一种采用蓝藻制备反硝化碳源的方法技术

本发明专利技术公开一种采用蓝藻制备反硝化碳源的方法。本发明专利技术将蓝藻经酸性水解，再在镁盐和磷酸盐的存在下以Cu

【技术实现步骤摘要】
一种采用蓝藻制备反硝化碳源的方法


[0001]本专利技术涉及蓝藻资源化处理方法，具体涉及一种采用蓝藻制备反硝化碳源的方法。属于蓝藻资源化处理


技术介绍

[0002]我国淡水湖泊普遍存在不同程度的富营养化状态，《2018中国生态环境状况公报》数据显示，109个监测营养状态的湖泊(水库)中，轻度富营养化与中度富营养化的湖泊共有31个，占比为29％。大量的氮、磷废水进入湖泊，使水体呈现出富营养状态，导致蓝藻广泛爆发，严重影响了环境与生态平衡。
[0003]目前，国内外蓝藻的资源化利用方式主要有提取天然色素、提取藻胆蛋白、制作有机肥料、制作生物柴油等。但是这些产品的附加值较低，且相应的技术大多还停留在实验阶段，并未实现大规模应用，所以急需开发附加值更高、处理速度更快的蓝藻资源化技术。
[0004]污水的脱氮是满足不断提升的污水排放标准的关键因素之一。然而在我国许多城市，生活污水中的可利用碳源的不足严重制约了氮的有效去除。城市污水处理厂通常投加商用的外加碳源来满足脱氮所需的C/N比，再通过生物脱氮处理使其达到污水排放标准。但是，投加商用碳源大大增加了城市污水处理厂的运行成本，因此需要寻找合适的替代碳源。有研究将纤维素(例如树叶、树皮、芦荟花、秸秆、花生壳等)类固体碳源作为替代碳源，但是利用该类碳源时，首先需要预处理，操作过程较复杂，其次有些碳源的脱氮效果较差，如树皮和芦荟花的脱氮率只有12.94％和66.11％，此外，固体替代碳源相比于液体碳源失去了易利用，反应速度快等优势。

技术实现思路
r/>[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种催化湿式氧化技术作为一种蓝藻热化学转化工艺，在一定温度和压力条件下，通过使用经济实惠的催化剂和镁盐、磷酸盐，可快速实现蓝藻资源化转化，同时实现对蓝藻中氮磷的固定化去除，避免了蓝藻中高浓度氮磷进入反硝化碳源，并将氮磷转入残渣用作土壤改良剂。通过催化湿式氧化得到的液体产物具有稳定、无污染、环保等特点，可作为废水反硝化碳源，既实现了蓝藻的全部资源化利用，又可满足污水厂对于外加碳源的需求，可大幅度降低污水反硝化成本，获得了一举两得的效益。
[0006]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案具体如下所述：
[0007]一种采用蓝藻制备反硝化碳源的方法，该方法包括如下步骤：
[0008]1)酸性水解：将蓝藻进行酸性水解反应，反应完成后获得蓝藻水解液。
[0009]2)催化湿式氧化：先向步骤1)获得的蓝藻水解液中加入催化剂，然后再加入氧化剂进行催化湿式氧化反应，反应完成后获得反硝化碳源液。
[0010]作为优选，一种采用蓝藻制备反硝化碳源的方法，该方法包括如下步骤：
[0011]1)酸性水解：先向蓝藻加入水，然后再加入可溶性亚铁盐后进行酸性水解反应，反
应完成后获得蓝藻水解液。
[0012]2)催化湿式氧化：先向步骤1)获得的蓝藻水解液中加入催化剂、镁源以及磷源，然后再加入氧化剂进行催化湿式氧化反应，反应完成后获得反硝化碳源液。
[0013]作为优选，在步骤1)中，所述可溶性亚铁盐为FeSO4和/或FeCl2。
[0014]作为优选，在步骤2)中，所述镁源为镁盐，所述镁盐为MgCl2、MgSO4、MgO、MgSO4中的一种或多种。
[0015]作为优选，在步骤2)中，所述磷源为磷盐，所述磷盐为Na2HPO4、H3PO4中的一种或多种。
[0016]作为优选，在步骤2)中，所述镁源和磷源的添加方式为MgCl2‑
Na2HPO4、MgSO4‑
Na2HPO4、MgO
‑
H3PO4、MgSO4‑
H3PO4中的任一种组合。在镁源和磷源的任一种组合中，Mg
2+
与PO
43
‑
的摩尔比为1:0.5
‑
1.8，优选为1:0.8
‑
1.5，更优选为1:1
‑
1.2。
[0017]作为优选，在步骤1)中，所述蓝藻和水加入量的质量比1:0.5
‑
4，优选为1:0.8
‑
3，更优选为1:1
‑
2。
[0018]作为优选，在步骤1)中，所述可溶性亚铁盐的加入量为蓝藻总质量的0.1％
‑
3％，优选为0.3％
‑
2％，更优选为0.5％
‑
1％。
[0019]作为优选，在步骤2)中，所述镁源和磷源的总加入量为蓝藻总质量的0.5％
‑
5％，优选为0.8％
‑
4％，更优选为1％
‑
3％。
[0020]作为优选，在步骤1)中，所述酸性水解是在蓝藻中加入无机酸。所述无机酸的浓度为0.1
‑
3mol/L，优选为0.5
‑
2mol/L，更优选为1
‑
2mol/L。所述无机酸选自HCl、HNO3、H2SO4、H3PO4中一种或几种。
[0021]作为优选，在步骤2)中，所述催化剂为Cu
‑
Mn
‑
Fe/Al2O3。所述Cu
‑
Mn
‑
Fe/Al2O3为负载型催化剂，以Cu
‑
Mn
‑
Fe作为金属组分盐，以Al2O3搅拌棒作为载体，在600
‑
900℃(优选为650
‑
850℃)温度下焙烧制备而成。Cu
‑
Mn
‑
Fe在Al2O3中的总负载量为1
‑
10wt％，优选为2
‑
8wt％。
[0022]作为优选，在步骤2)中，所述氧化剂为氧气或空气。
[0023]作为优选，在步骤2)中，所述催化剂的加入量为蓝藻总质量的0.1
‑
5wt％，优选为0.3
‑
3wt％，更优选为0.5
‑
1wt％。
[0024]作为优选，在Cu
‑
Mn
‑
Fe/Al2O3催化剂中，Cu、Mn、Fe的原子比为0.3
‑
:1:1.5
‑
3:0.3
‑
1，优选为0.5
‑
0.8:1.8
‑
2.5:0.5
‑
0.8。
[0025]作为优选，在步骤2)中，所述氧化剂的加入量为使得氧化剂中氧气的含量为蓝藻水解液中COD值的30％
‑
80％，优选为40％
‑
70％，更优选为50％
‑
60％。
[0026]作为优选，步骤1)具体为：先将蓝藻加入到反应器中，再加入水(优选为蒸馏水)。然后再加入可溶性亚铁盐和浓度为0.1
‑
3mol/L(优选为1
‑
2mol/L)的无机酸。最本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用蓝藻制备反硝化碳源的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：1)酸性水解：将蓝藻进行酸性水解反应，反应完成后获得蓝藻水解液；2)催化湿式氧化：先向步骤1)获得的蓝藻水解液中加入催化剂，然后再加入氧化剂进行催化湿式氧化反应，反应完成后获得反硝化碳源液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：1)酸性水解：先向蓝藻加入水，然后再加入可溶性亚铁盐后进行酸性水解反应，反应完成后获得蓝藻水解液；2)催化湿式氧化：先向步骤1)获得的蓝藻水解液中加入催化剂、镁源以及磷源，然后再加入氧化剂进行催化湿式氧化反应，反应完成后获得反硝化碳源液。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：在步骤1)中，所述可溶性亚铁盐为FeSO4和/或FeCl2；和/或在步骤2)中，所述镁源为镁盐，所述镁盐为MgCl2、MgSO4、MgO、MgSO4中的一种或多种；所述磷源为磷盐，所述磷盐为Na2HPO4、H3PO4中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：在步骤2)中，所述镁源和磷源的添加方式为MgCl2‑
Na2HPO4、MgSO4‑
Na2HPO4、MgO
‑
H3PO4、MgSO4‑
H3PO4中的任一种组合；在镁源和磷源的任一种组合中，Mg
2+
与PO
43
‑
的摩尔比为1:0.5
‑
1.8，优选为1:0.8
‑
1.5，更优选为1:1
‑
1.2。5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于：在步骤1)中，所述蓝藻和水加入量的质量比1:0.5
‑
4，优选为1:0.8
‑
3，更优选为1:1
‑
2；所述可溶性亚铁盐的加入量为蓝藻总质量的0.1％
‑
3％，优选为0.3％
‑
2％，更优选为0.5％
‑
1％；和/或在步骤2)中，所述镁源和磷源的总加入量为蓝藻总质量的0.5％
‑
5％，优选为0.8％
‑
4％，更优选为1％
‑
3％。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的方法，其特征在于：在步骤1)中，所述酸性水解是在蓝藻中加入无机酸；所述无机酸浓度为0.1
‑
3mol/L，优选为0.5
‑
2mol/L，更优选为1
‑
2mol/L；和/或在步骤2)中，所述催化剂为Cu
‑
Mn
‑
Fe/Al2O3；所述氧化剂为氧气或空气。7.根据权利要求6所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：何汝靛，何堤，唐炳钦，刘亮，汪涛，何原平，刘红旗，
申请(专利权)人：湖南三谷门生态科技有限公司，
类型：发明
国别省市：