一种回收资源化缓释碳源材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种回收资源化缓释碳源材料的制备方法。本发明专利技术中，聚乙烯醇和海藻酸钠构成的结构基础自身会释放出大量的碳源。生物炭材料加入水中后，短期内会将含有的碳源释放到水体中，释放速率较快。淀粉、玉米芯等多糖或纤维素材料要经过水解反应，缓慢释放碳源，前期释放量偏少，后期开始逐渐释放，并表现出较为稳定的趋势。在保证结构自身稳定性的情况下，优化配合比，逐渐达到缓释的目的；采用固体球状颗粒，一次添加长久有效，减少投入次数；采用天然有机物质和生物炭颗粒，资源回收化利用，制造成本低，不会对水体造成二次污染；采用多孔隙结构，比表面积大，可以作为微生物生长发育的载体。发育的载体。发育的载体。

【技术实现步骤摘要】
一种回收资源化缓释碳源材料的制备方法


[0001]本专利技术属于碳源材料制备
，具体为一种回收资源化缓释碳源材料的制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，我国对水环境污染物排放标准限制越来越严格，尤其是对水体总氮含量的限制，总氮的主要组成部分为硝酸盐，目前处理硝酸盐的主要方式是依靠微生物的反硝化作用。然而，现今大部分城市污水呈现C/N比偏低的趋势，反硝化效果欠佳，因此反硝化段外加碳源成为研究的热点。本专利技术公开一种回收资源化缓释碳源材料的制备方法，该材料可以通过缓慢释放碳源，提高水中的C/N比，提高反硝化效率，同时由于表面的孔隙结构，可以增加微生物的附着面积，作为微生物反硝化的载体。
[0003]反硝化碳源主要包括系统碳源(也叫内碳源)和外加碳源两大类，在城镇污水处理厂中，由于污水中的系统碳源浓度较低，加之现有工艺尚未充分发挥系统碳源的内在价值，通常需采取外加碳源的方式来解决碳源不足导致的污水处理中总氮去除率偏低的难题。城镇污水处理厂传统的外加碳源主要是甲醇、乙醇等液体碳源，以及易溶于水的乙酸盐和葡萄糖，其一旦投加即与污水充分混合，较难根据污水水质变化来动态调整投加量，以致产生成本较高、运行维护繁琐、出水TN或COD难以稳定达标等弊病。目前，刘波、史航等研究了一种脱氮缓释碳源材料及其制备方法和应用，制备的脱氮缓释碳源材料具有良好的生物降解性和生物相容性，能够为微生物提供附着载体，避免二次污染。
[0004]但是现有碳源材多为液体碳源，要持续泵入投加，运行成本较高。同时部分碳源可能对水体造成二次污染。且部分缓释碳源材料存在碳源释放量不可控等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：为了解决上述提出的问题，提供一种回收资源化缓释碳源材料的制备方法。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：一种回收资源化缓释碳源材料的制备方法，所述回收资源化缓释碳源材料的制备方法包括以下步骤：
[0007]S1:先进行原材料的称取，称取：聚乙烯醇3～7份、海藻酸钠1～3份、污泥生物炭1～3份和玉米芯3～14份；
[0008]S2:取一定量的海藻酸钠和聚乙烯醇加入纯水混合搅拌，保持交联剂质量浓度为10％，85～95℃条件下水浴加热1～2h至完全溶解，制得结构基础交联溶液；
[0009]S3:按不同组分加入缓释碳源，充分搅拌混合后用注射器抽取混合液使其滴入质量分数2％的CaCl2的饱和硼酸溶液中，分别保持球状交联12～16h，交联完成后取出小球用纯水清洗干净，最后冷冻干燥12～16小时，制得缓释碳源材料；
[0010]S4:对制得的缓释碳源材料进行收集存储包装，即可结束整个缓释碳源材料的制备流程。
[0011]在一优选的实施方式中，所述步骤S1中，污泥生物炭为500℃条件下厌氧烧制。
[0012]在一优选的实施方式中，所述玉米芯及淀粉为市售产品。
[0013]在一优选的实施方式中，所述步骤S1中，污泥生物炭、玉米芯研磨在使用之前过100目筛网。
[0014]在一优选的实施方式中，所述步骤S1中，聚乙烯醇和海藻酸钠加水混合搅拌制得的结构基础，溶液质量分数控制在10％左右，溶液太稠或太稀都不便于滴制成型。
[0015]在一优选的实施方式中，所述步骤S3中，要保持在90℃左右条件下水浴加热将聚乙烯醇和海藻酸钠组成的交联剂完全融化，温度过低达不到熔融效果，交联剂效果会受到影响。
[0016]在一优选的实施方式中，所述步骤S3中，水浴加热混合搅拌的碳源材料，要滴入含有2％氯化钙的饱和硼酸溶液中，保证足够的交联时间，使得材料可以成型使用。
[0017]在一优选的实施方式中，所述步骤S3中，采用低温冷冻干燥技术干燥至少12h，降低其含水量，此时体积不变，疏松多孔，提高了微生物的附着作用。
[0018]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0019]本专利技术中，聚乙烯醇和海藻酸钠构成的结构基础自身会释放出大量的碳源。生物炭材料加入水中后，短期内会将含有的碳源释放到水体中，释放速率较快。淀粉、玉米芯等多糖或纤维素材料要经过水解反应，缓慢释放碳源，前期释放量偏少，后期开始逐渐释放，并表现出较为稳定的趋势。考虑结构基础自身碳源的释放，生物炭前期释放速率快，短期释放完毕的特点，以及玉米芯等材料前期释放不明显，后期缓慢释放的特点。在保证结构自身稳定性的情况下，优化配合比，逐渐达到缓释的目的；采用固体球状颗粒，一次添加长久有效，减少投入次数；采用天然有机物质和生物炭颗粒，资源回收化利用，制造成本低，不会对水体造成二次污染；采用多孔隙结构，比表面积大，可以作为微生物生长发育的载体。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的实施例1～4平均每天每克释放COD情况示意图；
[0021]图2为本专利技术中实施例5～8平均每天每克释放COD情况示意图
[0022]图3为本专利技术中实施例5～8放入水中COD变化情况示意图；
[0023]图4为本专利技术中实施例5～8放入水中总氮变化情况示意图；
[0024]图5为本专利技术中实施例5～8放入水中硝态氮变化情况示意图。
具体实施方式
[0025]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0026]参照图1
‑
5，
[0027]本专利技术是一种回收资源化缓释碳源材料，主要包括聚乙烯醇和海藻酸钠结构基础，污泥生物炭和淀粉、玉米芯释炭材料等。在常见的污水处理工艺中，利用生物方法降低水中总氮含量时，往往需要利用微生物的反硝化作用将水中的硝态氮转化为氮气排放到空气中，减少水中总氮的含量。在反硝化过程中需要碳源作为电子供体的同时为反应提供能
量，但由于目前的工艺水平，往往在反硝化阶段会面临着碳源不足的情况，造成出水总氮含量偏高的难题。
[0028]本专利技术的缓释碳源材料提高反硝化作用的技术方案：聚乙烯醇和海藻酸钠构成的结构基础自身会释放出大量的碳源。生物炭材料加入水中后，短期内会将含有的碳源释放到水体中，释放速率较快。淀粉、玉米芯等多糖或纤维素材料要经过水解反应，缓慢释放碳源，前期释放量偏少，后期开始逐渐释放，并表现出较为稳定的趋势。考虑结构基础自身碳源的释放，生物炭前期释放速率快，短期释放完毕的特点，以及玉米芯等材料前期释放不明显，后期缓慢释放的特点。在保证结构自身稳定性的情况下，优化配合比，逐渐达到缓释的目的。
[0029]一种回收资源化缓释碳源材料的制备方法，所述回收资源化缓释碳源材料的制备方法包括以下步骤：
[0030]S1:先进行原材料的称取，称取：聚乙烯醇3～7份、海藻酸钠1～3份、污泥生物炭1～3份和玉米芯3～14份；
[0031]S2:取一定量的海藻酸钠和聚乙烯醇加入纯水混合搅拌，保持交联剂质量浓度为10％，85～95℃条件下水浴加热1～2h至完全溶解，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种回收资源化缓释碳源材料的制备方法，其特征在于：所述回收资源化缓释碳源材料的制备方法包括以下步骤：S1:先进行原材料的称取，称取：聚乙烯醇3～7份、海藻酸钠1～3份、污泥生物炭1～3份和玉米芯3～14份；S2:取一定量的海藻酸钠和聚乙烯醇加入纯水混合搅拌，保持交联剂质量浓度为10％，85～95℃条件下水浴加热1～2h至完全溶解，制得结构基础交联溶液；S3:按不同组分加入缓释碳源，充分搅拌混合后用注射器抽取混合液使其滴入质量分数2％的CaCl2的饱和硼酸溶液中，分别保持球状交联12～16h，交联完成后取出小球用纯水清洗干净，最后冷冻干燥12～16小时，制得缓释碳源材料；S4:对制得的缓释碳源材料进行收集存储包装，即可结束整个缓释碳源材料的制备流程。2.如权利要求1所述的一种回收资源化缓释碳源材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，污泥生物炭为500℃条件下厌氧烧制。3.如权利要求1所述的一种回收资源化缓释碳源材料的制备方法，其特征在于：所述玉米芯及淀粉为市售产品。4.如权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚明杰，汪军，陈建，马洁晨，杨明，周强，陈斌，刘程，
申请(专利权)人：安徽省通源环境节能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：