一种反硝化碳源及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种反硝化碳源，属于水处理领域。本发明专利技术采用厨余废油作为反硝化碳源层的原料主体，易得，成本低，价格优势明显，解决了厨余废油的处理难题，以废治污，在污水生物处理过程提供碳源补充，强化了生物处理效果，提高了出水水质；采用水性聚氨基甲酸酯包膜的结构，包裹住内部反硝化碳源层，在反硝化碳源层表面包裹半透水性或不透水性物质，使反硝化碳源通过包膜的微孔、缝隙慢慢释放出来，为微生物所利用，提高了反硝化碳源的利用率和脱氮效率，且包膜层对微生物无危害，环保，结构稳定，避免了其他反硝化碳源填料被微生物消耗，需要定期更换的问题。同时，本发明专利技术提供的反硝化碳源层具有一定的碱性。

【技术实现步骤摘要】
一种反硝化碳源及其制备方法
本专利技术涉及水处理
，尤其涉及一种反硝化碳源及其制备方法。
技术介绍
目前我国的水体中的氮污染问题已经非常严重。根据调查，污水厂很容易将氨态氮转化为硝态氮，氨氮很容易达到排放标准，但由于碳源的缺乏，C/N值低，反硝化过程普遍存在碳源不足的问题，严重制约硝态氮反硝化转化成氮气的能力，影响了脱氮效率，使总氮难以达到排放标准。为了取得理想的脱氮效果，往往需要在反硝化反应器中添加碳源。传统添加的固态碳源有乙酸钠、葡萄糖，液态碳源如甲醇、乙醇。乙酸钠、葡萄糖成本高，投加量大，增加了运行成本。而甲醇和乙醇不但造成运行成本高，而且此类碳源为易爆易燃物质，有一定的安全隐患。为解决上述问题，近年来，人们又致力于开发一些新型碳源，寻找无毒、廉价的外加碳源来代替传统碳源，新型碳源主要有一些低廉的天然固体有机物，如可生物降解的多聚物，初沉污泥水解产物和工业废水等，但是其释炭速率不稳定，容易造成碳源流失，而且会使水中有机碳含量升高，水质波动大，出水效果不理想，如中国专利CN201510316217.8公开了将稻壳和荔枝核制成固体碳源，稻壳粉末作为碳源被释放出来，但是碳源主要是纤维素，生物利用率低，处理效果不稳定，且水质波动大。为了解决碳源释放速率的问题，人们开始研究反硝化碳源技术，其中大部分是将碳源包裹在基材骨架载体上或采用包裹方法制备反硝化碳源，如中国专利CN201710960257.5将海藻酸钠包裹在壳聚糖胶囊内作为反硝化碳源，但壳聚糖在水中浸泡后，会渐渐溶解，胶囊内的碳源会大量释放出来，使水中COD值上升，影响水质；中国专利CN201711392022.7公开了缓释碳源填料由外部碳源层、内部碳源层、连接胶体组成，将外部碳源制成粉末，并通过连接胶体对内部碳源进行多层包裹，其外层主要为可降解聚合物，当聚合物被降解时，内部碳源会大量释放出来，导致释炭速率变化，使水质发生波动。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种反硝化碳源及其制备方法。本专利技术利用厨余废油制备反硝化碳源层，通过包膜层的微孔、缝隙慢慢释放出来,使碳源释放均匀，速率稳定，同时，制备的反硝化碳源层呈碱性，可以提高水中的碱度，能够缓解后续生物硝化过程中pH下降的问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种反硝化碳源，包括内外两层，外层为包膜层，内层为反硝化碳源层，所述包膜层包括以下重量份数的组分：水性聚氨基甲酸酯20～30份、海藻酸钠4～6份、发泡剂1～2份和乳化剂3～5份；所述反硝化碳源层由包括以下重量份的原料制备得到：厨余废油40～50份、氢氧化钠4～6份、水16～20份、95％的乙醇6份、聚乳酸粉末2～4份、固化剂0.05～0.1份、结构稳定剂0.5～1份和加固剂0.5～2份。优选地，所述内层与外层的质量比为10:2～3。优选地，所述发泡剂为无机纤维、偶氮二甲酰胺、明矾或有机多聚物。优选地，所述乳化剂为丙二醇脂肪酸酯或月桂酸单甘油酯。优选地，所述固化剂为过氧化甲乙酮，所述结构稳定剂为乙二胺四乙酸二钠，所述的加固剂为聚丙烯短纤维。本专利技术还提供了上述技术方案所述反硝化碳源的制备方法，包括以下步骤：将厨余废油依次加热、冷却和过滤，得到预处理废油；将所述预处理废油与活性白土进行吸附反应，得到精炼废油；将所述精炼废油预热后与氢氧化钠和水进行皂化反应，得到皂化产物；将所述皂化产物、乙醇、聚乳酸粉末、固化剂、结构稳定剂和加固剂混合后造粒，得到厨余废油反硝化碳源颗粒；将海藻酸钠、乳化剂和水混合，得到乳液；将所述乳液、水聚氨基甲酸酯和发泡剂混合，得到包膜乳液；采用所述包膜乳液对所述厨余废油反硝化碳源颗粒进行包膜，得到反硝化碳源。优选地，所述预处理废油与活性白土的质量比为1～2:20。优选地，所述吸附反应的温度为100～120℃，时间为30～60min。优选地，所述皂化反应的温度为85～90℃，时间为30～60min。优选地，所述精炼废油与氢氧化钠的质量比为8～12:1。本专利技术提供了一种反硝化碳源，包括内外两层，外层为包膜层，内层为反硝化碳源层，所述包膜层包括以下重量份数的组分：水性聚氨基甲酸酯20～30份、海藻酸钠4～6份、发泡剂1～2份和乳化剂3～5份；所述反硝化碳源层由包括以下重量份的原料制备得到：厨余废油40～50份、氢氧化钠4～6份、水16～20份、95％的乙醇6份、聚乳酸粉末2～4份、固化剂0.05～0.1份、结构稳定剂0.5～1份和加固剂0.5～2份。本专利技术采用厨余废油作为反硝化碳源层的原料主体，易得，成本低，价格优势明显，解决了厨余废油的处理难题，转变了厨余废油危害人体健康、污染环境的这一传统认识，以废治污，在污水生物处理过程提供碳源补充，强化了生物处理效果，提高了出水水质；采用水性聚氨基甲酸酯包膜的结构，包裹住内部反硝化碳源层，在反硝化碳源层表面包裹半透水性或不透水性物质，使反硝化碳源通过包膜的微孔、缝隙慢慢释放出来，为微生物所利用，提高了反硝化碳源的利用率和脱氮效率，且包膜层对微生物无危害，环保，结构稳定，避免了其他反硝化碳源填料被微生物消耗，需要定期更换的问题。同时，本专利技术提供的反硝化碳源层具有一定的碱性，解决了反硝化器中pH逐渐下降的问题，能够使反应器的pH稳定在反硝化细菌生存的最佳范围之类，不需要另加药剂提高碱度；本专利技术添加了聚乳酸粉末，加强了反硝化碳源释碳效果，同时添加了加固剂，提高了反硝化碳源的机械强度。实施例的数据表明，本专利技术提供的反硝化碳源pH值为碱性，出水pH稳定，出水水质好。具体实施方式本专利技术提供了一种反硝化碳源，包括内外两层，外层为包膜层，内层为反硝化碳源层，所述包膜层包括以下重量份数的组分：水性聚氨基甲酸酯20～30份、海藻酸钠4～6份、发泡剂1～2份和乳化剂3～5份；所述反硝化碳源层由包括以下重量份的原料制备得到：厨余废油40～50份、氢氧化钠4～6份、水16～20份、95％的乙醇6份、聚乳酸粉末2～4份、固化剂0.05～0.1份、结构稳定剂0.5～1份和加固剂0.5～2份。在本专利技术中，所述内层与外层的质量比优选为10:2～3。在本专利技术中，所述包膜层优选包括以下重量份数的组分：水性聚氨基甲酸酯30份、海藻酸钠6份、发泡剂2份和乳化剂4份。本专利技术采用水性聚氨基甲酸酯包膜的结构，包裹住内部反硝化碳源层，在反硝化碳源层表面包裹半透水性或不透水性物质，使反硝化碳源通过包膜的微孔、缝隙慢慢释放出来，为微生物所利用，提高了反硝化碳源的利用率和脱氮效率，且包膜层对微生物无危害，环保，结构稳定，避免了其他反硝化碳源填料被微生物消耗，需要定期更换的问题。在本专利技术中，所述发泡剂优选为无机纤维、偶氮二甲酰胺、明矾或有机多聚物。本专利技术中所述反硝化碳源层由包括以下重量份的原料制备得到：厨余废油40～50份、氢氧化钠4～6份、水16～20份、95％的乙醇6份、聚乳酸粉末2～4份、固化剂0.05～0.1份、结构稳定剂0.5～1份和加固剂0.5～2份。本专利技术中，所述厨余废油经过制备后优选含有高级脂肪酸甘油酯和脂肪酸类聚合物，所述高级脂肪酸甘油酯的质量含量优选为80％以上。在本专利技术中，所述乳化剂优选为丙二醇脂肪酸酯或月桂酸单甘油酯。在本专利技术中，所述固化剂优选为过氧化甲乙酮，所述结构稳定剂优选为乙二胺四乙酸二钠，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反硝化碳源，包括内外两层，外层为包膜层，内层为反硝化碳源层，所述包膜层包括以下重量份数的组分：水性聚氨基甲酸酯20～30份、海藻酸钠4～6份、发泡剂1～2份和乳化剂3～5份；所述反硝化碳源层由包括以下重量份的原料制备得到：厨余废油40～50份、氢氧化钠4～6份、水16～20份、95％的乙醇6份、聚乳酸粉末2～4份、固化剂0.05～0.1份、结构稳定剂0.5～1份和加固剂0.5～2份。

【技术特征摘要】
1.一种反硝化碳源，包括内外两层，外层为包膜层，内层为反硝化碳源层，所述包膜层包括以下重量份数的组分：水性聚氨基甲酸酯20～30份、海藻酸钠4～6份、发泡剂1～2份和乳化剂3～5份；所述反硝化碳源层由包括以下重量份的原料制备得到：厨余废油40～50份、氢氧化钠4～6份、水16～20份、95％的乙醇6份、聚乳酸粉末2～4份、固化剂0.05～0.1份、结构稳定剂0.5～1份和加固剂0.5～2份。2.根据权利要求1所述的反硝化碳源，所述内层与外层的质量比为10:2～3。3.根据权利要求1所述的反硝化碳源，所述发泡剂为无机纤维、偶氮二甲酰胺、明矾或有机多聚物。4.根据权利要求1所述的反硝化碳源，所述乳化剂为丙二醇脂肪酸酯或月桂酸单甘油酯。5.根据权利要求1所述的反硝化碳源，所述固化剂为过氧化甲乙酮，所述结构稳定剂为乙二胺四乙酸二钠，所述加固剂为聚丙烯短纤维。6.权利要求1～5任意一项所述反硝化碳源的制备方法，包括以下步骤：...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘波，程绍举，周德超，侯玉倩，杜凌峰，盛世雄，葛志斌，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32