[发明专利]一种利用水体修复植物聚草制备富磷水热炭及制备方法

说明书

本发明公开了一种利用水体修复植物聚草制备富磷水热炭及制备方法，该富磷水热炭的制备方法，包括：(1)将收获的聚草除杂后洗净风干，并烘干和粉碎过筛；(2)取粉碎后的聚草和水以1:5～1:15的质量比例加入到水热反应器中，在200～260℃下保温1～3h进行水热炭化；(3)炭化后冷却至室温，取出物料过滤，将固体产物烘干后粉碎，即得富磷水热炭。本发明以水体修复植物聚草作为原料进行水热炭的制备，该方法操作便捷且绿色环保，实现了水体修复植物废弃物的无害化处置，有效地避免了二次污染；同时本发明所制备的水热炭含有很高的磷钾含量，可以作为良好的土壤添加剂，实现了水体修复植物的高值资源化利用。

技术领域

本发明涉及固体废弃物资源化利用与环境保护领域，具体涉及水体修复植物的资源化利用，特别涉及一种水热炭化资源化利用水体修复植物的方法。

背景技术

20世纪中叶以来，随着工业化和城市化进程的加快，人口数量迅速增加，而我国水体富营养化形势也变得愈发严峻。根据我国生态环境部2018年公布的《2017年中国环境状况公报》显示，我国有大约30.3％的水库和湖泊呈富营养化状态，水体富营养化已成为我国水质型缺水的主要原因，富营养化水体的修复迫在眉睫。近年来，高效复合生态湿地系统因其低廉、高效和环境友好的特点受到人们的广泛关注，其主要是利用基质-微生物-水生植物组成的复合系统，通过吸附、过滤、沉淀、植物吸收以及微生物分解等多重协调作用来实现富营养化水体的净化。然而，水体修复植物的运用虽然可以实现净化水体的效果，但若不定期收割，不仅会影响水质净化效率，植物体内所吸收的营养盐也会伴随着枯枝落叶而重新返回到水中，造成水体的次生污染。因此在生态湿地的高效运行维护中，修复植物的收割处理是必不可少的一个环节，而如何处理大量修复植物残体更显得尤为关键。此外，修复植物中富集的大量营养元素的资源化利用对于提升土壤生产力和作物增产有着重要意义。

水体修复植物中富含大量的磷素，其含量比普通农作物秸秆要高一个数量级，可以作为一种土壤肥料添加剂，具有很高的农用价值。然而水体修复植物生物质中的磷素多为水溶态，若直接还田很容易在雨水和灌溉水的作用下大量淋溶，不仅造成养分的大量流失，而且会造成农业面源污染，再次加剧水体富营养化的风险。因此，如何将水体修复植物中的磷素进行有效固定并且制备出高附加值的产品显得尤为关键。生物炭是一种由废弃生物质在隔氧情况下经高温裂解产生的一种稳定的富碳多孔固体物质，近年来在固碳减排、改良土壤、作物增产和环境修复等方面均有广泛的应用。其中，生物炭作为一种土壤添加剂，可以改良土壤肥力进而实现作物增产，近年来受到人们的广泛关注。然而，目前关于农用生物炭的制备在原料上并没有选择性，甚至于一些营养元素匮乏的原料也被用以制备农用生物炭，其土壤改良和作物增产效果并不好。因此，制备富含营养元素的生物炭，如富磷生物炭的制备迫在眉睫，这可以实现贫营养元素型低产农田土壤的定向改良，从而实现作物增产的目的。如上所述，利用富磷的水体修复植物制备富磷生物炭既可以实现植物修复废弃物的无害化处理，同时还可以制造目前所急需的定向富含营养元素的生物炭。现有生物炭制备方式以热解法和水热法为主，热解法因为需要较高的温度所以能耗较大，而且对原料含水率要求较高；与之相比，水热法主要利用水在亚临界或超临界状态的能量，所需温度较低，且适合处理含水量较大的生物质，尤其是以水生植物为主的水体富营养化修复植物。而现有技术中尚未有报道将水体修复植物通过水热炭化进行富磷水热炭的制备。因此，如果可以利用这些水体修复植物生物质废物制备富磷水热炭，即可实现废物无害化处理与资源化利用的双赢目标，同时更为生态湿地的产业化发展提供了末端技术支撑。

发明内容

本发明目的在于提供一种水热炭化资源化利用富营养化水体修复植物的方法，采用水热炭化技术处理水体修复植物，并得到富含磷素水热炭的方法。

一种利用水体修复植物聚草制备富磷水热炭的方法，具体步骤包括：

(1)将收获的聚草除杂后洗净风干，并烘干和粉碎过筛；

(2)取粉碎后的聚草和水以1:5～1:15的质量比例加入到水热反应器中，在200～260℃下保温1～3h进行水热炭化；