【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物质碳源，具体涉及一种柠檬酸组合物生物质碳源及其制备方法。
技术介绍
1、总氮(包括氨氮、硝氮、亚硝氮等)是水中常见的污染物，对水质安全有重要的影响，是水体富营养化的重要参与者，受到严格控制。总氮高促进水生藻类植物生长，浮游藻类如蓝绿藻等过度生长，造成水质恶化。氨氮抑制鱼类氧传递，造成水产养殖成本增加，严重时甚至造成整体死塘的损失。因而脱氮技术在水处理、景观水保持、水产养殖等方面有广泛需求。目前污水处理厂脱氮的主要方法是生物脱氮，具有去除效果好，工艺成熟，成本低等优势。
2、生物脱氮是氮去除的核心工艺，利用微生物的硝化和反硝化工艺过程，把水体中的氮转化为气态氮去除，当水中有机物不足时，生活活性降低，反硝化工艺受阻，脱氮效果变差。通过采用外加碳源提高碳氮比(c/n)，强化反硝化过程可有效解决这一难题。
3、水厂通常投加甲醇、乙醇、乙酸、葡萄糖等溶解性碳源，补充碳源不足，提升反硝化脱氮效果。传统溶解性碳源虽然见效快，效果良好，但存在着水质波动较大、投加方式复杂、成本较高，消耗能源，并且部分外碳源本身具有一定的毒性，存在运输和安全问题等缺点。天然固体碳源(如树枝、秸秆等)也可以用于反硝化脱氮，虽然价格便宜、材料广泛，但反硝化效果较差且不稳定。因此，探索研发提高反硝化能力的生物质碳源对污水及地表水处理中总氮的有效控制具有重要意义。
4、秸秆是成熟农作物茎叶部分的总称，包括小麦、水稻、玉米、薯类、油菜等农作物在收获籽实后的剩余部分。秸秆是由纤维素、半纤维素和木质素三大组分组成，其中纤维素
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出一种柠檬酸组合物生物质碳源及其制备方法，在污水处理中能明显提高生物降解性能，提高处理单元的反硝化脱氮效率，水解和产酸菌的繁殖速度快、代谢强度高、驯化时间短，安全性高，便于运输，便于操作控制。
2、本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、本专利技术提供一种柠檬酸组合物生物质碳源的制备方法，将玉米秸秆经过碱处理、酸高温加热处理得到预处理的秸秆，与糖蜜废液、生化处理的剩余污泥、表面活性剂混合制得混合料，进行发酵，过滤，滤液中加入钙盐，沉淀，制得的混合沉淀物加入稀硫酸中，搅拌反应，过滤，滤渣为硫酸钙沉淀，回收利用，滤液干燥，制得柠檬酸组合物生物质碳源。
4、作为本专利技术的进一步改进，包括以下步骤：
5、s1.秸秆的预处理：将玉米秸秆粉碎，加入碱液中浸泡处理，过滤，加入酸液中，高温加热处理，过滤，洗涤，干燥，制得预处理的秸秆；
6、s2.混合料的制备：将步骤s1制得的预处理的秸秆、糖蜜废液、生化处理的剩余污泥、表面活性剂混合均匀，制得混合料；
7、s3.发酵：向步骤s2制得的混合料中加入磁性包埋污泥发酵菌微球，首先进行厌氧发酵处理，然后进行微缺氧发酵处理，磁铁分离磁性包埋污泥发酵菌微球，分离得到的磁性包埋污泥发酵菌微球用于污水处理固定重金属离子，过滤，滤液留用，滤渣作为肥料使用；
8、s4.沉淀：向步骤s3制得的滤液中加入钙盐，沉淀，过滤，洗涤，干燥，制得混合沉淀物；
9、s5.置换：将步骤s4制得的混合沉淀物加入稀硫酸中，搅拌反应，过滤，滤渣为硫酸钙沉淀，回收利用，滤液干燥，制得柠檬酸组合物生物质碳源。
10、作为本专利技术的进一步改进，步骤s1中所述碱液的浓度为1-2wt％，所述碱为naoh或koh，所述浸泡处理的时间为0.5-1h，所述酸液为1-1.5wt％的硫酸溶液，所述高温加热处理的温度为120-130℃，在高压灭菌锅蒸煮1-2h。
11、作为本专利技术的进一步改进，步骤s2中所述预处理的秸秆、糖蜜废液、生化处理的剩余污泥、表面活性剂的质量比为15-20:100-120:7-12:0.5-1，所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十四烷基苯磺酸钠、十四烷基磺酸钠、十六烷基磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十八烷基苯磺酸钠、十八烷基磺酸钠中的至少一种。
12、作为本专利技术的进一步改进，步骤s3中所述混合料、磁性包埋污泥发酵菌微球的质量比为1000:12-15，所述厌氧发酵处理的条件为无氧条件下，100-120r/min，22-27℃，发酵处理24-48h，所述微缺氧发酵处理的条件为微缺氧条件下，100-120r/min，25-30℃，发酵处理24-36h，所述微缺氧条件为3-5％o2％、7-10％co2，余量为氮气，其中，％为体积百分比。
13、作为本专利技术的进一步改进，所述磁性包埋污泥发酵菌微球的制备方法如下：
14、t1.磁性厌氧污泥的制备：将干燥的污泥粉末加入含有亚铁盐的水溶液中，搅拌混合均匀，然后滴加氨水，搅拌反应，陈化，过滤，洗涤，干燥，制得磁性厌氧污泥；
15、t2.sio2包覆：将步骤t1制得的磁性厌氧污泥加入水中，分散均匀，加入正硅酸烷基酯、致孔剂和氨水，搅拌反应，过滤，洗涤，干燥，制得多孔sio2包覆磁性厌氧污泥；
16、t3.菌种的固定：将枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌菌种种子液混合均匀，加入步骤t2制得的多孔sio2包覆磁性厌氧污泥，分散均匀，挥干溶剂，制得固定菌多孔sio2包覆磁性厌氧污泥；
17、t4.聚多巴胺的改性：将步骤t3制得的固定菌多孔sio2包覆磁性厌氧污泥加水中，加入多巴胺盐酸盐和催化剂，加热搅拌反应，过滤，洗涤，干燥，制得改性污泥；
18、t5.磁性包埋污泥发酵菌微球的制备：将步骤t4制得的改性污泥、凹凸棒土粉混合均匀，加入水中，加入海藻酸钠和乳化剂，分散均匀，加入鱼油中，乳化，滴加氯化钙溶液，常温固化，过滤，洗涤，干燥，制得磁性包埋污泥发酵菌微球。
19、作为本专利技术的进一步改进，步骤t1中所述含有亚铁盐的水溶液的浓度为0.1-0.2mol/l，所述亚铁盐选自氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁中的至少一种，所述氨水的浓度为15-20wt％，所述搅拌反应的时间为1-3h，所述陈化的时间为20-24h；步骤t2中所述磁性厌氧污泥、正硅酸烷基酯、致孔剂和氨水的质量比为10-12:15-20:0.1-0.2:2-4，所述氨水的浓度为15-20wt％，所述致孔剂为氧乙烯-氧丙烯三嵌段共聚物peo20-ppo70-peo20、peo106-ppo70-peo106中的至少一种，所述正硅酸烷基酯为正硅酸甲酯或正硅酸乙酯，所述搅拌反应的时间为10-12h；步骤t3中所述枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌菌种种子液的含菌量为108-109cfu/ml，所述枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌菌种种子液、多孔sio本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种柠檬酸组合物生物质碳源的制备方法，其特征在于，将玉米秸秆经过碱处理、酸高温加热处理得到预处理的秸秆，与糖蜜废液、生化处理的剩余污泥、表面活性剂混合制得混合料，进行发酵，过滤，滤液中加入钙盐，沉淀，制得的混合沉淀物加入稀硫酸中，搅拌反应，过滤，滤渣为硫酸钙沉淀，回收利用，滤液干燥，制得柠檬酸组合物生物质碳源。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述碱液的浓度为1-2wt%，所述碱为NaOH或KOH，所述浸泡处理的时间为0.5-1h，所述酸液为1-1.5wt%的硫酸溶液，所述高温加热处理的温度为120-130℃，在高压灭菌锅蒸煮1-2h。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述预处理的秸秆、糖蜜废液、生化处理的剩余污泥、表面活性剂的质量比为15-20:100-120:7-12:0.5-1，所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十四烷基苯磺酸钠、十四烷基磺酸钠、十六烷基磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十八烷基苯磺酸
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述混合料、磁性包埋污泥发酵菌微球的质量比为1000:12-15，所述厌氧发酵处理的条件为无氧条件下，100-120r/min，22-27℃，发酵处理24-48h，所述微缺氧发酵处理的条件为微缺氧条件下，100-120r/min，25-30℃，发酵处理24-36h，所述微缺氧条件为3-5% O2%、7-10% CO2，余量为氮气，其中，%为体积百分比。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述磁性包埋污泥发酵菌微球的制备方法如下：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤T1中所述含有亚铁盐的水溶液的浓度为0.1-0.2mol/L，所述亚铁盐选自氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁中的至少一种，所述氨水的浓度为15-20wt%，所述搅拌反应的时间为1-3h，所述陈化的时间为20-24h；步骤T2中所述磁性厌氧污泥、正硅酸烷基酯、致孔剂和氨水的质量比为10-12:15-20:0.1-0.2:2-4，所述氨水的浓度为15-20wt%，所述致孔剂为氧乙烯-氧丙烯三嵌段共聚物PEO20-PPO70-PEO20、PEO106-PPO70-PEO106中的至少一种，所述正硅酸烷基酯为正硅酸甲酯或正硅酸乙酯，所述搅拌反应的时间为10-12h；步骤T3中所述枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌菌种种子液的含菌量为108-109cfu/mL，所述枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌菌种种子液、多孔SiO2包覆磁性厌氧污泥的质量比为20-30:15-17:10。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤T4中所述固定菌多孔SiO2包覆磁性厌氧污泥、多巴胺盐酸盐和催化剂的质量比为10-12:13-15:0.1-0.2，所述催化剂为pH=8.5-9的Tris-HCl溶液，所述加热搅拌反应的温度为35-40℃，时间为2-4h；步骤T5中所述改性污泥、凹凸棒土粉、海藻酸钠和乳化剂的质量比为12-15:7-10:25-30:1-2，所述乳化剂选自吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-80中的至少一种，所述氯化钙溶液的浓度为5-7wt%，所述常温固化的时间为20-40min。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述钙盐的添加量为体系总质量的10-15wt%，所述钙盐选自氯化钙、硝酸钙中的至少一种，所述沉淀的时间为2-4h；步骤S5中所述稀硫酸的浓度为2-3wt%，所述搅拌反应的时间为0.5-1h。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的制备方法制得的柠檬酸组合物生物质碳源。
...【技术特征摘要】
1.一种柠檬酸组合物生物质碳源的制备方法，其特征在于，将玉米秸秆经过碱处理、酸高温加热处理得到预处理的秸秆，与糖蜜废液、生化处理的剩余污泥、表面活性剂混合制得混合料，进行发酵，过滤，滤液中加入钙盐，沉淀，制得的混合沉淀物加入稀硫酸中，搅拌反应，过滤，滤渣为硫酸钙沉淀，回收利用，滤液干燥，制得柠檬酸组合物生物质碳源。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述碱液的浓度为1-2wt%，所述碱为naoh或koh，所述浸泡处理的时间为0.5-1h，所述酸液为1-1.5wt%的硫酸溶液，所述高温加热处理的温度为120-130℃，在高压灭菌锅蒸煮1-2h。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中所述预处理的秸秆、糖蜜废液、生化处理的剩余污泥、表面活性剂的质量比为15-20:100-120:7-12:0.5-1，所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十四烷基苯磺酸钠、十四烷基磺酸钠、十六烷基磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十八烷基苯磺酸钠、十八烷基磺酸钠中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中所述混合料、磁性包埋污泥发酵菌微球的质量比为1000:12-15，所述厌氧发酵处理的条件为无氧条件下，100-120r/min，22-27℃，发酵处理24-48h，所述微缺氧发酵处理的条件为微缺氧条件下，100-120r/min，25-30℃，发酵处理24-36h，所述微缺氧条件为3-5% o2%、7-10% co2，余量为氮气，其中，%为体积百分比。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述磁性包埋污泥发酵菌微球的制备方法如下：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤t1中所述含有亚...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐韬，周敏洹，陈薇，
申请(专利权)人：江苏金山新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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