專利名稱：一種基于水體富營養(yǎng)化治理的漂浮植物的綜合利用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水體富營養(yǎng)化治理領(lǐng)域，特別是屬于水體富營養(yǎng)化治理領(lǐng)域中漂浮植物的處理方法，具體來說是屬于基于水體富營養(yǎng)化治理的漂浮植物的綜合利用方法。
背景技術(shù)：
作為一種生態(tài)治理方式，通過控制性種養(yǎng)大型水生植物對富營養(yǎng)化水體進(jìn)行治理已經(jīng)成為目前水體治理中常見的治理方式，以應(yīng)用較為廣泛的水葫蘆來說，種養(yǎng)I平方米的水葫蘆，每天可以從I立方米水體中吸收0.9-1.4克氮，使水體全氮濃度下降1-2毫克/升，同時，可以使水體懸浮物量下降70%以上。由于水葫蘆的繁殖速度高，所以治理后產(chǎn)生了大量的水葫蘆等漂浮植物，如果采收不及時，很有可能使得漂浮植物因為寒冷環(huán)境而造成死亡、腐爛，從而對水體造成二次污染。同時，由于水葫蘆等漂浮植物對于水體中的氮、磷等物質(zhì)具有固化作用，所以漂浮植物本身的氮、磷含量高，合理利用這些漂浮植物既可以避免水體的二次污染，又可以達(dá)到循環(huán)、再生利用的目的，但是由于水葫蘆等漂浮植物的含水量高，通常為94%-95%，所以處理難度大，很難將其合理的再生利用。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于找到一種基于水體富營養(yǎng)化治理的漂浮植物的綜合利用方法，從而可以將用于水體富營養(yǎng)化治理的漂浮植物合理的進(jìn)行再生和循環(huán)利用。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明公開了一種基于水體富營養(yǎng)化治理的漂浮植物的綜合利用方法，所述的綜合利用方法包括以下步驟:
(1)控制性種養(yǎng)；
利用錨基浮球圍網(wǎng)設(shè)施將漂浮植物控制在富營養(yǎng)化水體特定區(qū)域內(nèi)生長，并實施有計劃、有步驟的采收；
(2)機(jī)械化采收、減容；
(2-1)根據(jù)漂浮植物的生長情況，對漂浮植物機(jī)械化采收；在采收時，既要考慮漂浮植物的生長狀態(tài)，又要同時考慮漂浮植物的生產(chǎn)期；
(2-2)采收的同時，將采收后的漂浮植物進(jìn)行初步的粉碎，從而使得粉碎后的漂浮植物體積大大降低；同時，降低體積也有益于實現(xiàn)低成本、高效率的轉(zhuǎn)運(yùn)漂浮植物；
(3)加工處理及資源化應(yīng)用；
(3-1)將通過步驟(2-2)粉碎、減容的漂浮植物通過運(yùn)輸船運(yùn)輸至處理基地；
(3-2)將運(yùn)輸至處理基地的漂浮植物物料與適量水混勻攪拌，并通過提升泵泵入固液分離機(jī)；所說的適量水是指將通過加入水后形成的漿液符合固液分離機(jī)的粘稠度等分離需要的水量；
(3-3)通過固液分離機(jī)，漂浮植物被擠壓、分離得到擠壓汁和擠壓渣；(3-4-1)所述擠壓汁進(jìn)入發(fā)酵罐體，通過厭氧發(fā)酵后制得沼氣和沼液；
(3-4-2)所述擠壓渣與粉碎后植物秸桿、動物糞便或藍(lán)藻藻泥混合后堆置為條跺，在500C以上的高溫條件下發(fā)酵15至20天，制得有機(jī)肥原料。首先，通過采收過程中的粉碎、減容過程可以將水葫蘆等漂浮植物的體積減小4/5以上，從而為下一步的加工處理及資源化應(yīng)用提供了有利條件。通過破碎、攪拌等過程后，漂浮植物形成了固液混合的漿液狀態(tài)，通過固液分離機(jī)將其中個固體和液體分離開來，分別針對擠壓汁和擠壓渣進(jìn)行后續(xù)處理，使得綜合利用處理中更有針對性，處理效果更好。擠壓汁通過厭氧發(fā)酵后產(chǎn)生的沼氣可以用于發(fā)電等領(lǐng)域，沼液則可以回流至農(nóng)田，用于灌溉。擠壓渣中含有大量的從水體中固化的氮、磷等養(yǎng)分，通過合理的腐熟后，可以作為有機(jī)肥的原料加以應(yīng)用。根據(jù)目前實驗結(jié)果表明，利用水葫蘆等漂浮植物的擠壓汁產(chǎn)生的沼氣應(yīng)用于發(fā)電后基本可以滿足處理基地的用電需求。與此同時，由水葫蘆為主要原料生產(chǎn)出的商品有機(jī)月巴，其有機(jī)質(zhì)含量達(dá)610克/公斤，全氮20.9克/公斤、全磷3.4克/公斤，全鉀24.1克/公斤。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括有步驟(3-4-2’ )所述擠壓渣在高溫條件下發(fā)酵15至20天后，進(jìn)一步進(jìn)行二次靜態(tài)發(fā)酵，并制得有機(jī)肥原料。進(jìn)一步的二次靜態(tài)發(fā)酵的主要目的是使得擠壓渣進(jìn)一步的腐熟，使其含水量進(jìn)一步降低，從而進(jìn)一步提高其作為有機(jī)肥的質(zhì)量。 作為本發(fā)明的另一改進(jìn)，所述有機(jī)肥原料通過破碎、過篩直接用作栽培基質(zhì)或者有機(jī)肥料；也可以通過擠壓、造粒用作顆粒狀有機(jī)肥料。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括有步驟(3-4-1’)所述一次厭氧發(fā)酵后制得的沼液進(jìn)行固液一體化二次發(fā)酵工藝。由于經(jīng)過一次發(fā)酵的沼液中還含有一定量的甲烷，所以對其進(jìn)行固液一體化二次發(fā)酵工藝，不僅可以防止排出的沼液中甲烷進(jìn)入空氣，進(jìn)而造成對環(huán)境的污染，而且可以使得發(fā)酵更加徹底，對其中的物質(zhì)回收利用更加完全。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述固液分離機(jī)為螺旋擠壓機(jī)。由于利用螺旋桿的旋轉(zhuǎn)、擠壓作為固液分離的方式，所以固液分離的效果更好，效率更高。當(dāng)然，在有機(jī)肥原料的制備過程中，本發(fā)明還進(jìn)一步公開了所述步驟(3-4-2)中，堆置為條跺后，進(jìn)一步利用行走翻拋機(jī)對條跺進(jìn)行翻拋，保證擠壓渣的發(fā)酵效果更好。作為本發(fā)明的另一改進(jìn)，所述步驟(3-1)與(3-2)之間還包括有步驟(3-0)所述粉碎、減容后的漂浮植物運(yùn)至處理基地后，進(jìn)行二次粉碎。這樣一來可以使得漂浮植物的流動性和粒徑更加有利于后續(xù)過程的處理。綜上所述，采用本發(fā)明所公開的技術(shù)方案后，有效的對用于水體富營養(yǎng)化治理的漂浮植物進(jìn)行了再生、循環(huán)利用。
具體實施例方式實施例1 基于草海水體富營養(yǎng)化治理的漂浮植物的綜合利用方法草海水面積占滇池水面面積的3.6%，卻接納了滇池入湖污染負(fù)荷的30%左右。為了對草海進(jìn)行富營養(yǎng)化水體的治理，2010年在其中控制性種養(yǎng)漂浮植物水葫蘆3155畝，占草?？偯娣e的17.5%。從而使草海水體TN、TP、NH4+-N、BOD濃度分別比2009年同期下降23.3%, 46.3%、40.1%和11.9%。根據(jù)10月中旬生物量測定結(jié)果，草海漂浮植物平均生物量約為45.0kg/m2，總生物量約10萬噸左右。按滇池漂浮植物中含氮3.0%、磷0.69%計算，整個草海現(xiàn)有漂浮植物氮、磷總量分別為150噸、40噸。如不將這些漂浮植物及時移除，待其腐解后將使草海水體氮、磷含量分別上升8.5 mg/L、2.0 mg/L，致使草海水質(zhì)嚴(yán)重惡化，造成草海的二次污染。為了有效的對其進(jìn)行打撈采收及加工處理及資源化應(yīng)用，預(yù)計工程建設(shè)時間30天，采收時間100天左右，每天打撈處置量1000噸。首先建立采收處置場地，并將其選擇在新運(yùn)糧河入湖口附近，臨近公路邊，從而便于交通。按照滇池外海白山灣水葫蘆資源化利用示范基地水葫蘆采收減容生產(chǎn)線的效率300噸/天/生產(chǎn)線計算，每天處理1000噸生物量，需設(shè)置4條采收-減容-粉碎生產(chǎn)線。4條采收-減容-粉碎生產(chǎn)線需要配備打撈船2艘、拖船3條(備用I條)、200米拖網(wǎng)8個、浮動碼頭4組、碼頭泊位I個。目前采用的螺旋擠壓機(jī)效率約為12噸/小時(鮮體)，每天有效工作時間10-12小時計算，則4條采收-減容-粉碎生產(chǎn)線需要配備8臺螺旋擠壓機(jī)、物料槽500m3。每天采收處置1000噸漂浮植物，產(chǎn)生擠壓渣和擠壓汁分別為200噸和800噸。擠壓渣運(yùn)至?xí)x寧縣白山灣基地的堆肥場處置?？紤]到擠壓渣在處置場臨時堆放，則需建設(shè)2000m2臨時堆積場；設(shè)計擠壓汁處置時間為3-4天，需建設(shè)3000m3擠壓汁固液分離池。將上述配套設(shè)備、裝置建設(shè)好后，按照如下的方式進(jìn)行，首先利用采收、減容一體化船對漂浮植物進(jìn)行采收、減容；粉碎減容后的漂浮植物為原來體積的1/5左右，然后通過吊車將其轉(zhuǎn)運(yùn)至處理基地，在處理基地首先進(jìn)行二次粉碎，從而更好的保證后續(xù)處理的流動性和粒徑大小需求。將二次粉碎后 的植物灌入攪拌池，并且通過提升泵泵入螺旋擠壓機(jī)，螺旋擠壓機(jī)將漂浮植物擠壓、分離得到擠壓汁和擠壓渣；得到的擠壓汁進(jìn)一步進(jìn)入發(fā)酵罐體，通過厭氧發(fā)酵后制得沼氣和沼液；得到的沼氣用于發(fā)電供應(yīng)整個循環(huán)、再生系統(tǒng)的電力需求，沼液則進(jìn)一步進(jìn)入固液一體化發(fā)酵罐，進(jìn)行二次發(fā)酵，二次得到的沼液排出后回流至農(nóng)田用于灌溉。擠壓渣與粉碎后植物秸桿、動物糞便或藍(lán)藻藻泥混合后堆置為條跺，并且利用行走翻拋機(jī)進(jìn)行翻堆后，在50°C以上的高溫條件下發(fā)酵15至20天，之后將發(fā)酵得到的初級有機(jī)肥原料運(yùn)至靜態(tài)發(fā)酵室，進(jìn)行二次發(fā)酵、腐熟，從而進(jìn)一步減少其含水量。將發(fā)酵得到的最終產(chǎn)品破碎、過篩直接用作栽培基質(zhì)或者有機(jī)肥料；或者也可以通過擠壓、造粒形成顆粒狀有機(jī)肥料。綜上所述，水體中的氮、磷、鉀等營養(yǎng)物通過漂浮植物固定于植物體，將植物體采收后，可從水體中移出大量的氮、磷等物質(zhì)，從而達(dá)到富營養(yǎng)化水體治理的目的。富含氮、磷、鉀等物質(zhì)的漂浮植物通過機(jī)械化采收、粉碎、固液分離、發(fā)酵等手段，最終轉(zhuǎn)化為沼氣、沼液以及有機(jī)肥料；其中沼氣可以用于供電，沼液可以用于農(nóng)田灌溉，從而實現(xiàn)了漂浮植物的再生、循環(huán)利用，找到了一條合理的基于水體富營養(yǎng)化治理的漂浮植物的綜合利用的道路。
權(quán)利要求
1.一種基于水體富營養(yǎng)化治理的漂浮植物的綜合利用方法，其特征是所述的綜合利用方法包括以下步驟: (1)控制性種養(yǎng)； 利用錨基浮球圍網(wǎng)設(shè)施將漂浮植物控制在富營養(yǎng)化水體特定區(qū)域內(nèi)生長，并實施有計劃、有步驟的采收； (2)機(jī)械化采收、減容； (2-1)根據(jù)漂浮植物的生長情況，對漂浮植物進(jìn)行機(jī)械化采收； (2-2)采收的同時，將采收后的漂浮植物進(jìn)行初步的粉碎； (3)加工處理及資源化應(yīng)用； (3-1)將通過步驟(2-2)粉碎、減容的漂浮植物通過運(yùn)輸船運(yùn)輸至處理基地； (3-2)將運(yùn)輸至處理基地的漂浮植物物料與適量水混勻攪拌，并通過提升泵泵入固液分離機(jī)； (3-3)通過固液分離機(jī)，漂浮植物被擠壓、分離得到擠壓汁和擠壓渣； (3-4-1)所述擠壓汁進(jìn)入發(fā)酵罐體，通過厭氧發(fā)酵后制得沼氣和沼液； (3-4-2)所述擠壓渣與粉碎后植物秸桿、動物糞便或藍(lán)藻藻泥混合后堆置為條跺，在500C以上的高溫條件下發(fā)酵15至20天，制得有機(jī)肥原料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于水體富營養(yǎng)化治理的漂浮植物的綜合利用方法，其特征是還包括有步驟(3-4-2’)所`述擠壓渣在高溫條件下發(fā)酵15至20天后，進(jìn)一步進(jìn)行二次靜態(tài)發(fā)酵，并制得有機(jī)肥原料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于水體富營養(yǎng)化治理的漂浮植物的綜合利用方法，其特征是所述有機(jī)肥原料通過破碎、過篩直接用作栽培基質(zhì)或者有機(jī)肥料；也可以通過擠壓、造粒用作顆粒狀有機(jī)肥料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于水體富營養(yǎng)化治理的漂浮植物的綜合利用方法，其特征是還包括有步驟(3-4-1’)所述一次厭氧發(fā)酵后制得的沼液進(jìn)行固液一體化二次發(fā)酵工藝。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于水體富營養(yǎng)化治理的漂浮植物的綜合利用方法，其特征是所述固液分離機(jī)為螺旋擠壓機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于水體富營養(yǎng)化治理的漂浮植物的綜合利用方法，其特征是所述步驟(3-4-2 )中，堆置為條跺后，進(jìn)一步利用行走翻拋機(jī)對條跺進(jìn)行翻拋。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于水體富營養(yǎng)化治理的漂浮植物的綜合利用方法，其特征是所述步驟(3-1)與(3-2 )之間還包括有步驟(3-0 )所述粉碎、減容后的漂浮植物運(yùn)至處理基地后，進(jìn)行二次粉碎。
全文摘要
本發(fā)明屬于水體富營養(yǎng)化治理領(lǐng)域，具體來說是屬于基于水體富營養(yǎng)化治理的漂浮植物的綜合利用方法。本發(fā)明的目的在于找到一種基于水體富營養(yǎng)化治理的漂浮植物的綜合利用方法，為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明公開了一種基于水體富營養(yǎng)化治理的漂浮植物的綜合利用方法，所述的綜合利用方法包括以下步驟(1)控制性種養(yǎng)(2)機(jī)械化采收、減容；(3)加工處理及資源化應(yīng)用。有效的對用于水體富營養(yǎng)化治理的漂浮植物進(jìn)行了再生、循環(huán)利用。
文檔編號C02F3/32GK103112952SQ20111036308
公開日2013年5月22日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者嚴(yán)少華, 張志勇, 劉海琴, 劉國鋒, 張迎穎 申請人:江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院