一种农作物秸秆原料生态鱼礁的制备方法

摘要

一种农作物秸秆原料生态鱼礁的制备方法，它涉及一种生态鱼礁的制备。它要解决现有混凝土鱼礁存在易被水体淤泥掩盖、连续投放会影响湖泊底质的问题。方法：一、农业废弃物秸秆切段，经除尘、风选、浸渍和脱水后，得脱水物料；二、脱水物料进行双辊磨，和高浓磨，得物料A；三、物料A与聚酰胺环氧氯丙烷树脂和水混合，得纤维浆液，经模具成型后加热压实，获得生态鱼礁。本发明制备的生态鱼礁仔稚鱼诱集效果好，可降解，水生环境修复效果好，制备过程实现清洁生产。本发明可实现定期定点重复投放，规避了淤泥覆盖造成的鱼礁失效问题，不会造成湖库底部形貌发生重大变化，其降解过程及产物还有利于改善贫营养底泥环境。本发明适用于生态鱼礁的制备。

权利要求

1.一种农作物秸秆原料生态鱼礁的制备方法，其特征在于它按以下步骤实现：

一、利用切草机将农业废弃物秸秆切成4～5cm的段，然后依次经过除尘器和风选机进行处理，再进入常压预浸器，浸渍于质量分数为2～8％的KOH溶液中，浸渍结束后通过螺旋脱水机进行脱水，至含水量小于50％，获得脱水物料；

二、上述脱水物料依次进入1、2、3段双辊磨，磨浆浓度均为10～30％，磨盘间隙均为0.5～1.0mm，从3段双辊磨出来的物料通过螺旋输送机运送，进入高浓磨，获得物料A；

三、上述物料A与聚酰胺环氧氯丙烷树脂混合后再加入水，混匀后获得纤维浆液，然后放入鱼礁形状的吸浆成型模具中，通过真空吸滤使模具表面上吸附0.8～1.2cm厚度的纤维，去除模具后形成鱼礁型坯，再放入热压定型凹模中，于170～185℃下加热压实并烘干，取出后室温下冷却，获得生态鱼礁，完成农作物秸秆原料生态鱼礁的制备；

其中步骤一中所述农业废弃物秸秆以稻草为原料。

2.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆原料生态鱼礁的制备方法，其特征在于：步骤一中所述切草机采用刀辊式切草机或刀盘式切草机。

3.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆原料生态鱼礁的制备方法，其特征在于：步骤一中所述除尘器采用辊式除尘器、圆筒式筛片机或锥形筛片机。

4.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆原料生态鱼礁的制备方法，其特征在于：步骤一中所述风选机为百叶式风选机。

5.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆原料生态鱼礁的制备方法，其特征在于：步骤一中浸渍温度为80～95℃，浸渍时间为2～15min。

6.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆原料生态鱼礁的制备方法，其特征在于：步骤二中磨浆浓度为20％，磨盘间隙为0.8mm。

7.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆原料生态鱼礁的制备方法，其特征在于：步骤二中在第3段双辊磨中加入水，然后磨解挤压出的废液依次回流到2段双辊磨和1段双辊磨中，实现废液循环利用。

8.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆原料生态鱼礁的制备方法，其特征在于：步骤二中高浓磨：磨浆浓度为20～30％，磨盘间隙为0.8mm。

9.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆原料生态鱼礁的制备方法，其特征在于：步骤三中物料A、聚酰胺环氧氯丙烷树脂和水的质量体积比为100g:0.7ml:40ml。

10.根据权利要求1所述的一种农作物秸秆原料生态鱼礁的制备方法，其特征在于：步骤三中加热压实的压力为0.4～0.8MPa，时间为30～50s。

说明书

一种农作物秸秆原料生态鱼礁的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种生态鱼礁的制备。

背景技术

[0002] 人工鱼礁是天然水域环境中用于修复和改善环境的人工构筑物，可为鱼类及其他水生生物提供繁殖、生长、索饵和庇敌的场所。在海洋环境中，人们常用废弃的船舶、军舰、油桶、木材、混凝土等建造人工鱼礁，而在内陆水域环境中，多采用混凝土建造人工鱼礁。近年来，大部分研究采用污泥、矿渣、钢渣、煤渣等废弃物代替混凝土中的砂石或水泥制备人工鱼礁混凝土。

[0003] 然而，污泥、矿渣、钢渣、煤渣等废弃物虽然成本较低，但是这些材料中的重金属等污染物在水体中会慢慢渗出，造成水域环境污染。利用普通混凝土制备人工鱼礁，制作成本较高，且会消耗大量水泥、砂石等资源。因此，开发成本低、对环境友好的人工鱼礁是内陆水域环境人工鱼礁研究领域重点关注并亟待解决的问题。

[0004] 在内陆水体中，尤其是湖泊水体，底部淤泥沉积严重，混凝土人工鱼礁投入后，易被淤泥掩盖，无法实现保护、增殖鱼类和提高渔获量的目的，而连续投放的话，会占用湖泊底部空间，影响湖泊底质。目前需要一种经济环保的新型人工鱼礁，即可实现现有混凝土鱼礁的功能，又可以有效地解决淤泥覆盖和影响底质的环境问题。利用生物质材料制作一种可降解、成本低、可多次投放、无污染的环境友好型人工鱼礁，是解决上述问题的思路之一。

发明内容

[0005] 本发明目的是解决现有混凝土鱼礁存在易被水体淤泥掩盖、连续投放会影响湖泊底质的问题，而提供一种农作物秸秆原料生态鱼礁的制备方法。

[0006] 一种农作物秸秆原料生态鱼礁的制备方法，它按以下步骤实现：

[0007] 一、利用切草机将农业废弃物秸秆切成4～5cm的段，然后依次经过除尘器和风选机进行处理，再进入常压预浸器，浸渍于质量分数为2～8％的KOH溶液中，浸渍结束后通过螺旋脱水机进行脱水，至含水量小于50％，获得脱水物料；

[0008] 二、上述脱水物料依次进入1、2、3段双辊磨，磨浆浓度均为10～30％，磨盘间隙均为0.5～1.0mm，从3段双辊磨出来的物料通过螺旋输送机运送，进入高浓磨，获得物料A；

[0009] 三、上述物料A与聚酰胺环氧氯丙烷树脂混合后再加入水，混匀后获得纤维浆液，然后放入鱼礁形状的吸浆成型模具中，通过真空吸滤使模具表面上吸附0.8～1.2cm厚度的纤维，去除模具后形成鱼礁型坯，再放入热压定型凹模中，于170～185℃下加热压实并烘干，取出后室温下冷却，获得生态鱼礁，完成农作物秸秆原料生态鱼礁的制备。

[0010] 本发明制备的生态鱼礁优点在于：

[0011] 1)仔稚鱼诱集效果好

[0012] 制备的生态鱼礁，由于采用了生物质原料，并进行了以降低抽出物含量为目的的化学改性，和高效纤维磨解分离，提高了材料的水生相容性，扩大了材料比表面积和亲水性，使得对鱼类产卵粘附性提高，粘沉性鱼卵着床率改善，鱼卵孵化后，对于仔稚鱼诱集的效果提高。与类似结构混凝土材料鱼礁相比，人工养殖环境稻草原料生态鱼礁鲤鱼卵每亩附着量提高了13％～19％。

[0013] 2)可降解

[0014] 生态鱼礁主体原料为农作物秸秆，可自然降解，为在基本不改变湖床形貌背景下定期定点投放奠定了基础，规避了混凝土鱼礁由于淤泥沉积造成的失效问题。稻草原料生态鱼礁湖泊环境，在模塑成型使用聚酰胺环氧氯丙烷树脂作为湿强剂条件下，投放后湿强度为制品干强度的55％；投放三个月后，湿强度为制品干强度的43％，制品失重率13％；投放一年后，湿强度为制品干强度的26％，制品已基本失去设计形态，制品失重率34％。

[0015] 3)水生环境修复效果好

[0016] 生态鱼礁高碳水化合物含量的特点，决定了其在使用过程中及其降解产物，对水生态环境贫营养底泥具有一定的修复作用。经研究测算，稻草原料生态鱼礁湖泊环境，在连续投放三年后，投放区域的湖泊底泥总有机碳含量可提高10％。

[0017] 4)制备过程实现清洁生产

[0018] 对于传统稻草原料高木素含量纤维分离(制浆)而言，如果使用盘磨机为纤维分离设备组成传统制浆流程，则制浆废液一般采用厌氧‑好氧‑深度处理组合生物处理技术，处理后废水排放浓度可达到《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB3544‑2008)要求，但每吨废水处理成本至少在5.0元人民币以上；本发明纤维分离废水可与备料固体废物一起进行资源化利用，生产有机复合肥作为商品出售，实现无备料固体废物和液体废物纤维分离，实现清洁生产。

[0019] 本发明选择储量大、价格低廉、可再生的农作物秸秆作为原料，采用绿色纤维分离手段，结合模塑成型技术，制备一种具有水生环境相容性好、比表面积大、可降解、保持纤维材料高木素含量、低水溶物含量等特点的湖库水体用生态鱼礁。

[0020] 生态鱼礁由于其原料为生物质原料，经绿色纤维分离改性后，水溶性物质含量大幅下降，无毒无味，一方面有利于提高水生生物的相容性，另一方面不会对水生环境产生污染，综合改善水生环境相容性；生态鱼礁所使用的农作物秸秆原料，本身就具有良好的多孔性，再通过绿色纤维分离并结合模塑重组成型后，进一步发挥了生态鱼礁多孔性大的优势，提高了生态鱼礁的比表面积，这将更有利于藻类、微生物等的附着和繁殖，改善水生环境；可降解的生态鱼礁，可实现定期定点重复投放，既规避了淤泥覆盖所造成的鱼礁失效问题，又不会由于重复投放造成湖库底部形貌发生重大变化，其降解过程及产物还有利于改善贫营养底泥环境，最终达到长期修复与改善水生环境的目的。

[0021] 本发明在保证生态鱼礁良好纤维结合强度的前提下完成无备料固体废物和液体废物制备，实现清洁生产；利用双辊磨多功能的特点，在纤维分离的同时提取高浓废液，并进行废液循环使用，减少纤维分离用水量，降低纤维分离废液总量，提高废液浓度，省略废液浓缩过程，为纤维分离废液资源化利用创造条件；利用双辊磨多功能的特点，进行机内多段逆流洗浆，简化纤维分离流程，降低固定资产投资；利用农作物秸秆原料备料过程产生的固体废物，与纤维分离高浓废液混合，进行堆肥处理，生产高效复合肥，实现固体和液体废物的资源化利用。利用双辊磨无刀式磨浆结构和动态挤压磨浆原理，在最大限度保持纤维长度的前提下实现高木素含量纤维的磨解分离，改善纤维分离质量，保证生态鱼礁纤维结合强度。

[0022] 本发明适用于生态鱼礁的制备。

具体实施方式

[0023] 具体实施方式一：本实施方式一种农作物秸秆原料生态鱼礁的制备方法，它按以下步骤实现：

[0024] 一、利用切草机将农业废弃物秸秆切成4～5cm的段，然后依次经过除尘器和风选机进行处理，再进入常压预浸器，浸渍于质量分数为2～8％的KOH溶液中，浸渍结束后通过螺旋脱水机进行脱水，至含水量小于50％，获得脱水物料；

[0025] 二、上述脱水物料依次进入1、2、3段双辊磨，磨浆浓度均为10～30％，磨盘间隙均为0.5～1.0mm，从3段双辊磨出来的物料通过螺旋输送机运送，进入高浓磨，获得物料A；

[0026] 三、上述物料A与聚酰胺环氧氯丙烷树脂混合后再加入水，混匀后获得纤维浆液，然后放入鱼礁形状的吸浆成型模具中，通过真空吸滤使模具表面上吸附0.8～1.2cm厚度的纤维，去除模具后形成鱼礁型坯，再放入热压定型凹模中，于170～185℃下加热压实并烘干，取出后室温下冷却，获得生态鱼礁，完成农作物秸秆原料生态鱼礁的制备。

[0027] 本实施方式步骤二中进入高浓磨的目的是分离秸秆纤维。

[0028] 本实施方式步骤二中1段双辊磨中磨解挤压出的废液与步骤一中切草机、除尘器和风选机操作中产生的废料，进入固液混合器，进行混合堆肥处理，生产高效复合肥，实现固体和液体废物的资源化利用。

[0029] 本实施方式步骤三中聚酰胺环氧氯丙烷树脂作为湿强剂使用。

[0030] 本实施方式步骤三中鱼礁形状的吸浆成型模具作为模具兼过滤介质使用。

[0031] 具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤一中所述切草机采用刀辊式切草机或刀盘式切草机。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

[0032] 具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是，步骤一中所述除尘器采用辊式除尘器、圆筒式筛片机或锥形筛片机。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。

[0033] 具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是，步骤一中所述风选机为百叶式风选机。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。

[0034] 具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是，步骤一中浸渍温度为80～95℃，浸渍时间为2～15min。其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。

[0035] 具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是，步骤二中磨浆浓度为20％，磨盘间隙为0.8mm。其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。

[0036] 具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是，步骤二中在第3段双辊磨中加入水，然后磨解挤压出的废液依次回流到2段双辊磨和1段双辊磨中，实现废液循环利用。其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。

[0037] 具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是，步骤二中高浓磨：磨浆浓度为20～30％，磨盘间隙为0.8mm。其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。

[0038] 具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是，步骤三中物料A、聚酰胺环氧氯丙烷树脂和水的质量体积比为100g:0.7ml:40ml。其它步骤及参数与具体实施方式一至八之一相同。

[0039] 具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是，步骤三中加热压实的压力为0.4～0.8MPa，时间为30～50s。其它步骤及参数与具体实施方式一至九之一相同。

[0040] 通过以下实施例验证本发明的有益效果：

[0041] 实施例：

[0042] 一种农作物秸秆原料生态鱼礁的制备方法，它按以下步骤实现：

[0043] 一、利用切草机将农业废弃物秸秆切成4～5cm的段，然后依次经过除尘器和风选机进行处理，再进入常压预浸器，浸渍于质量分数为5％的KOH溶液中，浸渍结束后通过螺旋脱水机进行脱水，至含水量小于50％，获得脱水物料；

[0044] 二、上述脱水物料依次进入1、2、3段双辊磨，磨浆浓度均为20％，磨盘间隙均为0.8mm，从3段双辊磨出来的物料通过螺旋输送机运送，进入高浓磨，获得物料A；

[0045] 三、上述物料A与聚酰胺环氧氯丙烷树脂混合后再加入水，混匀后获得纤维浆液，然后放入鱼礁形状的吸浆成型模具中，通过真空吸滤使模具表面上吸附1.0cm厚度的纤维，去除模具后形成鱼礁型坯，再放入热压定型凹模中，于210℃下加热压实并烘干，取出后室温下冷却，获得生态鱼礁，完成农作物秸秆原料生态鱼礁的制备。

[0046] 本实施例步骤一中所述切草机采用刀辊式切草机。

[0047] 本实施例步骤一中所述除尘器采用辊式除尘器。

[0048] 本实施例步骤一中所述风选机为百叶式风选机。

[0049] 本实施例步骤一中浸渍温度为85℃，浸渍时间为10min。

[0050] 本实施例步骤二中在第3段双辊磨中加入水，然后磨解挤压出的废液依次回流到2段双辊磨和1段双辊磨中，实现废液循环利用。

[0051] 本实施例步骤二中高浓磨：磨浆浓度为20～30％，磨盘间隙为0.8mm。

[0052] 本实施例步骤三中物料A、聚酰胺环氧氯丙烷树脂和水的质量体积比为100g:0.7ml:40ml。

[0053] 本实施例步骤三中加热压实的压力为0.4～0.8MPa，时间为30～50s。

[0054] 本实施例步骤二中1段双辊磨中磨解挤压出的废液与步骤一中切草机、除尘器和风选机操作中产生的废料，进入固液混合器，进行混合堆肥处理，生产高效复合肥，实现固体和液体废物的资源化利用。

[0055] 本实施例中制备所得生态鱼礁的效果：

[0056] 1)仔稚鱼诱集效果好

[0057] 制备的生态鱼礁，由于采用了生物质原料，并进行了以降低抽出物含量为目的的化学改性，和高效纤维磨解分离，提高了材料的水生相容性，扩大了材料比表面积和亲水性，使得对鱼类产卵粘附性提高，粘沉性鱼卵着床率改善，鱼卵孵化后，对于仔稚鱼诱集的效果提高。与类似结构混凝土材料鱼礁相比，人工养殖环境稻草原料生态鱼礁鲤鱼卵每亩附着量提高了19％。

[0058] 2)可降解

[0059] 生态鱼礁主体原料为农作物秸秆，可自然降解，为在基本不改变湖床形貌背景下定期定点投放奠定了基础，规避了混凝土鱼礁由于淤泥沉积造成的失效问题。稻草原料生态鱼礁湖泊环境，在模塑成型使用聚酰胺环氧氯丙烷树脂作为湿强剂条件下，投放后湿强度为制品干强度的55％；投放三个月后，湿强度为制品干强度的43％，制品失重率13％；投放一年后，湿强度为制品干强度的26％，制品已基本失去设计形态，制品失重率34％。

[0060] 3)水生环境修复效果好

[0061] 生态鱼礁高碳水化合物含量的特点，决定了其在使用过程中及其降解产物，对水生态环境贫营养底泥具有一定的修复作用。经研究测算，稻草原料生态鱼礁湖泊环境，在连续投放三年后，投放区域的湖泊底泥总有机碳含量可提高10％。

[0062] 4)制备过程实现清洁生产

[0063] 对于传统稻草原料高木素含量纤维分离(制浆)而言，如果使用盘磨机为纤维分离设备组成传统制浆流程，则制浆废液一般采用厌氧‑好氧‑深度处理组合生物处理技术，处理后废水排放浓度可达到《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB3544‑2008)要求，但每吨废水处理成本至少在5.0元人民币以上；本实施例纤维分离废水可与备料固体废物一起进行资源化利用，生产有机复合肥作为商品出售，实现无备料固体废物和液体废物纤维分离，实现清洁生产。