一种用于废水生物处理的长效缓释碳源及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及废水生物处理技术领域，尤其涉及一种用于废水生物处理的长效缓释碳源及其制备方法和应用

【技术实现步骤摘要】
一种用于废水生物处理的长效缓释碳源及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及废水生物处理
，尤其涉及一种用于废水生物处理的长效缓释碳源及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]在利用微生物进行废水污染物去除的过程中，往往需要额外投加有机碳源，以满足微生物的生长繁殖和代谢所需
。
但液体碳源和水溶性碳源的投加量难以控制，过大或过小均会造成废水处理效果较差
——
投加量不足会造成微生物代谢去除污染物的效率较低，投加量过大则会造成部分碳源未被微生物利用，进而导致废水
COD
较高
。
缓释碳源能够在一定程度上解决上述问题，但仍面临着释碳速度不稳定
、
有效期较短的问题
。
[0003]文献
《
废弃农作物缓释碳源强化污水脱氮效果研究
》(
孙国正
.
废弃农作物缓释碳源强化污水脱氮效果研究
[J].
水利技术监督
,2022(10):40
‑
43+52.)
中采用碱热预处理后的玉米芯作为缓释碳源，其取材容易
、
二次污染小
、
可实现废弃物的再利用，且相较于丝瓜络而言释碳能力较强，水处理效果较好，但其具有初期分解较快
、
中期分解较为缓和
、
后期分解变得缓慢的特点，在第5天和第
25
天时存在两次释碳速度大幅下降的情况，当待处理的废水中污染物含量较高时，玉米芯的这种特点易造成初期释放的部分碳源未被微生物利用，致使废水
COD
较高，而后期释放的碳源不足，致使废水处理效果下降
。
[0004]专利
CN114315293B
在玉米芯外包覆了一层高分子聚合物
(
聚醚
、
聚砜或聚偏氯乙烯
)
，能够改善玉米芯释碳速度不稳定的问题，但在后期随着玉米芯分解速度的减慢和碳源的减少，仍然会出现碳源释放速度大幅度减慢的现象，对污染物含量较高的废水处理效果较差
。
因此，为了确保废水处理效果，该专利的缓释碳源有效期较短，需要较为频繁地重新投加和调试，费时费力，会造成废水处理系统的长期效率不佳，且重新投加的量不易控制，在重新投加后易出现废水处理效果波动
。

技术实现思路

[0005]为了解决现有的缓释碳源有效期短的技术问题，本专利技术提供了一种用于废水生物处理的长效缓释碳源及其制备方法和应用
。
该长效缓释碳源能够持续
、
稳定地释放碳源，释碳速度较稳定，有效期较长，在用于废水生物处理时能够在长时间内维持较好的处理效果，并降低缓释碳源重新投加和更换的频率
。
[0006]本专利技术的具体技术方案为：第一方面，本专利技术提供了一种用于废水生物处理的长效缓释碳源，包括复合碳源芯体和包覆于复合碳源芯体外的缓释包膜；所述复合碳源芯体包括玉米芯和负载在玉米芯中的淀粉；所述缓释包膜是由聚砜和聚乳酸构成的复合膜，所述聚砜和聚乳酸在紫外光和夺氢型光引发剂作用下通过多烯基交联剂构成共价交联结构
。
[0007]本专利技术的缓释碳源在投加初期，复合碳源芯体的分解和释碳速度较快，但缓释包膜中的聚乳酸未被降解，且其与聚砜之间具有共价交联结构，因而缓释包膜相对致密，有利
于减慢缓释碳源的释碳速度，从而避免释碳量过大导致废水
COD
较高；在投加后期，复合碳源芯体的分解和释碳速度减慢，但缓释包膜中的聚乳酸在微生物分泌的胞外酶的作用下被逐渐降解，缓释包膜中的孔隙增加，有利于碳源的释放，因而能够弥补后期碳源释放的不足，延长缓释碳源的有效期
。
[0008]申请人在前期初试中发现，采用聚砜
/
聚乳酸复合膜包覆玉米芯，能够使缓释碳源的释碳速度更加稳定，在一定程度上延长缓释碳源的有效期，但其有效期仍较短，只能维持2个月左右
。
为此，本申请在玉米芯中负载了淀粉，以增加芯体中的碳源量，同时，通过在聚砜
/
聚乳酸复合膜中采用了特殊的交联结构
(
即在紫外光和夺氢型光引发剂作用下通过多烯基交联剂构成共价交联结构
)
，能够产生以下作用：一方面，能够通过提高缓释包膜的密度，减缓初期释碳速度，并阻碍微生物胞外酶与聚乳酸中的酶解位点接触，进而减缓聚乳酸的降解；另一方面，利用多烯基交联剂形成的共价连接在微生物作用下的稳定性较高，且亲水性较低，这更有利于减缓聚乳酸的降解
。
通过上述作用，能够延长缓释碳源的有效期
。
[0009]综上，本专利技术通过在玉米芯
/
淀粉复合碳源外包覆具有特殊交联结构的聚砜
/
聚乳酸复合膜，能够使缓释碳源在用于废水生物处理
(
特别是污染物含量较高的废水生物处理
)
时，释碳速度更加稳定，并具有更长的有效期，能降低缓释碳源重新投加和更换的频率
。
[0010]作为优选，所述多烯基交联剂为多烯基烃类化合物
。
[0011]进一步地，所述多烯基交联剂为
1,5
‑
己二烯
、
异戊二烯
、2
‑
甲基
‑
1,4
‑
戊二烯和
2,5
‑
二甲基
‑
1,5
‑
己二胺中的一种或多种
。
[0012]作为优选，所述夺氢型光引发剂包括二苯甲酮
、2
‑
羟基
‑2‑
甲基苯基丙酮
(
光引发剂
1173)
和过氧化二苯甲酰
(BPO)
中的一种或多种
。
[0013]第二方面，本专利技术提供了一种所述长效缓释碳源的制备方法，包括以下步骤：
(1)
将玉米芯在淀粉溶液中充分浸渍后，分离出产物，干燥，获得复合碳源；
(2)
将聚乳酸
、
聚砜
、
多烯基交联剂
、
夺氢型光引发剂和包膜溶剂混合，制成包膜液；
(3)
将包膜液喷涂到复合碳源表面后，在紫外光下进行交联，干燥，获得长效缓释碳源
。
[0014]作为优选，步骤
(2)
中，所述多烯基交联剂的用量为聚砜与聚乳酸总质量的9～
15
％
。
[0015]在缓释包膜中，若多烯基交联剂的用量过大，则在缓释碳源投加前期，缓释包膜致密性较大，会造成碳源释放速度较慢，因而微生物挂膜速度较慢，前期调试时间较长；若多烯基交联剂的用量过小，则会造成缓释包膜的致密性较小，且聚乳酸的降解速度较快，因而会造成碳源释放速度较快，缓释碳源的有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于废水生物处理的长效缓释碳源，其特征在于，包括复合碳源芯体和包覆于复合碳源芯体外的缓释包膜；所述复合碳源芯体包括玉米芯和负载在玉米芯中的淀粉；所述缓释包膜是由聚砜和聚乳酸构成的复合膜，所述聚砜和聚乳酸在紫外光和夺氢型光引发剂作用下通过多烯基交联剂构成共价交联结构
。2.
如权利要求1所述的长效缓释碳源，其特征在于，所述多烯基交联剂为多烯基烃类化合物
。3.
一种如权利要求1或2所述长效缓释碳源的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将玉米芯在淀粉溶液中充分浸渍后，分离出产物，干燥，获得复合碳源；（2）将聚乳酸
、
聚砜
、
多烯基交联剂
、
夺氢型光引发剂和包膜溶剂混合，制成包膜液；（3）将包膜液喷涂到复合碳源表面后，在紫外光下进行交联，干燥，获得长效缓释碳源
。4.
如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（2...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑刚，王开扬，苗周迪，
申请(专利权)人：浙江大学舟山海洋研究中心，
类型：发明
国别省市：