[发明专利]一种复合纳米生物质炭材料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种复合纳米生物质炭材料的制备方法及其应用，通过将EM菌液与无机高分子絮凝剂PAC复配，并将复配液固定化于由水稻秸杆粉、纳米氧化锰及高岭土混合的在高温条件下制成的复合载体上，制作用于净化水产养殖污水的纳米生物质碳球。本发明的纳米生物质材料制作工艺简单，对水产养殖污水中悬浮物吸附絮凝效果好，对污水中悬浮物、氨氮、总磷、重金属等去除效果显著，具有迅速改善水质和消除异味等优点。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种复合纳米生物质炭材料的制备方法及其应用。

背景技术

我国水产养殖产量已占到世界水产养殖产量的2/3左右，水产养殖过程中投放的饲料残余和鱼、虾、蟹类排泄物形成的污染物对养殖水体环境造成严重的影响，使得水体日益富营养化，对周边水域的生态环境造成了越来越大的危害。据统计，江苏省水产养殖业养殖塘全年换水量约为3万m³·ha^-1，其中SS、COD、BOD₅、TN和TP的净排放分别达到2280、999、145、101、4.95kg·ha^-1。我国广大农村水产养殖以自然池塘和人工开挖的池塘养殖为主，养殖受到周边环境的影响，自然生态系统中的食物链在养殖过程中频遭破坏，残饵、水产品排泄物、死亡残体等大量有机物失去了被其它生物利用的机会，养殖水域生态功能退化，病害日趋严重。如果不加控制和治理，以消耗水资源、污染环境为代价的水产养殖业是难以可持续发展的。所以寻求环境友好、成本低廉的方法来净化水产养殖污水显得尤为重要和迫切，对防控农业面源污染和保护水体生态环境及食品安全意义重大。

目前应用较多的水处理载体材料为活性炭、竹炭、沸石粉、PVC、底泥等，这些材料虽各有特点，但存在诸如微生物挂膜难、孔隙率低、比表面积小等缺点。此外，一些研究表明，污水处理过程中载体吸附污染物及固定化微生物效果与所用载体密切相关，良好的载体不仅吸持污染物容量大，并能大大提高其中的微生物浓度和数量，而且微生物的活性较强。载体对微生物及污染物的吸附能力取决于它的比表面积、空隙结构及表面特性等。综上可知，选择适宜的载体在水处理中相当重要。

发明内容

发明目的：针对集约化水产养殖及污水排放引起的水体污染问题，应用纳米技术对载体材料进行复配，提出了一种吸附功能强大的纳米生物质炭材料的制备方法及其应用，本发明得到的产品能有效去除水产养殖污水中的悬浮物、氮、磷、重金属等污染物质。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明提供了一种复合纳米生物质炭材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将EM原液、糖蜜、PAC固体和去离子水按3～5％∶2～5％∶5～10％∶80～92％的质量百分比混合，并将其移入反应瓶中，在密闭条件下，放入恒温培养箱中发酵3～5天，设置发酵温度为37℃，摇床转速为120～180r/min，制得EM-PAC复配液；EM原液含有光合菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌等复合微生物，净化水体效果好，且其复壮液有一定的絮凝特性，对悬浮物的清除效果较佳；糖蜜的作用是在微生物复壮过程中作为能源物质，快速地使EM复壮成功；PAC固体对水体的净化效果优于硫酸铝，且适应的pH范围较广，对水体浊度及悬浮物的净化效果尤为显著；

(2)将干燥的秸秆粉碎，过2mm筛，然后在不锈钢罐中按水稻秸秆粉∶高岭土粘结剂∶纳米氧化锰＝85～93∶10～4∶5～3的质量百分比配成混合物压实，过盖密闭，然后放入马弗炉中，450～550℃下裂解50～60min；高岭土可以在载体成球过程中提供很好的粘结性，使得载体不易破裂；

(3)将步骤(2)得到的混合物取出放入真空干躁器中，冷却至室温，得到纳米生物质炭，磨细过100目筛，然后将按纳米生物质炭、EM-PAC复配液按照质量百分比90～95％∶5～10％合得到复合纳米生物质炭材料。EM-PAC复配液能够吸持污水中各类污染物质，调节水体pH，降低水体色度，去除臭味。