一种资源化利用湿地收割植物的方法及其产物的应用

摘要

本发明公开了一种资源化利用湿地收割植物的方法及其产物的应用，涉及资源再利用和水处理技术领域，为解决湿地收割植物难以处置利用的问题；本发明包括将湿地收割植物干燥去除水分，粉碎后将粉末置于保持无菌的蒸馏水中浸泡一段时间，在无菌环境下将浸泡后的悬浊液固液分离，液体部分加入絮凝剂保存为产物一，固体部分中加入适量无菌水、木质素分解酶和纤维素分解酶，加热分解一段时间后，将获得的悬浊液保存为产物二；产物一稀释后作为除藻剂加入水体中用于去除蓝藻，产物二直接用于污水厂碳源补充；本发明可以资源化处置湿地收割水生植物，利用其全部产物分别做除藻剂和污水厂碳源，处置过程完全无浪费。

说明书

技术领域

本发明涉及资源再利用和水处理技术领域，具体为一种资源化利用湿地收割植物的方法及其产物的应用。

背景技术

自20世纪70年代以来，人工湿地因其具有一定的处理效果、建设运行成本较低、易于管理等优点，在世界各国得到了广泛的应用。同时，湿地植物作为人工湿地生态系统的主要组成部分，通过吸收、过滤、截流等，有效提高了氮、磷等污染物的去除效率。然而，湿地植物尤其是季节性湿地植物在人工湿地生态系统运行的过程中，如不进行及时的收割，在秋冬季节会因为植物的倒伏、腐烂、分解引发水质的恶化，从而造成水体二次污染的发生；及时进行植物的收割，则不会出现上述问题，也可以有效保持人工湿地的稳定。但是收割后的水生植物残体的处置目前还没有程序化和规范化，导致收割水生植物的处置变成了一个难题，处置费用也给湿地运营带来困难。

市面上也有水生植物处理的相关文献，例如公开号为CN110813238A，名称为一种湿地植物资源化利用的方法的发明专利，其中公开了一种将收割的湿地植物粉碎、压成碳棒用于湿地碳源补充的方法，虽然其也可以在某种程度上处置收割的水生植物，但是其再利用程度不足造成了一定的资源浪费，且获得的碳棒由于仅进过简单压制导致应用受限，很那实际解决问题；因此，亟需一种资源化利用湿地收割植物的方法及其产物的应用来解决这个问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种资源化利用湿地收割植物的方法及其产物的应用，以解决湿地收割植物难以处置利用的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种资源化利用湿地收割植物的方法，包括以下步骤：将湿地收割植物干燥去除水分，粉碎后将粉末置于保持无菌的蒸馏水中浸泡一段时间，在无菌环境下将浸泡后的悬浊液固液分离，液体部分加入絮凝剂保存为产物一，固体部分中加入适量无菌水、木质素分解酶和纤维素分解酶，加热分解一段时间后，将获得的悬浊液保存为产物二。

优选的，上述干燥包括先将湿地收割植物风干2-48h，再将风干后的植物在－10℃～－50℃下真空冷冻干燥，彻底除去水分。

优选的，上述粉碎采用低速研磨机研磨粉碎。

优选的，上述浸泡包括将粉末导入无菌蒸馏水中进行浸泡24h-48h，并用紫外杀菌保持无菌，浸泡温度保持在4℃以下且不结冰。

优选的，上述絮凝剂包括PAC、黄土、PAM中的一种或几种，固液分离后的液体部分与絮凝剂的混合比例为V:W＝2.5L：3kg。

优选的，上述固体部分与加入的无菌水的体积比为1:5，木质素分解酶和纤维素分解酶的加入质量与加入无菌水的固体部分的总体积的比值分别为1:50g/L-1:500g/L，加热温度为50-55℃，加热时保持搅拌1-7天。

优选的，上述湿地收割植物包括但不限于马来眼子菜、伊乐草、菖蒲、芦苇、矮型苦草中的一种或多种。

本发明提供的另一技术方案：上述的资源化利用湿地收割植物的方法获得的产物一的应用，产物一稀释后作为除藻剂加入水体中用于去除蓝藻。

本发明提供的还一技术方案：上述的资源化利用湿地收割植物的方法获得的产物二的应用，产物二直接用于污水厂碳源补充。

优选的，上述产物二中易降解有机质的浓度大于1000mg/L。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、该资源化利用湿地收割植物的方法及其产物的应用，不仅可以资源化处置湿地收割水生植物，节约处置费用；同时还可以利用其全部产物分别做除藻剂和污水厂碳源，做到一物两用，处置过程完全无浪费。

2、该资源化利用湿地收割植物的方法及其产物的应用，工艺过程简单，价格低廉，处理场地不需太大，整个处理过程中不产生浪费和任何垃圾，绿色环保，且获得的产物一能高效去除蓝藻，可以代替治理水华用的除藻剂，降低治理成本，产物二中易降解有机质的浓度能够满足污水厂碳源需求，作为其有效补充，为污水厂节省原料费用。

具体实施方式

一种资源化利用湿地收割植物的方法，包括以下步骤：将湿地收割植物干燥去除水分，具体可以先将湿地收割植物风干2-48h，预先去除过多的水分，再将风干后的植物在－10℃～－50℃下真空冷冻干燥，彻底除去水分；干燥后采用低速研磨机研磨粉碎，也可以在冻干前先用切割机切断成小块等方式预处理方便冻干和磨粉，粉碎后将粉末导入无菌蒸馏水中浸泡24h-48h，并用紫外杀菌保持无菌，浸泡温度保持在4℃以下且不结冰，粉末的质量与浸泡用水的体积比宜为1g:(1-20)ml，在无菌环境下将浸泡后的悬浊液固液分离，具体生产时可以采用布袋过滤器或板框压滤机高效分离，但需注意保持设备内杀菌彻底；分离后的液体部分加入絮凝剂，可以作为除藻剂使用，具体的，可以在用前稀释后加入待治理水体中，具体的稀释倍数根据浸泡时的无菌蒸馏水用量以及实际水体中藻的薄厚状态而定，经试验，其具有高效去除蓝藻的功能，絮凝剂可以采用PAC、黄土、PAM等具备絮凝作用的试剂或材料均可，因需要治理水体用，需采用无毒的絮凝剂，在一种较优的实施例中，固液分离后的液体部分与絮凝剂的混合比例优选为V:W＝2.5L：3kg；分离后的固体部分中加入适量无菌水，例如固体部分与加入的无菌水的体积比可以为1:5，再向其中加入木质素分解酶和纤维素分解酶，二者具体加入量与加入无菌水的固体部分的总体积的比值可以为1:50g/L-1:500g/L，加热至50-55℃左右保持搅拌1-7天，获得的悬浊液经多次测试，其中结构简单、易被微生物利用、碳链较短的易降解有机质的浓度大于1000mg/L，可以直接用于污水厂碳源补充。

实施例1

本实施例在实验室进行小试研究。将湿地收割的2种沉水植物和2种挺水植物：马来眼子菜、伊乐草、菖蒲和芦苇，共湿重约10kg，置于阴凉处风干24h，将其剪成段并放入冷冻干燥机中进行低温冷冻干燥4天。低温冷冻干燥完后，将其用研磨机进行研磨，并放入灭菌的真空瓶中，加入无菌超纯水或者蒸馏水后充氮密封并放置于4度冰箱中浸泡24小时，植物粉末的质量与浸泡用水的体积比为1g:10ml。

将固液进行过滤分离后，获得的液体为植物溶出液，其具有抑制蓝藻的功能；取蓝藻爆发的湖水式样，测定其叶绿素a浓度达到1.636μg/L，按照植物溶出液：絮凝剂＝2.5L：3kg加入PAC，并用纯水稀释10倍后，按照0.15ml/L的添加量加入到湖水式样中，搅拌均匀后，静置5min，测定其叶绿素a浓度为0.425μg/L，静置15min，测定其叶绿素a浓度为0.037μg/L，除藻效果良好。

将固体部分放入三角烧瓶，按固液体积比1:5加入超纯水，并按照加入超纯水后的总体积加入1:50g/L木质素酶和1:100g/L纤维素酶，放入50℃的摇床中降解5天，降解后将三角烧瓶中的固液混合物进行总COD测算，测得其易降解有机质为1544mg/L±108mg/L，可满足污水处理的补充碳源要求。

实施例2

本实施例在马鞍山市人工湿地进行，将2021年秋冬季收割植物(主要有矮型苦草、菖蒲、伊乐草、芦苇等)成批运送至中冶华天中试研究基地。首先进行风干24h，去除植物大多数的水分，随后将其进行人工初步剪切，便于放入低温干燥设备中进行真空干燥3-5天，干燥后的植物重量大约占鲜重的1％-3％(根据不同种类有所不同)，随后用大型打粉机进行打粉，混合所有植物粉末后，放入无菌大桶中，按照植物粉末的质量与浸泡用水的体积比为1g:10ml加入无菌蒸馏水，并进行搅拌，大桶放置于0-4℃低温冷库中，搅拌时大桶顶部布设紫外光灭菌，搅拌浸泡48h。随后过滤后分离固液。

在分离获得的液体中加入絮凝剂，絮凝剂采用公开号为CN113697920A的发明中公开的本公司制作的水体净化剂，进一步强化其除藻特性，加入量按体积比记，分离获得的液体：水体净化剂＝1:10，制得除藻产品，取上述实施例1中相同的蓝藻爆发的湖水式样，按照0.15ml/L的添加量加入到湖水式样中，搅拌均匀后，静置10min，测定其叶绿素a浓度为0.00017μg/L，除藻效果优异。

分离获得的固体残渣中，按固液体积比1:5加入无菌水，并按照加入无菌水后的总体积加入1:50g/L木质素酶和1:100g/L纤维素酶，在大型加热搅拌锅中，加热至55℃，搅拌5天，随后测量其易降解有机质浓度为1312mg/L±311mg/L，能够作为有效替代碳源用于污水厂碳源补充。

以上仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。