建筑大学; | 发明人 | 罗从伟; 马乔; 武道吉; 成小翔; 谭凤训; 王凯; 王士顺; 张福苗; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种处理富营养化 水 体 和 土壤 修复的方法，具体涉及一种利用 生物 质 炭处理富营养水体后修复土壤方法及其装置和应用。将生物质炭和富营养化水体搅拌、 吸附 ，将吸附后的水体分离，吸附后的生物质炭与 肥料 混合、干燥即得。将生物质炭和富营养化水体搅拌、吸附，将吸附后的水体分离，吸附后的生物质炭与肥料混合、干燥，该方法既能利用生物质炭多孔性和吸附性实现有机 废水 的处理，减少净水厂的压 力 ，而且吸附氮磷的生物质炭与肥料混合，用于农业生产，实现一步处理富营养化水体和 土壤修复 的目的。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种利用生物质炭处理富营养水体后修复土壤的装置，其特征在于，包括浸渍反应器、高温反应器、生物质炭储存罐、吸附反应器、混合器和干燥器；所述浸渍反应器内部设有搅拌器，所述浸渍反应器顶部设有试剂加入口，所述浸渍反应器底部通过管道与所述高温反应器连接，所述高温反应器的顶部开设有排气孔，所述高温反应器和所述生物质炭储存罐通过管道连接，所述吸附反应器被透水膜分为两个区域，一个区域设有第一进料口、搅拌装置、进水口和第一通道，另一区域设有反冲洗装置、出水口，所述吸附反应器第一通道与混合器连接，所述混合器设有第二进料口，所述混合器还与所述干燥器连接，生物质炭吸附氮磷以后，通过反冲洗装置将生物质炭冲洗至所述混合器，其方法包括： |
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| 说明书全文 | 一种利用生物质炭处理富营养水体后修复土壤方法与装置技术领域背景技术[0002] 公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。 [0003] 湖库水已逐渐替代地下水作为城市的主要供水水源，湖库水的富营养化问题突出，很多重要湖库水均有不同程度的富营养化，藻污染爆发压力较大。人类活动的影响导致短期内大量氮、磷等污染物进入水源，引起藻类和浮游生物的过度繁殖。日趋严重的水体富营养化已经成为全球性的环境问题，对饮用水安全构成了严重威胁。藻类的主要危害有：①致使水华爆发，造成水生态环境破坏；②产生的藻毒素“三致”危害大，致癌、致畸和致突变；③导致饮用水处理难度大、效能低、成本高、水质安全难以保障。有效控制和去除水体中的藻类，提高饮用水水质和保障人体健康，让人们享有安全的淡水资源和健康的生态环境，是当前需要解决的重大环境问题。 [0004] 氮磷是植物生长过程所需元素中占比最大的两种元素，往往需要通过外部施肥的方法补充。氮元素是构成植物蛋白质和酶的重要成分，也是促进农作物光合作用、提高产量的重要营养物质。水体中氮元素的去除主要有生物法、化学沉淀法、吹脱法、折点氯化法、吸附法等，但大多存在受环境条件限制、成本较高、二次污染等缺点。磷能够加速植物细胞分裂，促进根系和根茎的快速生长和花芽分化，能够提高果实的品质，是形成细胞蛋白、卵磷脂的重要营养元素。但是当前我国农田土壤中大量的氮磷元素通过地表径流、侵蚀和淋溶途径流失进入周围环境，大量使用化肥增加土壤中的氮磷元素不仅破坏了土壤结构、导致耕地土壤酸化、破坏土壤的生态系统。水体中磷元素的去除主要有生物法、化学聚凝法、结晶法、离子交换法和吸附法等，但大多存在处理效果不佳、实施条件苛刻、成本高、二次污染重等缺陷。富营养化水体的特征是含有大量的氮磷营养物质，即水中氮含量超过0.3mg/L，磷超过0.02mg/L，该水体属于富营养化水体，而如果能够利用富营养化水体中的氮磷元素，进行合理有效的资源化再利用。不仅能够有效控制水体污染，而且还能够改良土壤，降低化肥投加量，有效改善生态环境。 [0005] 每年农作物收获季节会产生大量的小麦和玉米等秸秆，据统计每年会产生将近七亿多吨此类农业废弃物，农民往往会对这些“用处不大”的“废弃物”采取田间焚烧、就地掩埋等方式，不仅产生大量烟雾，而且对土壤有机质造成破坏，严重影响我国大气环境和土壤环境。故提高农作物秸秆的综合开发利用成为当务之急，这对环境保护、资源节约和农业经济的可持续发展都具有重要的意义。 [0006] 农作物秸秆和木屑等在缺氧或者无氧条件下，控制反应温度(500～700℃)进行高温裂解能够产生生物质炭，其有机质含量高，具有多孔结构且表面含有丰富的富氧官能团，对水体中的有机物、氮磷等都具有吸附效果；添加到土壤中可有效增加土壤有机碳含量，提高土壤持水保肥和曝氧能力，修复酸碱性土壤并改善土壤微生物环境。此外生物质炭中的碳还具有较强的稳定性，可将大气中的碳固持在土壤中，减少碳排放。 发明内容[0007] 为了解决背景技术中提到的水体污染以及农业废弃物闲置的问题，因此本发明提出一种利用生物质炭处理富营养水体后修复土壤方法及其装置和应用，进行土壤修复，增加农业创收。本发明利用环境、农业、工程等方面的技术，不仅解决了农业废弃物后续处理的难题，而且解决了水体富营养化问题，为饮用水源优化做出来贡献，同时改善了土壤环境。 [0008] 具体地，本发明是通过如下所述的技术方案实现的： [0010] 在本发明的第二方面，本发明提供了实现生物质炭处理富营养水体后修复土壤方法的装置，包括吸附反应器、混合器和干燥器，吸附反应器被透水膜分为两个区域，一个区域设有进料口、搅拌装置、进水口和第一通道，另一区域设有反冲洗装置、出水口，吸附反应器第一通道与混合器连接，混合器设有第二进料口，混合器还与干燥器连接。 [0011] 在本发明的第三方面，本发明提供了一种利用农业废弃物处理富营养水体后修复土壤方法，包括：对农业废弃物的浸渍处理、高温炭化、生物质炭吸附，所述生物质炭吸附步骤具体如生物质炭处理富营养水体后修复土壤方法所述。 [0012] 在本发明的第四方面，本发明还提供了实现利用农业废弃物处理富营养水体后修复土壤方法的装置，包括浸渍反应器、高温反应器和上文所述的实现生物质炭处理富营养水体后修复土壤方法的装置。 [0013] 在本发明的第五方面，本发明还提供了生物质炭处理富营养水体后修复土壤方法和/或利用农业废弃物处理富营养水体后修复土壤方法在制备生物质肥料中的应用。 [0014] 本发明一个或多个实施例具有以下有益效果 [0015] (1)将生物质炭和富营养化水体搅拌、吸附，将吸附后的水体分离，吸附后的生物质炭与肥料混合、干燥，该方法既能利用生物质炭多孔性和吸附性实现有机废水的处理，减少净水厂的压力，而且吸附氮磷的生物质炭与肥料混合，用于农业生产，实现一步处理富营养化水体和土壤修复的目的。 [0016] (2)实现生物质炭处理富营养水体后修复土壤方法的装置，通过合理设计吸附反应器的结构，透水膜和反冲洗装置的配合实现生物质炭对氮磷的吸附以及生物质炭与肥料的混合。 [0017] (3)对农业废弃物进行浸渍、高温炭化、生物质炭吸附的处理，可以将农业废弃物浸渍处理后炭化可获得具有不同吸附性能的生物质炭，可充分吸收水体中的氮磷，解决水体富营养化问题，在充分吸附氮磷后添加尿素、磷酸铵复配溶液进行干燥处理，可获得生物质炭肥料，添加到农田或受损土壤中，可改善土壤环境。 [0018] (4)通过使用实现利用农业废弃物处理富营养水体后修复土壤方法的装置，可以高效、快速的完成从生物废弃物到混合肥料的生产过程，提高生物废弃物利用率。并且实现农业废弃物的再利用和有机废水的处理，实现废弃资源或有害资源的重复利用，减少对环境的污染，变废为宝，提升农作物产率。附图说明 [0020] 图1为本发明实施例1‑5作用下的玉米亩产量比较； [0021] 图2为本发明实施例6实现生物质炭处理富营养水体后修复土壤方法的装置示意图； [0022] 图3为本发明实施例7‑9作用下的玉米亩产量比较； [0023] 图4为本发明实施例10实现利用农业废弃物处理富营养水体后修复土壤方法的装置示意图； [0024] 其中：1、浸渍反应器，1‑1，原料入口，1‑2试剂加入口，2、高温反应器，2‑1排气孔，3、生物质炭储存罐，4、吸附反应器，4‑1、透水膜，4‑2、第一进料口，4‑3、搅拌装置，4‑4、进水口，4‑5、第一通道，4‑6、反冲洗装置，4‑7出水口，5混合器，5‑1、第二进料口，6、干燥器，6‑1、排气孔，7、第二通道。 具体实施方式[0025] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。 [0026] 除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。 [0027] 为了解决背景技术中提到的水体污染以及农业废弃物闲置的问题，在本发明的第一方面，提出一种生物质处理富营养水体后修复土壤方法，将生物质炭和富营养化水体搅拌、吸附，将吸附后的水体分离，吸附后的生物质炭与肥料混合、干燥即得。 [0028] 在本发明的一些实施例中，所述富营养化水体为富含氮磷有机废水。 [0029] 或，所述肥料选自尿素和磷酸铵溶液。 [0030] 进一步地，搅拌时间为30‑60min，搅拌温度为15‑25℃。 [0031] 温度太高和太低都不利于生物质吸附氮磷元素，搅拌时间过长，导致生物质炭吸附的氮磷元素又进入溶液中。 [0032] 进一步地，生物质炭与肥料混合的时间为20‑40min，温度为10‑30℃，生物质炭与肥料质量比为1：1～10。肥料过少，生物质炭未达到饱和吸附，肥料比例过多，不仅会产生团聚，而且会包覆在生物质炭表面，影响生物质炭吸附性能。控制肥料适当过量，可以保证生物质炭吸附肥料，增加肥料的分散性，有助于改善农作物产量。 [0033] 生物质炭的吸附效果与处理参数息息相关，只有选择合适的反应系统，各个参数及步骤相互配合，生物质炭吸附的氮磷元素最多，养分越多，越有助于玉米类的农作物增产。当生物质炭和富营养化水体搅拌的时间为45min，搅拌温度为25℃时，生物质炭与肥料混合的时间为25min，温度为25℃，生物质炭与肥料质量比为1：1时，用于玉米生长过程后，玉米产量最高。 [0034] 进一步地，生物质炭与肥料混合后在60～100℃下干燥4～6h；进一步优选为生物质炭与肥料混合后在80℃温度下干燥5h。 [0035] 如果仅将生物质炭与有机废水进行吸附或者仅将生物质炭与肥料进行吸附，其改性效果均不及本发明所述的先进行有机废水吸附，再进行肥料吸附的效果。 [0036] 在本发明的第二方面，本发明提出一种实现生物质炭处理富营养水体后修复土壤方法的装置，包括吸附反应器、混合器和干燥器，吸附反应器被透水膜分为两个区域，一个区域设有第一进料口、搅拌装置、进水口和第一通道，另一区域设有反冲洗装置、出水口，吸附反应器第一通道与混合器连接，混合器设有第二进料口，混合器还与干燥器连接。 [0037] 搅拌装置是指具有液液混合、固液混合的装置，可以为电磁搅拌装置或者机械搅拌桨，只要能起到混合均匀目的的装置皆可以，并不限于本发明列举的种类。 [0038] 反冲洗装置主要利用外加压力，利用水或气的冲力洗脱作用同时对透水膜进行清洗，将含有氮磷营养物的生物质炭冲洗进入搅拌淋洒混合器的装置。 [0039] 在本发明的一个实施例中，进料口、搅拌装置、进水口和第一通道位于透水膜上方。 [0040] 在本发明的又一实施例中，吸附反应器被透水膜分为两个区域，两个区域可以上下设置，也可以左右设置，只要能完成搅拌吸附和反吹操作即可。 [0041] 在本发明的一个实施例中，富营养化水体通过加压泵加入到吸附反应器内与生物质炭混合去除氮磷后，通过透水膜后获得纯净出水。 [0042] 在本发明的一个实施例中，生物质炭吸附氮磷以后，通过反冲洗装置将生物质炭冲洗至混合器。 [0043] 在本发明的一个实施例中，混合器中的生物质炭与尿素、磷酸铵复配溶液混合、干燥。 [0044] 更进一步的，生物质炭利用循环风机吹入吸附反应器，在吸附反应器内设置吸附反应区，吸附反应区内设置搅拌装置，底部安装透水膜，可将大颗粒生物质炭截留，富营养化水体通过加压泵加入到吸附反应器内与生物质炭充分混合去除氮磷后，通过透水膜后获得纯净出水，减轻水体底泥压力或者较小水厂处理压力。 [0045] 更进一步的，在吸附反应器底部设置反冲洗装置，在生物质炭吸附一定量氮磷以后，通过反冲洗装置将饱和生物质炭冲洗至混合器，与新加入的尿素磷酸铵复配溶液充分混合后，进入到干燥器获得生物质炭肥料来改善土壤环境。 [0046] 更进一步的，在反冲洗阶段，透水膜通过水流冲击可将吸附在膜表面及膜孔径内的生物质炭，缓解膜污染以获得更强的截留能力。透水膜主要对生物质炭进行截留，孔隙相对大，不存在反冲洗压力大、堵塞的问题。 [0047] 在本发明的第三方面，本发明提出一种利用农业废弃物处理富营养水体后修复土壤方法，包括：对农业废弃物的浸渍处理、高温炭化、生物质炭吸附，所述生物质炭吸附步骤如生物质炭处理富营养水体后修复土壤方法所述。 [0048] 以农业废弃物为原料制备生物质炭或生物质炭，通常经过粉碎、活化、碳化过程，浸渍液的种类、浸渍比例、炭化裂解方式都对生物质炭的吸附性能有影响。具体的： [0049] 浸渍液主要有盐类、酸类、碱类等，其中盐类浸渍液主要有ZnCl2、CaCl2、MgCl2、K2CO3等，酸类主要有H3PO4、HCl、H2SO4等，碱类主要有KOH、NaOH。 [0050] 炭化裂解方式主要有缓慢裂解、快速裂解和汽化裂解，此外裂化时通入CO2和H2O等气体也可以改变生物质炭的性质。 [0052] 不同浸渍液主要影响生物质炭的孔径、比表面积以及表面形成的官能团、附加的颗粒物等，例如以ZnCl2为浸渍液可获得更大的比表面积、以CaCl2为浸渍液不仅能获得更大的表面积同时对磷酸盐的吸附能力也被加强。 [0053] 不同的浸渍比例主要影响生物质炭的得率和比表面积，例如降低浸渍比例将会增大得率、增大比表面积。 [0054] 本发明的一个或多个实施例中，浸渍液选自NaOH或KOH，浓度为5‑10mM。相对于盐类和酸类浸渍液，使用碱类浸渍液制备的生物质炭比表面积更大，孔径分布更加均匀。 [0055] 本发明的一个或多个实施例中，农业废弃物选自农作物秸秆。通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花、甘蔗和其它农作物(通常为粗粮)在收获籽实后的剩余部分。农作物光合作用的产物有一半以上存在于秸秆中，秸秆富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等，是一种具有多用途的可再生的生物资源。 [0056] 本发明的一个或多个实施例中，炭化温度为550‑650℃，时间为0.5‑2h。 [0057] 进一步地，炭化温度为600℃，时间为1h。炭化温度过高，时间过长，容易破坏生物质炭结构，炭化温度过低，时间过短，不能构建生物质炭结构。如果在较低炭化温度炭化较长时间，会使生物质炭结构崩塌，失去吸附性能。 [0058] 本发明的一个或多个实施例中，农业废弃物干重与浸渍液的质量比为1：1‑3，优选为1：1。能最大程度的发挥浸渍液的造孔作用，避免浸渍液过多，浪费原料，浸渍液过少，造孔不完全。 [0059] 将获得的生物质炭进行吸附，步骤如生物质炭处理富营养水体后修复土壤方法所述。具体地： [0060] 将生物质炭和富营养化水体搅拌、吸附，将吸附后的水体分离，吸附后的生物质炭与肥料混合、干燥即得。 [0061] 所述富营养化水体为富含氮磷有机废水。 [0062] 或，所述肥料选自尿素和磷酸铵溶液。 [0063] 搅拌时间为30‑60min，搅拌温度为15‑25℃。 [0064] 生物质炭与肥料混合的时间为20‑40min，温度为10‑30℃，生物质炭与肥料质量比为1：1～10。 [0065] 在本发明的又一实施例中，当生物质炭和富营养化水体搅拌的时间为45min，搅拌温度为25℃时，生物质炭与肥料混合的时间为25min，温度为25℃，生物质炭与肥料质量比为1：1时，用于玉米生长过程后，玉米产量最高。 [0066] 进一步地，生物质炭与肥料混合后在60～100℃下干燥4～6h；进一步优选为生物质炭与肥料混合后在80℃温度下干燥5h。 [0067] 在本发明的第四方面，本发明提出一种实现利用农业废弃物处理富营养水体后修复土壤方法的装置，包括浸渍反应器、高温反应器和上文所述实现生物质炭处理富营养水体后修复土壤方法的装置。 [0068] 在原料入口将农业废弃物投入浸渍反应器，从试剂加入口加入浸渍液，反应结束后，将浸渍后的农业废弃物投入高温反应器进行炭化反应，高温反应器设有排气孔控制反应器内部压力，将炭化产物投入生物质炭储存罐，接着将生物质炭投入吸附反应器进行吸附、混合、烘干制备复合肥料。 [0069] 在本发明的一个或多个实施例中，也可以将浸渍后的农业废弃物投入高温反应器进行炭化反应，将炭化产物直接投入吸附反应器进行吸附、混合、烘干制备复合肥料。 [0070] 实现生物质炭处理富营养水体后修复土壤方法的装置具体包括： [0071] 吸附反应器、混合器和干燥器，吸附反应器被透水膜分为两个区域，一个区域设有第一进料口、搅拌装置、进水口和第一通道，另一区域设有反冲洗装置、出水口，吸附反应器第一通道与混合器连接，混合器设有第二进料口，混合器还与干燥器连接。 [0072] 进一步地，进料口、搅拌装置、进水口和第一通道位于透水膜上方。 [0073] 在本发明的又一实施例中，吸附反应器被透水膜分为两个区域，两个区域可以上下设置，也可以左右设置，只要能完成搅拌吸附和反吹操作即可。 [0074] 在本发明的一个实施例中，富营养化水体通过加压泵进入到吸附反应器内与生物质炭混合去除氮磷后，通过透水膜后获得纯净出水。 [0075] 在本发明的一个实施例中，生物质炭吸附氮磷以后，通过反冲洗装置将生物质炭冲洗至混合器。 [0076] 在本发明的一个实施例中，混合器中的生物质炭与尿素、磷酸铵复配溶液混合、干燥。 [0077] 生物质炭利用循环风机吹入吸附反应器，在吸附反应器内设置吸附反应区，吸附反应区内设置搅拌装置，底部安装透水膜，可将大颗粒生物质炭截留，富营养化水体通过加压泵进入到吸附反应器内与生物质炭充分混合去除氮磷后，通过透水膜后获得纯净出水，减轻水体底泥压力或者较小水厂处理压力。 [0078] 更进一步的，在吸附反应器底部设置反冲洗装置，在生物质炭吸附一定量氮磷以后，通过反冲洗装置将饱和生物质炭冲洗至混合器，与新加入的尿素磷酸铵复配溶液充分混合后，进入到干燥器获得生物质炭肥料来改善土壤环境。 [0079] 更进一步的，在反冲洗阶段，透水膜通过水流冲击可将吸附在膜表面及膜孔径内的生物质炭，缓解膜污染以获得更强的截留能力。透水膜主要对生物质炭进行截留，孔隙相对大，不存在反冲洗压力大、堵塞的问题。 [0080] 在本发明的第五方面，本发明提出生物质炭处理富营养水体后修复土壤方法和/或利用农业废弃物处理富营养水体后修复土壤方法在制备生物质肥料中的应用。。 [0081] 实施例1 [0082] 一种生物质炭处理富营养水体后修复土壤方法，将生物质炭和富营养化水体搅拌、吸附，将吸附后的水体分离，吸附后的生物质炭与肥料混合、干燥即得。 [0083] 所述生物质炭性能参数：比表面积为800mg/g，亚甲基蓝吸附质≥105mg/g。 [0084] 所述富营养化水体为富含氮磷有机废水，总氮含量＝60mg/L。 [0085] 所述肥料为尿素溶液， [0086] 搅拌时间为45min，温度为25℃。 [0087] 生物质炭与肥料混合的时间为25min，温度为25℃，生物质炭与肥料质量比为1：1。 [0088] 生物质炭与肥料混合后在80℃温度下干燥5h。 [0089] 实施例2 [0090] 与实施例1区别在于，未进行生物质炭与富营养化水体的吸附，直接将生物质炭与肥料混合、干燥。 [0091] 实施例3 [0092] 与实施例1区别在于，生物质炭和富营养化水体搅拌时间为70min，温度为10℃。 [0093] 实施例4 [0094] 与实施例1区别在于，生物质炭与肥料混合的时间为25min，温度为40℃。 [0095] 实施例5 [0096] 与实施例1区别在于，生物质炭与肥料质量比为1：0.5。 [0097] 性能测试 [0098] 试验：选用地势平坦、土壤质地均匀、土壤盐碱中度、滴灌设施齐全完好的土地，选用相同品种的玉米进行田间实验，均自玉米幼苗8cm左右进行移栽到试验田中，在玉米移栽到试验田后，在玉米开花期时分别采用实施例1‑5复合后的生物质炭肥料进行穴施，每亩用量为120kg，同时设置一组采用等量尿素为对照组，未施加任何肥料的玉米为空白组，其它时期肥水管理与田间管理均相同，然后进行对比各个试验区的亩产量。 [0099] 由图1可以看出，相对于不使用肥料的玉米，实施例1方案处理的玉米产量提高了37.5％，相比于只使用尿素的玉米，产量提高了3.7％。当制备过程中参数发生变化，制备得到的生物质肥料对玉米产量的提升效果不及本施例1的生物质肥料。说明实施例1制备的生物质炭肥料能够提高农作物产量。在玉米种植上，添加实施例1中的生物质炭后，玉米产量高于添加等量尿素的玉米产量，实施例1不仅克服了生物吸附富营养化水体中营养物质困难的问题，将对水体有危害的营养物质转化成对农作物种植有利的肥料，而且还能增强肥料在土壤中的分散性。实施例1在处理有机废水的同时，变废为宝，与吸附的氮磷元素复配，增加玉米产量。 [0100] 实施例6 [0101] 如图2所示，一种实现生物质炭处理富营养水体后修复土壤方法的装置，包括吸附反应器4、混合器5和干燥器6，吸附反应器4被透水膜4‑1分为两个区域，一个区域设有第一进料口4‑2、搅拌装置4‑3、进水口4‑4和第一通道4‑5，另一区域设有反冲洗装置4‑6、出水口4‑7，吸附反应器第一通道4‑5与混合器5连接，混合器5设有第二进料口5‑1，混合器5还与干燥器6通过第二通道7连接。 [0102] 第一进料口4‑2、搅拌装置4‑3、进水口4‑4和第一通道4‑5位于透水膜4‑1上方。 [0103] 生物质炭利用循环风机吹入吸附反应器4，在吸附反应器4内设置吸附反应区，吸附反应区内设置搅拌装置4‑3，底部安装透水膜4‑1，可将大颗粒生物质炭截留，富营养化水体通过加压泵加入到吸附反应器4内与生物质炭充分混合去除氮磷后，通过透水膜4‑1后获得纯净出水，减轻水体底泥压力或者较小水厂处理压力。 [0104] 在吸附反应器4底部设置反冲洗装置4‑6，在生物质炭吸附一定量氮磷以后，通过反冲洗装置4‑6将饱和生物质炭冲洗至混合器5，与新加入的尿素磷酸铵复配溶液充分混合后，进入到干燥器获得生物质炭肥料来改善土壤环境。 [0105] 在反冲洗阶段，透水膜4‑1通过水流冲击可将吸附在膜表面及膜孔径内的生物质炭，缓解膜污染以获得更强的截留能力。 [0106] 实施例7 [0107] 一种利用农业废弃物处理富营养水体后修复土壤方法，包括：对农业废弃物的浸渍处理、高温炭化、生物质炭吸附，所述生物质炭吸附步骤如生物质炭处理富营养水体后修复土壤方法所述。 [0108] 浸渍液选自KOH，浓度为5mM，农业废弃物为农作物秸秆，炭化温度为600℃，时间为1h，农业废弃物干重与浸渍液的质量比为1：1。 [0109] 将生物质炭和富营养化水体搅拌、吸附，将吸附后的水体分离，吸附后的生物质炭与肥料混合、干燥即得。 [0110] 所述富营养化水体为富含氮磷有机废水。 [0111] 所述肥料为尿素溶液。 [0112] 搅拌时间为45min，温度为25℃。 [0113] 生物质炭与肥料混合的时间为25min，温度为25℃，生物质炭与肥料质量比为1：1。 [0114] 生物质炭与肥料混合后在80℃温度下干燥5h时间。 [0115] 实施例8 [0116] 与实施例7区别在于，炭化温度为500℃，时间为3h。 [0117] 实施例9 [0118] 与实施例7区别在于，农业废弃物干重与浸渍液的质量比为1：5。 [0119] 性能测试 [0120] 试验：选用一致的土地状况，相同的玉米品种，进行田间实验，均自玉米幼苗7‑9cm左右进行移栽到试验田中，在玉米移栽到试验田后，在玉米开花期时分别采用实施例7‑9复合后的农业废弃物生物质炭肥料进行穴施，每亩用量为120kg，同时设置一组采用等量尿素为对照组，一组不施加任何肥料的玉米为空白组，其它时期肥水管理与田间管理均相同，然后进行对比各个试验区的亩产量： [0121] 由图3可以看出，实施例7制备的生物质炭肥料能够有效提高农作物产量。相对于不使用肥料的玉米，实施例7制备的生物质炭肥料产量提高了36.6％，相比于只使用尿素的玉米，产量提高了5.6％，当制备过程中参数发生变化，制备得到的生物质肥料对玉米产量的提升效果不及实施例7的生物质肥料。实施例7不仅能实现农业废弃物的再利用和有机废水的处理，实现废弃资源或有害资源的重复利用，减少对环境的污染，还能变废为宝，提升农作物产率。 [0122] 实施例10 [0123] 如图4所示，一种利用农业废弃物处理富营养水体后修复土壤方法的装置，包括浸渍反应器、高温反应器、吸附反应器4、混合器5和干燥器6，吸附反应器4被透水膜4‑1分为两个区域，一个区域设有第一进料口4‑2、搅拌装置4‑3、进水口4‑4和第一通道4‑5，另一区域设有反冲洗装置4‑6、出水口4‑7，吸附反应器第一通道4‑5与混合器5连接，混合器5设有第二进料口5‑1，混合器5还与干燥器6通过第二通道7连接。 [0124] 在原料入口1‑1将农业废弃物投入浸渍反应器1，从试剂加入口1‑2加入浸渍液，反应结束后，将浸渍后的农业废弃物投入高温反应器2进行炭化反应，高温反应器2设有排气孔2‑1，用于控制反应器内部压力，将炭化产物投入生物质炭储存罐3，接着将生物质炭投入吸附反应器4进行吸附、混合、烘干制备复合肥料。 [0125] 生物质炭利用循环风机吹入吸附反应器4，在吸附反应器4内设置吸附反应区，吸附反应区内设置搅拌装置4‑3，底部安装透水膜4‑1，可将大颗粒生物质炭截留，富营养化水体通过加压泵加入到吸附反应器4内与生物质炭充分混合去除氮磷后，通过透水膜4‑1后获得纯净出水，减轻水体底泥压力或者较小水厂处理压力。 [0126] 在吸附反应器4底部设置反冲洗装置4‑6，在生物质炭吸附一定量氮磷以后，通过反冲洗装置4‑6将饱和生物质炭冲洗至混合器5，与新加入的尿素磷酸铵复配溶液充分混合后，进入到干燥器获得生物质炭肥料来改善土壤环境。 [0127] 在反冲洗阶段，透水膜4‑1通过水流冲击可将吸附在膜表面及膜孔径内的生物质炭，缓解膜污染以获得更强的截留能力。 [0128] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
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