本發(fā)明涉及廢水處理的，具體涉及一種緩釋碳源及其在廢水脫氮中的應用。

背景技術(shù)：

1、目前，生物法被廣泛應用于環(huán)境污染防治，如污水脫氮除磷和生物煙氣脫硫脫硝等過程。在采用生物法進行處理時，由于缺乏電子供體(碳源)通常需外加易降解的補充碳源，然而此類處理普遍有著“時效性較差、成本較高、運行管理較復雜、達標排放較困難”等問題。通常研究者所添加的外加碳源多為液態(tài)單碳有機化合物。早在1991年，就有研究者研究了甲醇、乙酸、葡萄糖和啤酒酵母廢棄物這四種外加碳源對硝化和反硝化作用的影響。并有人對比研究了甲醇作為外碳源對反硝化過程的促進作用，研究了甲醇、乙醇和乙酸添加對反硝化作用的影響，研究結(jié)果表明乙酸和乙醇的脫氮速率明顯要高于甲醇，然而乙酸和乙醇的運行成本高，分別是甲醇的7倍和2倍。液態(tài)有機碳源具有易消減、反應速度快等優(yōu)點，弊端是需要經(jīng)常補充，并不利于水體的長期污染處理。另外，未完全反應的液相碳源可能會造成水體二次污染，故在實際污水處理當中，一般不建議采用液相有機碳源作為脫氮除磷過程的外加補充碳源。固態(tài)碳源既可作為生物膜的載體，又能作為生物脫氮除磷過程提供電子供體，整個處理系統(tǒng)易于調(diào)控，避免了液態(tài)碳源工藝中碳源投加難以控制，進而影響出水水質(zhì)的風險，利于水處理過程的穩(wěn)定進行。天然纖維素材料被用作固態(tài)碳源始于上世紀的90年代，首次開展了有關(guān)采用秸稈類纖維素作為外加碳源來處理地下水硝酸鹽的研究，研究中硝酸鹽去除率達到20％。由于纖維素類物質(zhì)的結(jié)構(gòu)疏松，并且比表面積較大，有利于微生物的附著，故以其作為外加碳源能夠明顯提升硝態(tài)氮的去除效率，但是天然纖維素材料不能長時間時間使用，需要定期補充才能維持較高的反硝化速率；且與液態(tài)碳源相比，天然固態(tài)碳源的反硝化效率偏低。因此，尋求利于硝態(tài)氮的去除效率，同時又能夠維持穩(wěn)定的碳源補給的材料，是亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、要解決的技術(shù)問題：針對上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種緩釋碳源及其在廢水脫氮中的應用，通過將魔芋膠微球有序堆積于模具中，再以不飽和聚酯樹脂進行粘結(jié)負載，形成緩釋碳源，當將其置于廢水中后，魔芋膠微球逐漸溶解，形成有序貫通性的多孔通道，首先是微孔中的蔗糖溶出，蔗糖為二糖，微生物前期利用中有效時間更長久，到后期納米孔中的葡萄糖溶出，微孔通道直徑大，使其更易溶出，且葡萄糖為單糖，更易被利用，具有快速供給養(yǎng)分的功效，在后期能有效補充碳源的攝入，提高碳源的利用率。

2、技術(shù)方案：一種緩釋碳源，所述緩釋碳源以不飽和聚酯樹脂為載體，內(nèi)置包覆有機碳源的魔芋膠微球。

3、進一步的，所述魔芋膠微球為微米級和納米級，所述微米級粒徑為50-100μm，所述納米級粒徑為50-100nm。

4、進一步的，所述有機碳源包括蔗糖和葡萄糖。

5、上述緩釋碳源的制備方法，包括以下步驟：

6、(1)微米級魔芋膠微球的制備：取20-30份魔芋膠、1-2份明膠和100份水混合，加熱至70℃攪拌溶解，獲得魔芋膠混合溶液；取5-8份蔗糖，加入20份水攪拌溶解，獲得蔗糖溶液；將魔芋膠混合溶液和蔗糖溶液混合攪拌，加入均質(zhì)機進行均質(zhì)處理1-2min，噴霧干燥，獲得微米級魔芋膠微球；

7、(2)納米級魔芋膠微球的制備：取15-20份魔芋膠、1-2份刺槐豆膠和80份水混合，加熱至85℃攪拌溶解，獲得魔芋膠混合溶液；取3-5份葡萄糖，加入15份水攪拌溶解，獲得葡萄糖溶液；將魔芋膠混合溶液和葡萄糖溶液混合攪拌，加入均質(zhì)機進行均質(zhì)處理1-2min，噴霧干燥，獲得納米級魔芋膠微球；

8、(3)取微米級魔芋膠微球倒入模具中至1/3處，繼續(xù)加入納米級魔芋膠微球至1/2-2/3處，最后加入微米級魔芋膠微球至模具填滿；

9、(4)取不飽和聚酯樹脂、納米零價鐵、過氧化苯甲酰、n,n-二甲基苯胺混合攪拌均勻，置于真空干燥器中脫除氣泡，獲得混合樹脂液；

10、(5)將混合樹脂液澆鑄入步驟(3)中填滿魔芋膠微球的模具中，填滿室溫下固化；

11、(6)固化后脫模，即得緩釋碳源。

12、進一步的，所述步驟(1)中均質(zhì)壓力為40-50mpa。

13、進一步的，所述步驟(2)中均質(zhì)壓力為25-35mpa。

14、進一步的，所述步驟(4)中聚酯樹脂、過氧化苯甲酰和n,n-二甲基苯胺的質(zhì)量比為100:2:0.2。進一步的，所述步驟(4)中納米零價鐵的含量為混合樹脂液的0.5-2wt.％。

15、上述緩釋碳源在廢水脫氮中的應用。

16、有益效果：

17、1、本發(fā)明將魔芋膠微球有序堆積于模具中，再以不飽和聚酯樹脂進行粘結(jié)負載，形成緩釋碳源，當將其置于廢水中后，魔芋膠微球逐漸溶解，形成有序貫通性的多孔通道，首先是微孔中的蔗糖溶出，蔗糖為二糖，微生物前期利用中有效時間更長久，到后期納米孔中的葡萄糖溶出，微孔通道直徑大，使其更易溶出，且葡萄糖為單糖，更易被利用，具有快速供給養(yǎng)分的功效，在后期能有效補充碳源的攝入，提高碳源的利用率。

18、2、本發(fā)明采用魔芋膠微球包覆生物碳源，使碳源達到一個緩釋的效果，能夠被微生物穩(wěn)定有效的使用，提高碳源的利用率。

19、3、本發(fā)明中魔芋膠作為高分子多糖，同樣可以作為碳源，且也具有緩釋效果，能夠在較長的周期內(nèi)提供碳源。

20、4、本發(fā)明樹脂中添加了納米零價鐵，納米零價鐵具有良好的磁響應性，在進行處理后，能夠通過磁場對其進行快速磁性分離，便于回收重復利用。

21、5、本發(fā)明在微米級魔芋膠微球的制備中以魔芋膠和明膠進行復合，添加明膠后魔芋膠微球結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，在水中的溶解速度減慢，但是明膠的添加量不宜過多，溶解性降低也會影響碳源的釋出，本申請中的配比是經(jīng)過多重試驗后的最佳配比范圍。納米級魔芋膠微球同理。

技術(shù)特征：

1.一種緩釋碳源，其特征在于，所述緩釋碳源以不飽和聚酯樹脂為載體，內(nèi)置包覆有機碳源的魔芋膠微球。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種緩釋碳源，其特征在于，所述魔芋膠微球為微米級和納米級，所述微米級粒徑為50-100μm，所述納米級粒徑為50-100nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種緩釋碳源，其特征在于，所述有機碳源包括蔗糖和葡萄糖。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的一種緩釋碳源的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種緩釋碳源的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中均質(zhì)壓力為40-50mpa。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種緩釋碳源的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中均質(zhì)壓力為25-35mpa。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種緩釋碳源的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中聚酯樹脂、過氧化苯甲酰和n,n-二甲基苯胺的質(zhì)量比為100:2:0.2。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種緩釋碳源的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中納米零價鐵的含量為混合樹脂液的0.5-2wt.％。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的一種緩釋碳源在廢水脫氮中的應用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種緩釋碳源及其在廢水脫氮中的應用。制備方法包括以下步驟：微米級魔芋膠微球的制備；納米級魔芋膠微球的制備；取微米級魔芋膠微球倒入模具中至1/3處，繼續(xù)加入納米級魔芋膠微球至1/2?2/3處，最后加入微米級魔芋膠微球至模具填滿；制備混合樹脂液；將混合樹脂液澆鑄入模具中，填滿室溫下固化；固化后脫模，即得緩釋碳源。本發(fā)明通過將魔芋膠微球有序堆積于模具中，形成有序貫通性的多孔通道，蔗糖在微生物前期利用中有效時間更長久，到后期納米孔中的葡萄糖溶出，微孔通道直徑大，使其更易溶出，且葡萄糖為單糖，更易被利用，具有快速供給養(yǎng)分的功效，在后期能有效補充碳源的攝入，提高碳源的利用率。

技術(shù)研發(fā)人員：梁家成,金紅兵,楊海周,吳婕
受保護的技術(shù)使用者：蘇州中晟環(huán)境修復有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10