CN103112952B - 一种基于水体富营养化治理的漂浮植物的综合利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于水体富营养化治理领域，具体来说是属于基于水体富营养化治理的漂浮植物的综合利用方法。本发明的目的在于找到一种基于水体富营养化治理的漂浮植物的综合利用方法，为了实现上述发明目的，本发明公开了一种基于水体富营养化治理的漂浮植物的综合利用方法，所述的综合利用方法包括以下步骤：（1）控制性种养（2）机械化采收、减容；（3）加工处理及资源化应用。有效的对用于水体富营养化治理的漂浮植物进行了再生、循环利用。

Description

一种基于水体富营养化治理的漂浮植物的综合利用方法
技术领域
本发明属于水体富营养化治理领域，特别是属于水体富营养化治理领域中漂浮植物的处理方法，具体来说是属于基于水体富营养化治理的漂浮植物的综合利用方法。
背景技术
作为一种生态治理方式，通过控制性种养大型水生植物对富营养化水体进行治理已经成为目前水体治理中常见的治理方式，以应用较为广泛的水葫芦来说，种养1平方米的水葫芦，每天可以从1立方米水体中吸收0.9-1.4克氮，使水体全氮浓度下降1-2毫克/升，同时，可以使水体悬浮物量下降70%以上。由于水葫芦的繁殖速度高，所以治理后产生了大量的水葫芦等漂浮植物，如果采收不及时，很有可能使得漂浮植物因为寒冷环境而造成死亡、腐烂，从而对水体造成二次污染。同时，由于水葫芦等漂浮植物对于水体中的氮、磷等物质具有固化作用，所以漂浮植物本身的氮、磷含量高，合理利用这些漂浮植物既可以避免水体的二次污染，又可以达到循环、再生利用的目的，但是由于水葫芦等漂浮植物的含水量高，通常为94%-95%，所以处理难度大，很难将其合理的再生利用。
发明内容
本发明的目的在于找到一种基于水体富营养化治理的漂浮植物的综合利用方法，从而可以将用于水体富营养化治理的漂浮植物合理的进行再生和循环利用。
为了实现上述发明目的，本发明公开了一种基于水体富营养化治理的漂浮植物的综合利用方法，所述的综合利用方法包括以下步骤：
（1）控制性种养；
利用锚基浮球围网设施将漂浮植物控制在富营养化水体特定区域内生长，并实施有计划、有步骤的采收；
（2）机械化采收、减容；
(2-1)根据漂浮植物的生长情况，对漂浮植物机械化采收；在采收时，既要考虑漂浮植物的生长状态，又要同时考虑漂浮植物的生产期；
（2-2）采收的同时，将采收后的漂浮植物进行初步的粉碎，从而使得粉碎后的漂浮植物体积大大降低；同时，降低体积也有益于实现低成本、高效率的转运漂浮植物；
（3）加工处理及资源化应用；
（3-1）将通过步骤（2-2）粉碎、减容的漂浮植物通过运输船运输至处理基地；
（3-2）将运输至处理基地的漂浮植物物料与适量水混匀搅拌，并通过提升泵泵入固液分离机；所说的适量水是指将通过加入水后形成的浆液符合固液分离机的粘稠度等分离需要的水量；
（3-3）通过固液分离机，漂浮植物被挤压、分离得到挤压汁和挤压渣；
（3-4-1）所述挤压汁进入发酵罐体，通过厌氧发酵后制得沼气和沼液；
（3-4-2）所述挤压渣与粉碎后植物秸秆、动物粪便或蓝藻藻泥混合后堆置为条跺，在50℃以上的高温条件下发酵15至20天，制得有机肥原料。
首先，通过采收过程中的粉碎、减容过程可以将水葫芦等漂浮植物的体积减小4/5以上，从而为下一步的加工处理及资源化应用提供了有利条件。
通过破碎、搅拌等过程后，漂浮植物形成了固液混合的浆液状态，通过固液分离机将其中个固体和液体分离开来，分别针对挤压汁和挤压渣进行后续处理，使得综合利用处理中更有针对性，处理效果更好。
挤压汁通过厌氧发酵后产生的沼气可以用于发电等领域，沼液则可以回流至农田，用于灌溉。
挤压渣中含有大量的从水体中固化的氮、磷等养分，通过合理的腐熟后，可以作为有机肥的原料加以应用。
根据目前实验结果表明，利用水葫芦等漂浮植物的挤压汁产生的沼气应用于发电后基本可以满足处理基地的用电需求。与此同时，由水葫芦为主要原料生产出的商品有机肥，其有机质含量达610克/公斤，全氮20.9克/公斤、全磷3.4克/公斤，全钾24.1克/公斤。
作为本发明的进一步改进，还包括有步骤（3-4-2’）所述挤压渣在高温条件下发酵15至20天后，进一步进行二次静态发酵，并制得有机肥原料。进一步的二次静态发酵的主要目的是使得挤压渣进一步的腐熟，使其含水量进一步降低，从而进一步提高其作为有机肥的质量。
作为本发明的另一改进，所述有机肥原料通过破碎、过筛直接用作栽培基质或者有机肥料；也可以通过挤压、造粒用作颗粒状有机肥料。
作为本发明的进一步改进，还包括有步骤（3-4-1’）所述一次厌氧发酵后制得的沼液进行固液一体化二次发酵工艺。由于经过一次发酵的沼液中还含有一定量的甲烷，所以对其进行固液一体化二次发酵工艺，不仅可以防止排出的沼液中甲烷进入空气，进而造成对环境的污染，而且可以使得发酵更加彻底，对其中的物质回收利用更加完全。
作为本发明的进一步改进，所述固液分离机为螺旋挤压机。由于利用螺旋杆的旋转、挤压作为固液分离的方式，所以固液分离的效果更好，效率更高。
当然，在有机肥原料的制备过程中，本发明还进一步公开了所述步骤（3-4-2）中，堆置为条跺后，进一步利用行走翻抛机对条跺进行翻抛，保证挤压渣的发酵效果更好。
作为本发明的另一改进，所述步骤（3-1）与（3-2）之间还包括有步骤（3-0）所述粉碎、减容后的漂浮植物运至处理基地后，进行二次粉碎。这样一来可以使得漂浮植物的流动性和粒径更加有利于后续过程的处理。
综上所述，采用本发明所公开的技术方案后，有效的对用于水体富营养化治理的漂浮植物进行了再生、循环利用。
具体实施方式
实施例1基于草海水体富营养化治理的漂浮植物的综合利用方法
草海水面积占滇池水面面积的3.6%，却接纳了滇池入湖污染负荷的30%左右。为了对草海进行富营养化水体的治理，2010年在其中控制性种养漂浮植物水葫芦3155亩，占草海总面积的17.5%。
从而使草海水体TN、TP、NH4 +-N、BOD浓度分别比2009年同期下降23.3%、46.3%、40.1%和11.9%。根据10月中旬生物量测定结果，草海漂浮植物平均生物量约为45.0kg/m2，总生物量约10万吨左右。按滇池漂浮植物中含氮3.0%、磷0.69%计算，整个草海现有漂浮植物氮、磷总量分别为150吨、40吨。如不将这些漂浮植物及时移除，待其腐解后将使草海水体氮、磷含量分别上升8.5mg/L、2.0mg/L，致使草海水质严重恶化，造成草海的二次污染。
为了有效的对其进行打捞采收及加工处理及资源化应用，预计工程建设时间30天，采收时间100天左右，每天打捞处置量1000吨。
首先建立采收处置场地，并将其选择在新运粮河入湖口附近，临近公路边，从而便于交通。
按照滇池外海白山湾水葫芦资源化利用示范基地水葫芦采收减容生产线的效率300吨/天/生产线计算，每天处理1000吨生物量，需设置4条采收-减容-粉碎生产线。4条采收-减容-粉碎生产线需要配备打捞船2艘、拖船3条（备用1条）、200米拖网8个、浮动码头4组、码头泊位1个。目前采用的螺旋挤压机效率约为12吨/小时（鲜体），每天有效工作时间10-12小时计算，则4条采收-减容-粉碎生产线需要配备8台螺旋挤压机、物料槽500m3。每天采收处置1000吨漂浮植物，产生挤压渣和挤压汁分别为200吨和800吨。挤压渣运至晋宁县白山湾基地的堆肥场处置。考虑到挤压渣在处置场临时堆放，则需建设2000m2临时堆积场；设计挤压汁处置时间为3-4天，需建设3000m3挤压汁固液分离池。将上述配套设备、装置建设好后，按照如下的方式进行，首先利用采收、减容一体化船对漂浮植物进行采收、减容；粉碎减容后的漂浮植物为原来体积的1/5左右，然后通过吊车将其转运至处理基地，在处理基地首先进行二次粉碎，从而更好的保证后续处理的流动性和粒径大小需求。将二次粉碎后的植物灌入搅拌池，并且通过提升泵泵入螺旋挤压机，螺旋挤压机将漂浮植物挤压、分离得到挤压汁和挤压渣；得到的挤压汁进一步进入发酵罐体，通过厌氧发酵后制得沼气和沼液；得到的沼气用于发电供应整个循环、再生系统的电力需求，沼液则进一步进入固液一体化发酵罐，进行二次发酵，二次得到的沼液排出后回流至农田用于灌溉。挤压渣与粉碎后植物秸秆、动物粪便或蓝藻藻泥混合后堆置为条跺，并且利用行走翻抛机进行翻堆后，在50℃以上的高温条件下发酵15至20天，之后将发酵得到的初级有机肥原料运至静态发酵室，进行二次发酵、腐熟，从而进一步减少其含水量。将发酵得到的最终产品破碎、过筛直接用作栽培基质或者有机肥料；或者也可以通过挤压、造粒形成颗粒状有机肥料。
综上所述，水体中的氮、磷、钾等营养物通过漂浮植物固定于植物体，将植物体采收后，可从水体中移出大量的氮、磷等物质，从而达到富营养化水体治理的目的。富含氮、磷、钾等物质的漂浮植物通过机械化采收、粉碎、固液分离、发酵等手段，最终转化为沼气、沼液以及有机肥料；其中沼气可以用于供电，沼液可以用于农田灌溉，从而实现了漂浮植物的再生、循环利用，找到了一条合理的基于水体富营养化治理的漂浮植物的综合利用的道路。

Claims (6)

1.一种基于水体富营养化治理的漂浮植物的综合利用方法，其特征是所述的综合利用方法包括以下步骤：
（1）控制性种养；
利用锚基浮球围网设施将漂浮植物控制在富营养化水体特定区域内生长，并实施有计划、有步骤的采收；
（2）通过设置采收—减容—粉碎生产线，利用采收、减容一体化船对漂浮植物进行机械化采收、减容；所述采收—减容—粉碎生产线需要配置打捞船2艘、拖船3条、拖船备用1条、200米拖网8个、浮动码头4组、码头泊位1个；
(2-1)根据漂浮植物的生长情况，对漂浮植物进行机械化采收；
（2-2）采收的同时，将采收后的漂浮植物进行初步的粉碎；
将漂浮植物的体积减小4/5以上；
（3）加工处理及资源化应用；
（3-1）将通过步骤（2-2）粉碎、减容的漂浮植物通过运输船运输至处理基地；
（3-0）所述粉碎、减容后的漂浮植物运至处理基地后，进行二次粉碎；
（3-2）将运输至处理基地的漂浮植物物料与适量水混匀搅拌，并通过提升泵泵入固液分离机；
（3-3）通过固液分离机，漂浮植物被挤压、分离得到挤压汁和挤压渣；
（3-4-1）所述挤压汁进入发酵罐体，通过厌氧发酵后制得沼气和沼液；
（3-4-2）所述挤压渣与粉碎后植物秸秆、动物粪便或蓝藻藻泥混合后堆置为条跺，在50℃以上的高温条件下发酵15至20天，制得有机肥原料。
2.根据权利要求1所述的一种基于水体富营养化治理的漂浮植物的综合利用方法，其特征是还包括有步骤（3-4-2’）所述挤压渣在高温条件下发酵15至20天后，进一步进行二次静态发酵，并制得有机肥原料。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于水体富营养化治理的漂浮植物的综合利用方法，其特征是所述有机肥原料通过破碎、过筛直接用作栽培基质或者有机肥料；或者通过挤压、造粒用作颗粒状有机肥料。
4.根据权利要求1所述的一种基于水体富营养化治理的漂浮植物的综合利用方法，其特征是还包括有步骤（3-4-1’）所述一次厌氧发酵后制得的沼液进行固液一体化二次发酵工艺。
5.根据权利要求1所述的一种基于水体富营养化治理的漂浮植物的综合利用方法，其特征是所述固液分离机为螺旋挤压机。
6.根据权利要求1所述的一种基于水体富营养化治理的漂浮植物的综合利用方法，其特征是所述步骤（3-4-2）中，堆置为条跺后，进一步利用行走翻抛机对条跺进行翻抛。
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