专利摘要

一种利用畜禽粪便制备释放营养物质的净水砖的方法，涉及水产养殖业中净水和肥水材料及其制备方法以及畜禽粪便的综合利用。步骤为：1、在畜禽粪便中，加入过磷酸钙、硅藻土、纳米钛酸钙和双氧水，加热，固液分离，得到固体A和液体A；2、固体A炭化活化，粉碎，得到固体B；3、调液体ApH值，加入固体B，搅拌均匀，得到料液C，料液C中加入纤维和水泥，注入模具成型，硬化熟化，得到具有释放营养物质和吸附重金属净化水质功能的多孔砖。本发明利用畜禽粪便时，无废弃物产生，无二次污染，制备的营养释放功能的净水砖可用于养殖业中塘渠护岸，起到净水肥水作用，有利于提高水产的产量和品质，具有良好的经济效益和环境效益。

权利要求

1.一种利用畜禽粪便制备释放营养物质的净水砖的方法，其制备包括如下步骤：

步骤1：取新鲜的畜禽粪便，调整含水率80-90%，加入粪便质量的10%-15%的过磷酸钙、10%-20%的硅藻土、0.1%-1%的纳米钛酸钙和粪便质量的1%-10%的质量浓度为30%的双氧水，搅拌均匀，再按粪便质量和混合酸溶液体积比为1Kg:1L加入硝酸和硫酸的混合酸溶液，搅拌均匀，加热保持微沸10-30min，冷却到室温，固液分离，得到固体A和液体A；

步骤2：固体A水洗至中性，烘干置于炭化炉内于400-500℃炭化0.5-2h，再置于活化炉内，通入固体A质量的1-1.5倍的水蒸气于800-1000℃活化1-2h，粉碎，过50目筛，得到固体B；

步骤3：按钙的摩尔数与粪质量千克数之比为0.25-0.75mol:1Kg，向液体A中加入钙的化合物，搅拌反应完全，再用氢氧化钾和氢氧化钠混合碱调其pH值为6-8，加入固体B，搅拌均匀，得到料液C，按质量比料液C:纤维:水泥为100:1:150-300，向料液C中加入纤维和水泥，注入模具成型，覆膜保湿，25-50℃，硬化熟化，得到具有释放营养物质和吸附重金属净化水质功能的水泥砖。

2.根据权利要求1所述的一种利用畜禽粪便制备释放营养物质的净水砖的方法，其特征在于：

所述的畜禽粪便包括牛、猪、鸡、羊、马、鸭、鹅粪便。

3.根据权利要求1所述的一种利用畜禽粪便制备释放营养物质的净水砖的方法，其特征在于：

硅藻土为净水硅藻土。

4.根据权利要求1所述的一种利用畜禽粪便制备释放营养物质的净水砖的方法，其特征在于：

混合酸溶液的浓度为硝酸和硫酸含量分别为1.5-2 mol/L和0.1-0.5 mol/L。

5.根据权利要求1所述的一种利用畜禽粪便制备释放营养物质的净水砖的方法，其特征在于：

钙的化合物为氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、方解石、石灰石中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的一种利用畜禽粪便制备释放营养物质的净水砖的方法，其特征在于：

调液体A的pH值时，氢氧化钠和氢氧化钾的用量摩尔数比为氢氧化钾:氢氧化钠为1:0-1。

7.根据权利要求1所述的一种利用畜禽粪便制备释放营养物质的净水砖的方法，其特征在于：

步骤3中加入的水泥为标号42.5号及以上通用水泥。

8.根据权利要求1所述的一种利用畜禽粪便制备释放营养物质的净水砖的方法，其特征在于：

料液C中加入的纤维为长度在5-20mm的植物纤维和合成纤维中的一种或多种。

说明书

技术领域

本发明属于环境治理技术领域，涉及一种利用畜禽粪便制备释放营养物质的净水砖的方法。

背景技术

养殖场排放的畜禽粪便给环境造成了很大的压力。在传统农业中，畜禽粪便都是堆肥后用于农业生产，但是，在现代的畜禽养殖业中，为了提高肉蛋奶的产量和品质以及防病治病需要，会在饲料里添加大量的高蛋白的、富含微量元素的营养成分和各种添加剂，畜禽进食后，这些物质会有很大一部分会以原形的形式随粪尿排泄出来，所以，畜禽粪便中除了含有蛋白质、氨基酸和纤维素、木质素外，还会含有大量的铜铁锌等重金属，以及抗生素和生长促进剂等有害物质。传统的堆肥法，不能有效去除这些有害物质，这些有害物质随粪肥进入土壤，会对农产品和环境造成严重的危害。所以，探讨畜禽粪便利用和处理新的途径已迫在眉睫。

另一方面，在水产养殖方面，无论是淡水养殖还是海水养殖，水产品的产量、质量和安全取决于水质：水越肥，水产品的产量越高，水质越好，水产品的品质越好。所以在养殖实践中，肥水是重要一环，通过培养有益藻类，为养殖动物提供食物；通过藻类的光合作用增加水中溶解氧，吸收水中有害的氨氮、硫化氢等有毒物质、改善并稳定水质、促进鱼、虾、蟹等水生动物正常生长。

广大养殖户多年来一直在使用传统的有机肥料和无机肥料进行施肥肥水法，无机肥料虽然作用迅速，但肥效持续时间较短，所含营养成份较单一；有机肥料虽然施用后肥效持久，但分解缓慢，且分解时要消耗大量的氧气，施用不当易引起水产动物的缺氧死亡。开发一种长效均匀缓释肥水材料，可免去目前肥水方面的困扰。另一方面，由于环境污染，以及日常随投放饲料等的引入，养殖水体中往往会含有重金属等有害物质，若不去除，也会直接影响水产品的品质和产量，养殖户一般都会通过换水的方式来改善水质，这样成本高，也不利于保护环境。开发一种具有净水功能的材料，可以改善水质，减少换水频率。

本发明开发一种利用畜禽粪便制备的能够释放营养物质的具有吸附重金属功能的混凝土多孔材料。可以持续的释放营养物质，起到肥水作用，同时，可以吸附水中的重金属等有害物质，起到水质净化作用。

发明内容

通过采用涉及一种利用畜禽粪便制备释放营养物质的净水砖的方法的工艺流程图，制备出具有释放营养物质和吸附重金属净化水质功能的混凝土砖。可用于水产养殖水体的护岸或生态水道的护堤材料。

采用的技术方案

一种利用畜禽粪便制备释放营养物质的净水砖的方法，其制备包括如下步骤：

步骤1：取新鲜的畜禽粪便，调整含水率80-90%，加入粪便质量的10%-15%的过磷酸钙、10%-20%的硅藻土、0.1%-1%的纳米钛酸钙和粪便质量的1%-10%的质量浓度为30%的双氧水，搅拌均匀，再按粪便质量和混合酸溶液体积比为1Kg:1L加入硝酸和硫酸的混合酸溶液，搅拌均匀，加热保持微沸10-30min，冷却到室温，固液分离，得到固体A和液体A；

步骤2：固体A水洗至中性，烘干置于炭化炉内于400-500℃炭化0.5-2h，再置于活化炉内，通入固体A质量的1-1.5倍的水蒸气于800-1000℃活化1-2h，粉碎，过50目筛，得到固体B；

步骤3：按钙的摩尔数与粪质量千克数之比为0.25-0.75mol:1Kg，向液体A中加入钙的化合物，搅拌反应完全，再用氢氧化钾和氢氧化钠混合碱调其pH值为6-8，加入固体B，搅拌均匀，得到料液C，按质量比料液C:纤维:水泥为100:1:150-300，向料液C中加入纤维和水泥，注入模具成型，覆膜保湿，25-50℃，硬化熟化，得到具有释放营养物质和吸附重金属净化水质功能的水泥砖。

所述的畜禽粪便包括牛、猪、鸡、羊、马、鸭、鹅等草食和杂食性养殖动物的粪便。

硅藻土为净水用硅藻土。

混合酸溶液的浓度为硝酸和硫酸含量分别为1.5-2 mol/L和0.1-0.5 mol/L。

钙的化合物为氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙、方解石、石灰石中的一种或几种。

调液体A的pH值时，氢氧化钠和氢氧化钾的摩尔数比为氢氧化钾:氢氧化钠为1:0-1。

步骤三中加入的水泥为标号42.5号及以上通用水泥。

料液C中加入的纤维为长度在5-20mm的棉、麻等植物纤维和聚丙烯纤维等合成纤维中的一种或多种。

优点

本发明无害化综合利用畜禽粪便的同时，得到了具有吸附净化水质和释放营养盐的新型材料，可用于养殖业中塘渠护岸，可以持续的释放营养物质，起到肥水作用，同时，可以吸附水中的重金属等有害物质，起到水质净化作用，有利于提高养殖产品的产量和品质。也可以用于生态水道的护岸材料，起到加速水体的生态恢复作用。该材料成本低，功能独特，无废弃物产生，对环境无二次污染，具有良好的经济效益和环境效益。

附图说明

图1为一种利用畜禽粪便制备释放营养物质的净水砖的方法的工艺流程图。

具体实施方式

本发明实施例中所用纳米钛酸钙粉体均为本实验室按文献（张东,侯平. 纳米钛酸钙粉体的制备及其对水中铅和镉的吸附行为[J]. 化学学报, 2009,(12): 1336-1342）方法合成。

实施例1

一种利用畜禽粪便制备释放营养物质的净水砖的方法，是取2Kg新鲜的含水率为81%的牛粪，加入250g过磷酸钙、300g的硅藻土和10g的纳米钛酸钙以及质量浓度为30%的双氧水50g，搅拌均匀，再加入含硝酸和硫酸分别为1.5 mol/L和0.25 mol/L的混合酸溶液2L，搅拌均匀，加热保持微沸20min，过滤分离，得到固体A和液体A；将固体A水洗至中性，烘干，置于炭化炉内于450℃炭化1h，再置于活化炉内，通入固体A质量的1.5倍水蒸气于900℃活化1.5h，粉碎，过50目筛，得到固体B；液体A中加入28g 氧化钙，搅拌反应完全，再用摩尔比氢氧化钾:氢氧化钠为1:0.5的混合碱溶液调溶液的pH值7，加入固体B，搅拌混合均匀，得到料液C；按质量比料液C:聚丙烯纤维:水泥为100:1:225取各个材料，搅拌机内混合均匀，倒入模具中，成型，制成规格为150*150*50mm的砖块，用保鲜膜覆盖严实，保湿，并于30℃，硬化熟化28天，得到释放营养物质的净水砖1。

实施例2

一种利用畜禽粪便制备释放营养物质的净水砖的方法，是取2Kg新鲜的含水率为82%的牛粪，加入300g过磷酸钙、200g的硅藻土和2g的纳米钛酸钙以及质量浓度为30%的双氧水20g，搅拌均匀，再加入含硝酸和硫酸分别为2 mol/L和0.1 mol/L的混合酸溶液2L，搅拌均匀，加热保持微沸10min，过滤分离，得到固体A和液体A；将固体A水洗至中性，烘干，置于炭化炉内于500℃炭化0.5h，再置于活化炉内，通入固体A质量的1.5倍的水蒸气于800℃活化2h，粉碎，过50目筛，得到固体B；液体A中加入110g 氢氧化钙，搅拌反应完全，再用氢氧化钾调溶液的pH值6，加入固体B，搅拌混合均匀，得到料液C；按质量比料液C:棉和麻:水泥为100:1:300取各个材料，搅拌机内混合均匀，倒入模具中，成型，制成规格为150*150*50mm的砖块，用保鲜膜覆盖严实，保湿，并于30℃，硬化熟化28天，得到释放营养物质的净水砖2。

实施例3

一种利用畜禽粪便制备释放营养物质的净水砖的方法，是取2Kg新鲜的含水率为82%的鸡粪，加入220g过磷酸钙、200g的硅藻土和20g的纳米钛酸钙以及质量浓度为30%的双氧水100g，搅拌均匀，再加入含硝酸和硫酸分别为1.5 mol/L和0.25 mol/L的混合酸溶液2L，搅拌均匀，加热保持微沸20min，过滤分离，得到固体A和液体A；将固体A水洗至中性，烘干，置于炭化炉内于400℃炭化2h，再置于活化炉内，通入固体A质量的1.5倍的水蒸气于1000℃活化1h，粉碎，过50目筛，得到固体B；液体A中加入50g 碳酸钙，搅拌反应完全，再用摩尔比氢氧化钾:氢氧化钠为1:1的混合碱调溶液的pH值8，加入固体B，搅拌混合均匀，得到料液C；按质量比料液C:棉线:水泥为100:1:250取各个材料，搅拌机内混合均匀，倒入模具中，成型，制成规格为150*150*50mm的砖块，用保鲜膜覆盖严实，保湿，并于25℃，硬化熟化28天，得到释放营养物质的净水砖3。

实施例4

一种利用畜禽粪便制备释放营养物质的净水砖的方法，是取2Kg新鲜的含水率为85%的猪粪，加入200g过磷酸钙、200g的硅藻土和15g的纳米钛酸钙以及质量浓度为30%的双氧水200g，搅拌均匀，再加入含硝酸和硫酸分别为1.5 mol/L和0.5 mol/L的混合酸溶液2L，搅拌均匀，加热保持微沸30min，过滤分离，得到固体A和液体A；将固体A水洗至中性，烘干，置于炭化炉内于450℃炭化0.5h，再置于活化炉内，通入固体A质量的1.5倍的水蒸气于850℃活化2h，粉碎，过50目筛，得到固体B；液体A中加入150g石灰石粉，搅拌反应完全，再用摩尔比氢氧化钾:氢氧化钠为1:0.5的混合碱调溶液的pH值7，加入固体B，搅拌混合均匀，得到料液C；按质量比料液C:聚丙烯纤维:水泥为100:1:150取各个材料，搅拌机内混合均匀，倒入模具中，成型，制成规格为150*150*50mm的砖块，用保鲜膜覆盖严实，保湿，并于50℃，硬化熟化28天，得到释放营养物质的净水砖4。

实施例5

一种利用畜禽粪便制备释放营养物质的净水砖的方法，是取2Kg新鲜的含水率为80%的羊粪，加入300g过磷酸钙、400g的硅藻土和10g的纳米钛酸钙以及质量浓度为30%的双氧水100g，搅拌均匀，再加入含硝酸和硫酸分别为2 mol/L和0.4 mol/L的混合酸溶液2L，搅拌均匀，加热保持微沸20min，过滤分离，得到固体A和液体A；将固体A水洗至中性，烘干，置于炭化炉内于450℃炭化1h，再置于活化炉内，通入固体A质量的1.5倍的水蒸气于900℃活化1h，粉碎，过50目筛，得到固体B；液体A中加入100g 方解石粉，搅拌反应完全，再用摩尔比氢氧化钾:氢氧化钠为1:1的混合碱调溶液的pH值7，加入固体B，搅拌混合均匀，得到料液C；按质量比料液C:聚丙烯纤维:水泥为100:1:200取各个材料，搅拌机内混合均匀，倒入模具中，成型，制成规格为150*150*50mm的砖块，用保鲜膜覆盖严实，保湿，并于30℃，硬化熟化28天，得到释放营养物质的净水砖5。

实施例6

一种利用畜禽粪便制备释放营养物质的净水砖的方法，是取2Kg新鲜的含水率为90%的鹅粪，加入250g过磷酸钙、400g的硅藻土和10g的纳米钛酸钙以及质量浓度为30%的双氧水100g，搅拌均匀，再加入含硝酸和硫酸分别为1.5 mol/L和0.5 mol/L的混合酸溶液2L，搅拌均匀，加热保持微沸30min，过滤分离，得到固体A和液体A；将固体A水洗至中性，烘干，置于炭化炉内于450℃炭化0.5h，再置于活化炉内，通入固体A质量的1倍的水蒸气于800℃活化2h，粉碎，过50目筛，得到固体B；液体A中加入84g 氧化钙，搅拌反应完全，再用摩尔比氢氧化钾:氢氧化钠为1:1的混合碱调溶液的pH值7，加入固体B，搅拌混合均匀，得到料液C；按质量比料液C:聚丙烯纤维:水泥为100:1:200取各个材料，搅拌机内混合均匀，倒入模具中，室温下发泡成型，制成规格为150*150*50mm的砖块，用保鲜膜覆盖严实，保湿，并于40℃，硬化熟化28天，得到释放营养物质的净水砖6。

实施例7

将实施例1~6所得的释放营养物质的净水砖，按照“GB28635-2012混凝土路面砖”方法检测抗折强度、抗压强度和抗冻性指标，各项指标见表1：

表1 净水砖性能指标

注：表1 净水砖性能指标为3块平均值。

实施例8

取实施例1~6所得的净水营养水泥砖1块，置于1L蒸馏水中，每浸泡24h更换一次水，并按“DB33-699有机液体肥料和有机-无机复混液体肥料质量安全要求”分析浸泡液中氮磷钾的含量，结果见表2：

表2 净水砖的营养释放量（g/L）

实施例9

实施例1~6所得的净水营养水泥砖的吸附性能，取200 mg/L的铅标准溶液2000mL，于3000 mL烧杯中，调溶液的pH值到6，分别加入1块实施例1-6中得到的净水营养水泥砖，不时搅动，浸泡24h，用原子吸收测上清液中铅的含量，按公式1计算去除率。结果见表3.。

公式1

式中：η 为铅的去除率%；C₀为初始浓度mg/L；C_e为平衡浓度mg/L。

表3 净水砖吸附铅的性能

一种利用畜禽粪便制备释放营养物质的净水砖的方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。