【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种氧化还原活性聚合物及其制备和应用，尤其涉及一种氧化还原活性聚合物及其生物载体的制备方法和在污水溶解性有机氮的减量化控制中的应用。
技术介绍
1、目前，多数污水处理厂出水排放标准总氮的限值已经低于10mg/l。污水处理厂出水总氮包括了溶解性无机氮和溶解性有机氮。大部分的溶解性无机氮通过三级脱氮单元被有效去除，导致溶解性有机氮最终成为出水总氮中不可忽视的部分。据报道，低总氮出水的溶解性有机氮可占溶解性总氮的20-85％。不仅如此，相比于溶解性无机氮，溶解性有机氮的富营养化潜力甚至更高。因此，控制污水溶解性有机氮的水平以降低出水排放氮浓度和富营养化风险，对实现污水达标排放及生态安全保障具有重要意义。
2、污水中溶解性有机氮有两个主要的来源，一是进水中本身含有的难以被微生物利用的溶解性有机氮，二是生物处理过程中微生物利用和转化产生的微生物衍生溶解性有机氮，后者往往是污水溶解性有机氮中重要的组分，可占全部溶解性的50％以上。虽然目前很多污水处理厂采用了三级脱氮工艺来满足严格的氮排放标准，但溶解性有机氮在常规的生物处理工艺过程中却难以被去除。氧化还原活性物质能够提高生物系统对难降解含氮有机化合物的去除效果，并且能调节微生物氮代谢的潜力，因此在实现污水中溶解性有机氮的减量化控制上有很大的应用潜力。
3、中国专利cn116605989a公开了一种氧化还原介体耦合原位发酵强化反硝化处理城市污水深度脱氮的装置和方法，该方法通过向缺氧区内投加氧化还原介体蒽醌-2-磺酸钠，耦合聚氨酯生物载体上的微生物进行反硝化
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种氧化还原活性聚合物的制备方法，解决如何制备一种能够促进污水中溶解性有机氮降解的聚合物；本专利技术的第二目的在于提出一种利用氧化还原活性聚合物制备生物载体的方法，解决如何将氧化还原活性聚合物固定化的问题。本专利技术的第三目的在于提供一种生物载体在污水溶解性有机氮的减量化控制中的应用，如何利用生物载体降解污水中溶解性有机氮的问题。
2、技术方案：本专利技术所述的一种氧化还原活性聚合物的制备方法，包括以下步骤：
3、(1)将2,6-二氨基蒽醌和均苯四甲酸二酐的混合固体加入间甲酚、异喹啉和甲苯的混合溶液中得到混合反应体系；混合固体与混合液体的料液比为：1.30-4.57g：3.43-12.1ml；所述间甲酚、异喹啉和甲苯的体积比为20-70:0.3-1:14-50；所述2,6-二氨基蒽醌和均苯四甲酸二酐的摩尔比为1-2:1-2；
4、(2)将混合反应体系加热反应，反应后冷却，过滤，取固体粉末置于沸腾的n,n-二甲基甲酰胺中，重复搅拌和过滤程序直至洗涤液呈无色；加热反应条件为150-250℃下加热3-7小时；
5、(3)再将固体粉末经甲醇和丙醇洗涤后干燥得到氧化还原活性聚合物。
6、优选地，在步骤(1)中，所述间甲酚、异喹啉和甲苯的体积比为70:1:50；所述2,6-二氨基蒽醌和均苯四甲酸二酐的摩尔比为1:1；在步骤(2)中，加热反应条件为200℃下加热5小时；在步骤(3)中，干燥方法为将洗涤后的固体粉末风干后再用真空干燥箱进一步干燥。
7、本专利技术按上述制备方法制得了一种氧化还原活性聚合物，该氧化还原活性聚合物利用氧化还原活性聚合物丰富的氧化还原位点促进微生物胞外电子转移速度，增强外源溶解性有机氮的利用并减少微生物衍生溶解性有机氮产生。
8、本专利技术基于上述氧化还原活性聚合物制备生物载体，该生物载体的制备方法包括如下步骤：
9、(1)将高分子载体置于氢氧化钠溶液中浸泡后取出清洗并干燥；
10、(2)将氧化还原活性聚合物加入n,n-二甲基酰胺和二乙烯三胺的混合溶液中并超声处理得到包覆液；
11、(3)将步骤(1)中干燥后的高分子载体转移至包覆液中浸泡，将包覆液浸泡后的高分子载体转移至氢氧化钠溶液中浸泡，取出浸泡后的高分子载体进行洗涤干燥得到生物载体。
12、本专利技术通过将氧化还原活性聚合物负载固定在高分子载体上，不仅使表面的氧化还原活性聚合物能够充分接触微生物和污水，而且有效避免了氧化还原活性物质在污水中易流失的问题，同时也有利于后续在反硝化床中的填充操作。
13、优选地，在步骤(1)中，所述高分子载体为空隙率在95-98％，有效比表面积不低于9000m2/m3，比重在1.0-1.2g/cm3的聚氨酯载体，氢氧化钠溶液的浓度为1-2mol/l，浸泡时间为1-3h；
14、优选地，在步骤(2)中，氧化还原活性聚合物与混合溶液的料液比为0.1-10g/1l，混合溶液中n,n-二甲基酰胺和二乙烯三胺的体积比为90-110:1。
15、优选地，在步骤(3)中，包覆液中浸泡的方法为：用氢氧化钠溶液调节ph至9-11并在20-40℃下浸泡0.5-1.5h；氢氧化钠溶液中浸泡的方法为：60-80℃下在2m氢氧化钠溶液中浸泡0.5-1.5h。
16、本专利技术进一步将上述生物载体应用在污水溶解性有机氮的减量化控制中。
17、进一步地，所述污水溶解性有机氮的减量化控制的方法包括以下步骤：
18、(1)分别测定污水中溶解性有机氮浓度、溶解性总氮浓度和化学需氧量；
19、(2)根据溶解性有机氮浓度、溶解性总氮浓度和化学需氧量的数据，选择不同氧化还原活性聚合物负载量的生物载体构建反硝化生物反应器；
20、(3)运行反硝化生物反应器实现污水中溶解性有机氮的减量化控制。
21、优选地，在步骤(1)中，通过测定和计算溶解性总氮和溶解性无机氮的浓度差值得到污水中溶解性有机氮的浓度。
22、优选地，在步骤(2)中，所述不同氧化还原活性聚合物负载量的生物载体包括puf@piaq低、puf@piaq中和puf@piaq高，所述puf@piaq低、puf@piaq中和puf@piaq高中氧化还原活性聚合物和高分子载体的质量比大小为puf@piaq低＜puf@piaq中＜puf@piaq高；所述反硝化生物反应器包括反硝化床、原水进料子系统和反冲洗子系统；所述选择不同氧化还原活性聚合物负载量的生物载体构建反硝化生物反应器的方法为：
23、当污水中化学需氧量/溶解性总氮浓度>4时，使用puf@piaq低填充反硝化床；
24、当污水中化学需氧量/溶解性总氮浓度≤4且溶解性有机氮浓度/溶解性总氮浓度小于10％时，使用puf@piaq中填充反硝化床；
25、当污水中化学需氧量/溶解性总氮浓度≤4且溶解性有机氮浓度/溶解性总氮浓度大于10％时，使用puf@piaq高填充反硝化床。
26、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氧化还原活性聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.一种利用权利要求1所述的聚合物制备生物载体的方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述制备生物载体的方法，在步骤(1)中，所述高分子载体为空隙率在95-98％，有效比表面积不低于9000m2/m3，比重在1.0-1.2g/cm3的聚氨酯载体。
4.根据权利要求2所述制备生物载体的方法，在步骤(2)中，氧化还原活性聚合物与混合溶液的料液比为0.1-10g/1L，混合溶液中N,N-二甲基酰胺和二乙烯三胺的体积比为90-110:1。
5.根据权利要求2所述制备生物载体的方法，在步骤(3)中，包覆液中浸泡的方法为：用氢氧化钠溶液调节pH至9-11并在20-40℃下浸泡0.5-1.5h；氢氧化钠溶液中浸泡的方法为：60-80℃下在2M氢氧化钠溶液中浸泡0.5-1.5h。
6.根据权利要求2所得到的生物载体在污水溶解性有机氮的减量化控制中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，该应用的方法包括以下步骤：
8.根据权
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，在步骤(2)中，所述不同氧化还原活性聚合物负载量的生物载体包括PUF@PIAQ低、PUF@PIAQ中和PUF@PIAQ高，所述PUF@PIAQ低、PUF@PIAQ中和PUF@PIAQ高中氧化还原活性聚合物和高分子载体的质量比大小为PUF@PIAQ低＜PUF@PIAQ中＜PUF@PIAQ高；所述反硝化生物反应器包括反硝化床、原水进料子系统和反冲洗子系统；所述选择不同氧化还原活性聚合物负载量的生物载体构建反硝化生物反应器的方法为：
10.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，在步骤(3)中，所述反硝化生物反应器的运行过程为将污水以至少2.0BV/h的流速通过反硝化生物反应器，反冲洗模式为气水反冲洗；所述污水中化学需氧量/溶解性总氮浓度应不低于2，若污水中化学需氧量不足时，优先投加适量乙酸钠为外部碳源。
...【技术特征摘要】
1.一种氧化还原活性聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.一种利用权利要求1所述的聚合物制备生物载体的方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述制备生物载体的方法，在步骤(1)中，所述高分子载体为空隙率在95-98％，有效比表面积不低于9000m2/m3，比重在1.0-1.2g/cm3的聚氨酯载体。
4.根据权利要求2所述制备生物载体的方法，在步骤(2)中，氧化还原活性聚合物与混合溶液的料液比为0.1-10g/1l，混合溶液中n,n-二甲基酰胺和二乙烯三胺的体积比为90-110:1。
5.根据权利要求2所述制备生物载体的方法，在步骤(3)中，包覆液中浸泡的方法为：用氢氧化钠溶液调节ph至9-11并在20-40℃下浸泡0.5-1.5h；氢氧化钠溶液中浸泡的方法为：60-80℃下在2m氢氧化钠溶液中浸泡0.5-1.5h。
6.根据权利要求2所得到的生物载体在污水溶解性有机氮的减量化控制中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，该应...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡海冬，程华仔，韩成龙，游佳倩，任洪强，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：
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