[发明专利]一种基于生物质电厂灰的水体磷去除材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种基于生物质电厂灰的水体磷去除材料，包括以下重量百分数的组分：生物质电厂灰80‑85%，硫酸亚铁10‑15%，红壤0‑20%。本发明还提供一种基于生物质电厂灰的水体磷去除材料的制备方法，包括将生物质电厂灰、硫酸亚铁、红壤原料干燥、过筛后混合；将混匀后的原料放入造粒机，5‑15分钟后取出；将从造粒机内取出的颗粒，过筛、烘干后保存。本发明解决了当前水体磷去除材料存在的价格高、去除效率不佳、二次生态风险及使用不便等实际应用过程中的技术问题；解决了生物质发电厂过程中产生的大量生物质灰堆放及其产生的粉尘和高pH等生态环境风险，实现生物质电厂灰的资源化利用，延伸了生物质电厂的产业链。

技术领域

本发明属于水处理领域，涉及一种基于生物质电厂灰的水体磷去除材料及其制备方法与应用。

背景技术

富营养化是国际社会共同关注的水环境污染问题，其中，磷负荷的消减已成为富营养化治理的关键或瓶颈，备受关注。当前，水体磷去除的方法主要包括物理化学和生物生态法，其中吸附法具有高效、去磷稳定、易操作等优点，而被广泛使用。而该方法的关键在于优良材料的选择，使其满足吸附能力强、材料易得、成本低、无二次生态风险。常用的吸附材料有铝盐、铁盐、钙盐、锆澜等改性材料，然而，实际应用中，过量投加化学品或者化学品在水体的累积及引发其他污染物的异常释放，对水生生态系统造成二次风险。如铝盐的投放，使得部分水体铝盐以Al(OH)₂和Al³⁺等强毒性态存在，Ca(NO₃)₂中引发氨氮和重金属等异常释放；锆基氧化物价格较昂贵，不利在实际工程中推广应用；镧改性材料，稀土镧不易获得且价格较高，沉积物表层镧含量有所增加甚至显著，威胁水生生态系统的生态安全。

生物质发电的大规模推广应用带来大量的生物质灰，如果处理不当，将对周边生态环境及人体健康产生危害，进而制约生物质能产业的可持续发展。生物质灰pH 10-13，主要含有K、Si、Fe、Ca、Mg等元素，作为绿色价廉的材料被成功应用在土壤修复领域，如土壤酸化和土壤重金属修复等，而其在水环境领域的应用尚待开发。现有技术中富铁材料常作为水体磷去除和改性的材料，且水体去磷材料多为粉状，在人工作业的时候，容易受风的影响，一方面容易暴露到人体，另一方面也会损失部分材料。生物质在热解炭化过程中，耗能大，制备价格高；且制备过程易产生一定量的气体和液体，如未及时防控，也将产生二次污染。可见，直接将生物质材料炭化或对炭化后材料改性，价格高，易产生二次污染；质地轻，粉剂作业时不便利。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种水体磷去除的材料及其制备方法与应用，以解决当前水体磷去除材料存在的价格高、去除效率不佳、二次生态风险及使用不便等实际应用过程中的技术问题；解决生物质发电厂过程中产生的大量生物质灰堆放及其产生的粉尘和高pH等生态环境风险，实现生物质电厂灰的资源化利用，延伸了生物质电厂的产业链。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于生物质电厂灰的水体磷去除材料，包括以下重量百分数的组分：

生物质电厂灰    80-85%，

硫酸亚铁        10-15%，

红壤            0-20%。

优选地，所述生物质电厂灰、硫酸亚铁和红壤的粒径≤4.75mm，水分≤8%。

优选地，所述生物质电厂灰、硫酸亚铁和红壤的重量百分数为80%、5%和20%。

本发明还提供一种基于生物质电厂灰的水体磷去除材料的制备方法，包括：

将生物质电厂灰、硫酸亚铁、红壤原料干燥、过筛后混合；

将混匀后的原料放入造粒机，圆盘转动过程中，逐步加入35℃的热水，5-15分钟后取出；

将从造粒机内取出的颗粒，过筛、烘干后装入内附塑料膜的袋中保存。