[发明专利]一种原位治理天然水体污染的装置和方法

说明书

本发明公开了一种原位治理天然水体污染的装置和方法，该装置包括用于布设在天然水体中的挂件，挂件上挂有若干个网袋，网袋中装有改性生物炭，其中改性生物炭是由生物炭经酸处理、碱处理和金属盐改性后制备得到。本发明原位治理天然水体污染的装置，能够有效改善天然水体的水质，具有治理效果好、治理成本低的优点，有着很高的使用价值和很好的应用前景。采用本发明装置对天然水体污染进行原位治理时，可实现对水体中多种污染物(如氮、磷、重金属)的有效去除，具有工艺简单、操作方便、成本低廉、处理效果好等优点，对于有效治理天然水体污染具有十分重要的意义。

技术领域

本发明属于天然水体污染治理领域，涉及一种原位治理天然水体污染的装置和方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，江河湖库等地表水体(天然水体)的富营养化问题越来越严重。造成水体富营养化的主要营养盐元素是氮和磷，因此治理水体富营养化的关键就是控制氮磷。常用的氮磷去除方法有生物法、化学法和吸附法。生物法去除效率较低，机理复杂，过程不易控制；化学法虽然去除率很高，但是要投加化学试剂，成本高，而且可能造成二次污染；而吸附法常被认为是高效快速、易于操作、无二次污染、可回收利用且成本低廉的方法。其中，生物炭作为新型、廉价的吸附材料已经成为国内外学者研究的热点，但生物炭对磷的吸附效果有待进一步加强。与此同时，由于水体中重金属对环境和人体具有毒害作用，因而如何去除水体中的重金属，也受到了极大的关注。

另外，作为农业大国，我国每年都会产生大量的农业秸秆和畜禽粪便，但目前农业秸秆多被闲置浪费或者就地焚烧，不仅容易造成土地肥力下降，而且产生了严重的环境问题。如每年农业收获季节，秸秆的大量焚烧，引起空气质量急剧下降，同时烟雾笼罩机场及高速公路，导致机场及高速公路关闭，给社会生产、生活带来诸多不利影响；畜禽粪便也多随意排放，引发了一系列的环境和卫生问题。农业秸秆和畜禽粪便的高效处置及资源化利用也因此成为社会各界关注的焦点。

随着科技的发展，科研人员成功地利用生物质材料缺氧热解制备了具有高吸附效率的廉价的生物炭，其吸附能力是活性炭的2～3倍。应用于水体污染控制既解决了水体污染的问题，又实现了生物质废物的资源化利用。而农业秸秆和畜禽粪便是一种优质的生物质材料，这为解决上述问题提供了可能。生物炭对多种污染物具有较好的吸附效率，但对磷的吸附效率有待进一步提高。同时，为了提高生物炭对磷的吸附效率，目前采用的新技术为生物炭原材料中加入铝盐或铁盐后高温热解，这种技术虽然在一定程度上提高了生物炭的吸附效率(特别是对磷的吸附效率)，但生物质材料炭化前微孔结构有限，负载金属离子的能力不强；同时，为了提高生物炭吸附能力，一般都会进行酸或碱活化，而现有该技术制备的生物炭在酸或碱活化后，负载的部分金属离子会发生置换、沉淀、解吸等反应而脱离生物炭，从而降低了金属离子负载量和吸附功效。因此，如何获得一种金属离子负载量高、吸附性能好的改性生物炭，对于有效治理天然水体污染具有十分重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种治理效果好的原位治理天然水体污染的装置和方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种原位治理天然水体污染的装置，包括用于布设在天然水体中的挂件，所述挂件上挂有若干个网袋，所述网袋中装有改性生物炭；所述改性生物炭是由生物炭经酸处理、碱处理和金属盐改性后制备得到。

上述的原位治理天然水体污染的装置，进一步改进的，所述改性生物炭的制备方法，包括以下步骤：

S1、将生物炭进行酸处理和碱处理；

S2、将步骤S1中得到的生物炭置于改性溶液中进行超声震荡，得到改性生物炭；所述改性溶液为铝盐溶液、铁盐溶液、铝铁盐溶液中的至少一种。

上述的原位治理天然水体污染的装置，进一步改进的，步骤S1中，对生物炭的酸处理和碱处理为：