[发明专利]一种生物炭制备方法、生物炭及其结构化工艺方法

说明书

本发明公开了一种生物炭制备方法，属于生态修复、污水处理领域，包括将香蒲与污泥进行混合，获得的混合物与活化剂溶液进行震荡、浸渍，再进行炭化、粉碎，获得的香蒲基生物炭粉末。使得获得的生物炭可以回收利用。该生物炭具有可结构化的特性，解决了以往生物炭难以成型的问题；该生物炭可以形成立方体、莲花状以及网格状等形状，使其在水环境治理过程中，具有治理能力的同时兼具景观效果。

技术领域

本发明涉及生态修复、污水处理技术领域，具体涉及生物炭制备方法、生物炭及其结构化工艺方法。

背景技术

生物炭(Biochar)是近年新兴的研究热点，国内外相关研究发展迅速。我国的生物炭研究，自2005年开始迅速升温，特别是陈温福院士于2011年在《中国工程科学》上发表的“生物炭应用技术研究”一文，系统阐述了生物炭的性质及应用，极大推动了我国生物炭基础研究与应用技术的发展。时至今日，国内外科学家在农业、环境、能源等诸多领域开展了卓有成效的科学探索与应用研究工作，取得了一系列重要研究进展和成果，可谓“百花齐放、百家争鸣”。

比表面积大，是生物炭作为载体和吸附功能材料的重要基础特性之一，因此，造成生物炭的研究对象多数为粉末状生物炭。粉末状生物炭虽然具有好的比表面积、孔隙结构，但给粉末状生物炭的回收利用造成巨大困难。近几年，对生物炭的相关研究，多数为74-270μm和1-5mm粒径级别生物炭，对结构可控，方便回收利用的生物炭研究较少。

近年来，我国污水处理设施不断完善，预计到2020年污泥年产量将突破6000万t(含水率80％)，污泥富含大量不稳定有机物、病原体、重金属等物质，若处理不当将造成严重的二次污染。

国家环保部公布的《2015年中国环境状况公报》中得知，2015年，全国62个重点湖泊(水库)中，水质状况为重度污染、中度污染、轻度污染和优良的比例分别为8.06％、6.45％、16.13％和69.35％；主要污染指标是总磷、化学需氧量和高锰酸盐指数。开展营养状态监测的61个湖泊(水库)数据表明，2个为中度富营养化状态，占3.28％；12个为轻度富营养化状态，占19.67％；41个为中营养状态，占67.21％；6个为贫营养状态，占9.84％。其中，滇池湖体平均为劣Ⅴ类水质。10个国控点位中，10％为Ⅴ类点位，劣Ⅴ类占90.0％。主要污染指标为化学需氧量、总磷和高锰酸盐指数。湖体平均为中度富营养状态，其中外海和草海均为中度富营养状态。除重点湖泊(水库)外，我国城市河道约80％已受不同程度污染。许多城市的内河水质常年严重超标。如北京市凉水河末端水质常年处于劣Ⅳ类，合肥市南淝河常年基本为劣Ⅴ类。近年全国水域的水环境质量调查数据显示，流经我国42个大中城市的44条河流，93％的河段水质已被污染，50％的重点饮用水源地不符合相应标准。国家环保局污染控制司对城市河段进行了调查统计，约87％的河段受不同程度的污染。其中11％重度污染，16％严重污染，15％中度污染，33％轻度污染，仅23％的城市河段水质较好。

现有技术多采用酒糟、麦秆、水葫芦等作为原料，无法达到二次利用以及消除水体香蒲污染等作用。

其他现有技术还具有以下缺陷：

(1)生物炭的粒径较小，未能形成一定结构。在水污染治理中，尤其是自然水体，很难对生物炭进行回收，二次利于。生物炭流入自然环境，是否存在二次污染，如：金属离子改性生物炭，金属离子溢出问题，都是未知数。

(2)生物炭粒径的大小，依赖于制备生物炭的原料，如：污泥本身的粒径大小限制了其可以制备生物炭粒径的大小。

(3)生物炭多为颗粒状，具有一定几何结构的生物炭较少，具有一定景观效果的生物炭更少。

发明内容

(一)发明目的