【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水处理，特别涉及一种硫自养反硝化填料。
技术介绍
1、硫驱动的自养反硝化(sad)工艺通过硫氧化细菌使用单质硫s0、硫化物s2-及含硫化合物s2o32-作为电子供体，将硝酸盐氮转化为氮气，实现污水深度脱氮。sad工艺具有运行成本低、无二氧化碳排放以及剩余污泥少等优势。常见的还原性硫中，s0因价格低廉、性质丰富而在污水处理中具有应用潜力。
2、sad工艺在污水处理领域中主要的应用形式为填充滤床。在填料开发方面，cn202310572802.9公开了一种硫基磁性填料，通过在硫源中补充添加剂(如碱性物质、无机碳源、磁介质等)改善作用效果；cn201910869557.1公开了一种经碱刻蚀的陶粒型硫负载填料，其比表面积大、表面活化官能团多，可使微生物附着生长，提升种群丰富度。但根据研究结果与应用经验，制约sad工艺发展的主要原因是s0水溶性极低(25℃时为5μg/l)，生物可利用性差。因此，常规sad工艺脱氮速率(<1kg n/m3/d)显著低于异养反硝化(2～3kg n/m3/d)。
3、通常，硫氧化细菌具有特定的s0利用途径：即(1)先将s0在细胞外转换为可溶性中间体然后摄入胞内利用；或(2)与s0颗粒表面接触，通过细胞膜转运蛋白直接获取电子(过硫化物)。因此，大幅提高s0的生物利用度和亲和性对于突破sad技术障碍至关重要。
技术实现思路
1、为解决污水处理s0ad工艺中单质硫生物可利用性差的问题，本申请提供了一种硫基自养反硝化填料的制备方法
2、本专利技术提供的硫自养反硝化填料，是由碳量子点粉末、水热炭粉末、硫代谢中间体、硫单质混合均匀、加热熔融造粒制备得到的，其中，所述的硫代谢中间体为过硫化物、胱氨酸或半胱氨酸中的至少一种。
3、水热炭是一种以生物质或其组分为原料，以水为溶剂和反应介质，在150℃-375℃和自生压力下，经水热反应得到的以碳为主体，含氧官能团丰富的黑色固体产物。
4、碳量子点(carbon quantum dots,cqd)材料是一种碳基零维材料，是由分散的类球状碳颗粒组成，尺寸极小(在10nm以下)，具有优秀的光学性质，良好的水溶性、低毒性、环境友好、原料来源广、成本低、生物相容性好等诸多优点。
5、本专利技术的硫自养反硝化填料中，水热炭具有多孔结构与丰富的含氧官能团(c—o、c＝o、coo—)，可以改善硫与微生物的接触面积，并可通过静电作用吸附no3—、-n；同时，附着在硫上的碳量子点可作为电子穿梭体加速微生物胞外电子转移，从而允许微生物利用固态电子供体或受体；另外，引入硫代谢氨基酸中间体用以加速s0生物氧化，并可作为反硝化电子供体，从而提高脱氮效率。
6、在其中一些实施例中，所述碳量子点粉末、水热炭粉末、硫代谢中间体、硫单质的质量比为(0.5～1)：(10～20)：(10～20)：(100～200)。
7、在其中一些实施例中，所述半胱氨酸为l-半胱氨酸或dl-半胱氨酸。
8、在其中一些实施例中，所述加热熔融温度为125～135℃。
9、在其中一些实施例中，所述碳量子点粉末和水热碳粉末是通过污泥浓缩物经过水热反应制备得到的，所述污泥浓缩物的含水率为93-96wt％，有机质含量约为35-50wt％，可以对剩余污泥加以利用。
10、在其中一些实施例中，所述碳量子点粉末和水热碳粉末的制备方法包括如下步骤：
11、s1.将污泥洗去无机颗粒杂质，静置倾去上清，收集保留沉淀浓缩物；
12、s2.向污泥浓缩物中加入(1～5)倍质量的水，混合均匀后转移至水热反应釜，于150-250℃反应4-24h，冷却至室温；
13、s3.将上述反应物过滤或离心，得到上清液为污泥碳量子点水溶液，沉淀为水热炭产物，分别将碳量子点水溶液浓缩干燥，得到碳量子点粉末；将水热炭产物干燥后粉碎，得到水热炭粉末。
14、在其中一些实施例中，所述步骤s3中，采用1kda透析袋浓缩碳量子点水溶液。
15、在其中一些实施例中，所述填料粒径为2～8mm。
16、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
17、本专利技术的硫自养反硝化填料，引入具有多孔结构与丰富的含氧官能团(c—o、c＝o、coo—)水热炭，可以改善硫与微生物的接触面积，并可通过静电作用吸附no3—、-n；同时，附着在硫上的碳量子点可作为电子穿梭体加速微生物胞外电子转移，从而允许微生物利用固态电子供体或受体；另外，引入硫代谢氨基酸中间体用以加速s0生物氧化，并可作为反硝化电子供体，从而提高脱氮效率，可应用于水处理领域。
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1.一种硫自养反硝化填料，其特征在于，所述填料是由碳量子点粉末、水热炭粉末、硫代谢中间体、硫单质混合均匀、加热熔融造粒制备得到的，其中，所述的硫代谢中间体为过硫化物、胱氨酸或半胱氨酸中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的硫自养反硝化填料，其特征在于，所述碳量子点粉末、水热炭粉末、硫代谢中间体、硫单质的质量比为(0.5～1)：(10～20)：(10～20)：(100～200)。
3.根据权利要求1所述的硫自养反硝化填料，其特征在于，所述半胱氨酸为L-半胱氨酸或DL-半胱氨酸。
4.根据权利要求1所述的硫自养反硝化填料，其特征在于，所述加热熔融温度为125～135℃。
5.根据权利要求1所述的硫自养反硝化填料，其特征在于，所述碳量子点粉末和水热碳粉末是通过污泥浓缩物经过水热反应制备得到的，所述污泥浓缩物的含水率为93-96wt％，有机质含量为35-50wt％。
6.根据权利要求5所述的硫自养反硝化填料，其特征在于，所述碳量子点粉末和水热碳粉末的制备方法包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的硫自养反硝化填料，其
8.根据权利要求1所述的硫自养反硝化填料，其特征在于，所述填料粒径为2～8mm。
...【技术特征摘要】
1.一种硫自养反硝化填料，其特征在于，所述填料是由碳量子点粉末、水热炭粉末、硫代谢中间体、硫单质混合均匀、加热熔融造粒制备得到的，其中，所述的硫代谢中间体为过硫化物、胱氨酸或半胱氨酸中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的硫自养反硝化填料，其特征在于，所述碳量子点粉末、水热炭粉末、硫代谢中间体、硫单质的质量比为(0.5～1)：(10～20)：(10～20)：(100～200)。
3.根据权利要求1所述的硫自养反硝化填料，其特征在于，所述半胱氨酸为l-半胱氨酸或dl-半胱氨酸。
4.根据权利要求1所述的硫自养反硝化填料，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘禹，庞一雄，李滨，
申请(专利权)人：广东卓信环境科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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