一种含有化学除磷药剂的生物质碳源及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于污水生化处理技术领域，具体涉及一种含有化学除磷药剂的生物质碳源及其制备方法和应用。所述制备方法包括如下步骤：对生物质溶液进行再处理，破除生物质分子间氢键作用后，添加水溶性高分子聚合物，第一搅拌后，添加化学除磷药剂，第二搅拌，得含有化学除磷药剂的生物质碳源。上述方法制备得到的含有化学除磷药剂的生物质碳源主要用于强化生物反硝化脱氮的同时去除水中的有机磷和无机磷，操作简单，所需设备少，能耗低，无需特殊高温高压装置即可实现对分子结构的调控，方法普适性好。好。好。

【技术实现步骤摘要】
一种含有化学除磷药剂的生物质碳源及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于污水生化处理
，具体涉及一种含有化学除磷药剂的生物质碳源及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着经济社会的飞速发展，水资源短缺伴随着水体富营养成为制约人类健康及社会可持续发展的突出环境问题。水体富营养化治理的关键在于氮、磷的去除，基于微生物学原理，通过反硝化细菌和聚磷菌的脱氮除磷功能，在实现水体修复中发挥着重要作用，基于其在污水工艺中的应用也越来越广泛。
[0003]修复技术是解决水体富营养化的有效途径之一。然而，传统的生物脱氮除磷过程中，反硝化细菌和聚磷菌之间往往因碳源竞争、泥龄适应不统一等问题导致氮、磷的去除效率不高，从而影响着出水水质达标。
[0004]化学除磷具有去除率高、处理效果稳定等特点。生物反硝化同步化学除磷效能的发挥取决于所投加化学物质间及其与微生物间的协同作用过程。特别是，微生物脱氮过程需要消耗大量有机物质作为电子供体，实际工艺中多采用添加葡萄糖、乙酸钠等合成化合物得以实现。这些人工化学物质成本较高，合成过程面临额外能量消耗以及污染物质排放等问题。此外，以往反硝化脱氮有机碳源开发仅仅关注其被微生物吸收利用的能力，其在含磷物质去除中的作用尚有待挖掘。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种基于生物质分子间氢键作用力调控原理对生物质碳源进行改性的方法，该改性方法简单易控，适用性强，所得碳源生物利用性好，为废弃生物质的高效资源化利用提供了有效途径。
[0006]本专利技术提出一种含有化学除磷药剂的生物质碳源的制备方法，包括如下步骤：
[0007]对生物质溶液进行再处理，破除生物质分子间氢键作用后，添加水溶性高分子聚合物，第一搅拌后，添加化学除磷药剂，第二搅拌，得含有化学除磷药剂的生物质碳源。
[0008]进一步地，所述生物质溶液为生物质产物或生物质产物经过预处理而得；
[0009]其中，所述预处理包括向生物质产物中加入碱试剂，反应，分离除杂；
[0010]所述生物质产物包括城市污水厂剩余污泥的厌氧发酵产物、油脂加工副产物、啤酒厂排出的废水、淀粉厂排出的废水中至少一种。
[0011]进一步地，化学除磷药剂包括含铁金属盐、含铝金属盐、含锆金属盐或含镧金属盐中至少一种；
[0012]生物质溶液中化学除磷药剂的浓度为0.001
‑
0.5mol/L；
[0013]优选的，生物质溶液中化学除磷药剂的浓度为0.03mol/L。
[0014]进一步地，所述再处理包括加热、加酸、加水、第三搅拌、微波、超声中至少一种。
[0015]进一步地，所述加热为50
‑
100℃搅拌2
‑
24小时；
[0016]所述加酸为向生物质溶液中添加酸试剂搅拌2
‑
24小时；其中，生物质溶液与酸试剂的体积比为1：0.005
‑
0.3；
[0017]所述第三搅拌的时间为1
‑
4小时；
[0018]所述微波的时间为1
‑
20分钟；优选的，所述微波的时间为1
‑
10分钟；
[0019]所述超声的时间为5
‑
30分钟。
[0020]进一步地，所述水溶性高分子聚合物包括葡萄糖、氨基酸、聚丙烯酸、聚乙二醇、聚谷氨酸、聚半胱氨酸、聚天冬氨酸、聚乙烯亚胺中至少一种；
[0021]优选的，生物质溶液与水溶性高分子聚合物的体积比为1：0.0001
‑
1：0.05。
[0022]进一步地，所述预处理时：
[0023]所述生物质产物与碱试剂的质量比为1:(1
‑
5)；加入碱试剂至体系pH值为7
‑
12；反应的时间为2
‑
12小时；
[0024]所述碱试剂包括氢氧化钾、氢氧化钠中至少一种；
[0025]所述分离除杂包括静置沉淀分离除杂或离心分离除杂中至少一种。
[0026]本专利技术还提出上述任一制备方法制备得到的含有化学除磷药剂的生物质碳源。
[0027]本专利技术还提出上述任一含有化学除磷药剂的生物质碳源在强化生物反硝化脱氮和同步除磷中的应用。
[0028]进一步地，包括如下步骤：
[0029]厌氧条件下，将含有化学除磷药剂的生物质碳源添加到培养有反硝化微生物的活性污泥溶液中，搅拌，通入同时含有硝酸盐、无机磷酸盐、有机磷的废液，进行处理，实现生物质碳源强化反硝化脱氮、化学作用协同去除无机磷和有机磷。
[0030]优选的；反硝化处理的时间为2
‑
6小时；
[0031]活性污泥溶液中污泥的浓度为1000
‑
10000mg/L；
[0032]生物质碳源提供的碳、硝酸盐中的氮、无机磷酸盐和有机磷提供的磷的摩尔比为(3
‑
10):1:(0.1
‑
5)。
[0033]本专利技术具有以下优势：
[0034]本专利技术提出的生物质碳源的制备方法，选用废弃的生物质产物作为原料，通过加水稀释、酸性调节、加热、搅拌、微波、超声等方式对生物质分子间氢键作用进行调控，破除部分生物质分子间氢键作用，然后加入具有良好生物相容性、可溶于水的水溶性高分子聚合物，借助聚合物骨架结构，降低分子间氢键聚集作用，同时，聚合物所含有的羟基、氨基、羧基等官能团，能够为与生物分子间形成新的氢键作用提供必要条件，最终提高碳源被生物吸收利用程度。并且，添加化学除磷药剂，可实现氮磷的同步去除。
[0035]本专利技术提出的生物质碳源的制备方法，操作简单，所需设备少，能耗低，无需特殊高温高压装置即可实现对分子结构的调控，方法普适性好。
附图说明
[0036]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0037]图1为实施例1中聚乙烯亚胺改性前后油脂加工副产物样品的红外光谱图。
[0038]图2是实施例2中聚天冬氨酸改性前后油脂加工副产物样品的红外光谱图。
[0039]图3为应用例1中改性前后油脂加工副产物及对照组对微生物反硝化去除硝酸盐的性能效果图。
[0040]图4是应用例2中改性前后淀粉废水及对照组对微生物反硝化去除硝酸盐过程中亚硝酸盐浓度的变化图。
[0041]图5是应用例3中改性前后淀粉废水及对照组对微生物反硝化去除硝酸盐过程中亚硝酸盐浓度及总磷浓度的变化图。
具体实施方式
[0042]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0043]本专利技术一实施例提出一种生物质碳源的制备方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含有化学除磷药剂的生物质碳源的制备方法，包括如下步骤：对生物质溶液进行再处理，破除生物质分子间氢键作用后，添加水溶性高分子聚合物，第一搅拌后，添加化学除磷药剂，第二搅拌，得含有化学除磷药剂的生物质碳源。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述生物质溶液为生物质产物或生物质产物经过预处理而得；其中，所述预处理包括向生物质产物中加入碱试剂，反应，分离除杂；所述生物质产物包括城市污水厂剩余污泥的厌氧发酵产物、油脂加工副产物、啤酒厂排出的废水、淀粉厂排出的废水中至少一种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，化学除磷药剂包括含铁金属盐、含铝金属盐、含锆金属盐或含镧金属盐中至少一种；生物质溶液中化学除磷药剂的浓度为0.001
‑
0.5mol/L；优选的，生物质溶液中化学除磷药剂的浓度为0.03mol/L。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述再处理包括加热、加酸、加水、第三搅拌、微波、超声中至少一种。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述加热为50
‑
100℃搅拌2
‑
24小时；所述加酸为向生物质溶液中添加酸试剂搅拌2
‑
24小时；其中，生物质溶液与酸试剂的体积比为1：0.005
‑
0.3；所述第三搅拌的时间为1
‑
4小时；所述微波的时间为1
‑
20分钟；优选的，所述微波的时间为1
‑
10分钟；所述超声的时间为5
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：兰华春，安晓强，苗时雨，刘会娟，曲久辉，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：