CN109160619A - 一种适用于农村污水处理用缓释碳源兼具填料的使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了缓释碳源本身作为填料在污水处理装置中的应用及使用方法，该缓释碳源在使用时不额外设置反应器，直接作为组件投加到污水处理设备中使用。

Description

一种适用于农村污水处理用缓释碳源兼具填料的使用方法

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种适用于农村污水处理用缓释碳源兼具填料的使用方法。

背景技术

根据传统异养反硝化理论，在反硝化脱氮过程中，每去除1g硝态氮，需要2.86gCOD，考虑微生物同化脱氮作用该值为2.77，实际生物脱氮工艺运行中，为满足脱氮需求C/N一般至少需要满足5-6。

我国南方地区污水普遍面临碳源不足问题，为应对较高的总氮排放标准，一般采用碳源投加方式降低出水总氮，市政污水为强化脱氮所用碳源多为甲醇、乙酸、葡萄糖等小分子液态碳源。而在农村污水处理领域，特别是分散处理模式中，多采用一体化设备进行污水的就地处理、就地排放，某些地区总氮排放要求较高，往往需要碳源投加。

由于农村污水分散治理模式下设备规模往往较小，且农村地区实际运营维护管理水平普遍不高，设备分布情况呈现“点多面广”特点，对小型一体化设备进行大范围液态碳源投加，在运维周期、运维成本、设备故障率、碳源存储等方面均面临诸多实际困难，可行性较差。

发明内容

为解决传统液体碳源投加方式在农村污水处理小型一体化设备中存在的诸多问题，本发明将特定组成的缓释碳源在污水处理一体化设备中作为附加投加组件使用，即缓释碳源组件投加在既有设备的缺氧段中使用，仅用组件而不额外设置反应器(并非用反应器串联于设备后面或单独使用)，在此背景下，缓释碳源作为一种固态碳源，在污水中可将碳源缓慢释放从而为反硝化提供充足碳源，特别针对农村生活污水处理小型一体化设备，缓释碳源的投加可省去液体碳源存储、投加装置，更易于操作，无设备故障率问题，具有较高的实用性，同时，缓释碳源还可起到微生物挂膜填料的作用，提高一体化设备内生物量，从而强化脱氮效果，降低出水总氮。

本发明是通过如下所述的技术方案实现的：

在本发明的第一方面，本发明提供了缓释碳源本身作为填料在污水处理装置中的应用，所述缓释碳源在作为填料使用时不额外设置反应器。

优选地，所述缓释碳源包含碳源成分和骨架材料，所述碳源成分包括易降解碳源和慢速降解碳源。

缓释碳源本身含有小分子易降解碳源、慢速降解碳源、碱度及其他营养物质、骨架材料，且缓释碳源自身具备足够机械强度，骨架材料不被降解，从而可保证在缺氧段作为碳源可使用90天以上，作为填料可使用5年以上。

优选地，本发明所述缓释碳源，其包含碳源成分、碱度成分、骨架材料和成型助剂，其中，所述碳源成分中含有5-20wt％的葡萄糖。

葡萄糖的加入能够强化微生物的快速挂膜效果，碳源成分中葡萄糖的含量为5-20wt％，该范围包括范围内的任意值，也可以包含5-10wt％或10-20wt％或5-15wt％或15-20wt％或5-8wt％或12-15wt％或8-10wt％或8-15wt％等等，优选为8wt％或20wt％。

优选地，所述碳源成分为选自玉米淀粉、马铃薯淀粉、醋酸酯淀粉、改性淀粉中的一种或多种与葡萄糖的组合。

优选地，所述碱度成分为碳酸氢钠和/或碳酸钙。

优选地，所述骨架材料为聚丙烯掺杂聚羟基脂肪酸酯(PHA)；这可以保障缓释碳源用作生物载体的悬挂强度及促进挂膜微生物生长代谢，所述聚羟基脂肪酸酯的占骨架材料掺杂比例为10-20wt％。10-20wt％的掺杂量范围涵盖范围内的任意值，也包括10-16wt％或16-20wt％或12-16wt％或16-19.5wt％等等，优选为16wt％。

优选地，所述成型助剂选自pe蜡(聚乙烯蜡)、甘油和偶联剂中的一种或多种；优选为pe蜡、甘油和偶联剂，三者的质量比为3：1：1。

优选地，按重量份数计，所述缓释碳源包含或由20-50份碳源成分、3-5份碱度成分、30-60份骨架材料和0.5-5份成型助剂组成。

优选地，所述缓释碳源包含或由20-45份碳源成分、3-5份碱度成分、30-60份骨架材料和0.5-5份成型助剂组成。

优选地，所述缓释碳源包含或由35-50份碳源成分、3-5份碱度成分、30-60份骨架材料和0.5-5份成型助剂组成。

优选地，所述缓释碳源包含或由20-50份碳源成分、3-5份碱度成分、30-45份骨架材料和0.5-5份成型助剂组成。

优选地，所述缓释碳源包含或由20-50份碳源成分、3-5份碱度成分、45-60份骨架材料和0.5-5份成型助剂组成。

优选地，所述缓释碳源包含或由20-50份碳源成分、3-3.5份碱度成分、30-60份骨架材料和0.5-5份成型助剂组成。

优选地，所述缓释碳源包含或由20-50份碳源成分、3.5-5份碱度成分、30-60份骨架材料和0.5-5份成型助剂组成。

优选地，所述缓释碳源包含或由20-50份碳源成分、3-5份碱度成分、30-60份骨架材料和0.5-4份成型助剂组成。

优选地，所述缓释碳源包含或由20-50份碳源成分、3-5份碱度成分、30-60份骨架材料和4-5份成型助剂组成。

优选地，所述缓释碳源包含或由20-50份碳源成分、3-5份碱度成分、30-60份骨架材料和2-4份成型助剂组成。

优选地，所述缓释碳源包含或由20-50份碳源成分、3-5份碱度成分、30-60份骨架材料和0.5-2份成型助剂组成。

优选地，所述缓释碳源包含或由43.5份碳源成分、3.5份碱度成分、50份骨架材料和4份成型助剂组成。

优选地，所述缓释碳源为片材，其可通过如下方法制备：按比例称取碳源成分、碱度成分、骨架材料及成型助剂进行真空干燥；然后在高速混料机中混合均匀后注入双螺杆挤出机，熔融共混造粒，然后挤出成型得到缓释碳源片材。

优选地，所述缓释碳源片材的厚度为2mm。

优选地，所述真空干燥时间为2-8h，优选为6h；

优选地，所述双螺杆挤出机的温度区间为180℃-220℃。

本发明的缓释碳源片材的拉伸强度大于15MPa。

在本发明的第二方面，本发明还提供了一种缓释碳源作为填料在污水处理设备中的使用方法，所述方法包括将缓释碳源加工为合适尺寸的片材，片材以组合方式组装为缓释碳源组件，投加到污水处理装置内部缺氧段内(或实质上的反硝化段内)，其中，所述缓释碳源如上所述。所述缓释碳源片材的尺寸根据装置缺氧段容积进行加工，同时其片材数量可根据需要为1片或多片，可灵活增减。

所述缓释碳源组件可以呈矩形状或其他形式，比如缓释碳源片材以一定间距平行或交叉固定于装置中，或者借助于支架(完全固定或固定但可方便移动的支架)，将缓释碳源片材以某种形式固定于支架内，比如支架带有插槽，能够将片材以最小遮挡面积插入槽内，或者支架带有挡片，能够以最小接触面将片材固定于挡片内，或者在缓释碳源片材上开孔，将片材穿载在支架或其他部分上。

所述污水处理装置为一体化污水处理装置，比如农村污水处理小型一体化装置等。

在农村污水处理小型一体化装置内使用时，缓释碳源组件由于可缓慢释放有机物，在缓释碳源表面由于营养物质的存在，微生物更利于附着生长，从而可加快农村污水处理小型一体化装置的启动速度；且缓释碳源片材数量可根据具体设备运行状况定量调整更换，一定周期后缓释碳源组件整体更换较为方便，可稳定提高系统对总氮的去除率，对系统出水COD及氨氮无负面影响。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：

图1为缓释碳源组件示意图。

图2为将本发明的缓释碳源组件投加前后效果(COD和TN)图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。

除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。

制备例缓释碳源片材的制备

缓释碳源的组成如表1所示。

表1缓释碳源成分组成(重量份)

缓释碳源片材制备：按表1所示称量各组成成分，在真空干燥机中进行真空干燥6h；然后加入高速混料机混合均匀；将上述混合物注入双螺杆挤出机内熔融共混造粒(双螺杆挤出机的温度区间为180℃-220℃)；挤出成型得到厚度为2mm的缓释碳源片材。经测试，制备得到的缓释碳源片材具备一定的力学性能，经测试，其拉伸强度大于15MPa。

实施例

将制备例1-4中制备得到的缓释碳源片材应用于实际的农村污水处理中。

缓释碳源组件的组装：

以小型污水处理一体化装置(日处理污水量1吨的净化槽)为例。

将制备例1-4中制备得到的缓释碳源片材制作为长宽厚为1100*350*2mm的缓释碳源片材，在其上部进行开孔，孔直径5mm，孔数量6个；制作尺寸可穿载35片缓释碳源片材的支架；将所述缓释碳源片材25片组合装入支架，片材上部通过开孔进行固定，片材间距10mm，形成缓释碳源组件，如图1所示。

将上述缓释碳源组件分别装入小型污水处理一体化装置的净化槽缺氧段中，加入缓释碳源前后，对净化槽出水COD、总氮、氨氮指标进行监测。并在同一水源测试不添加缓释碳源组件的进出水COD、总氮、氨氮指标。

其中，以制备例1为例，制备例1的缓释碳源组件投加前后处理效果如图2所示，竖线部分为缓释碳源加入时间，由图2可见，在缓释碳源组件加入后，系统的总氮明显减低，由于设备处理水量较小，进水冲击负荷较大，系统(污水处理装置整体)出水COD有一定波动性，除个别点出水总氮浓度较高外，出水总氮由投加前的27mg/L降至投加后的15mg/L以下；此外，系统出水COD浓度并未随缓释碳源的加入出现明显增加，同时缓释碳源加入并未影响系统内硝化细菌活性，缓释碳源加入之后一段时间内出水氨氮总体保持稳定也可说明该点。

Claims (10)

1.缓释碳源本身作为填料在污水处理装置中的应用，所述缓释碳源在作为填料使用时不额外设置反应器。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述缓释碳源包含碳源成分和骨架材料，所述碳源成分包括易降解碳源和慢速降解碳源；

优选地，所述缓释碳源包括碳源成分、碱度成分、骨架材料和成型助剂，其中，所述碳源成分中含有5-20wt％的葡萄糖。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的应用，其特征在于，所述碳源成分为选自玉米淀粉、马铃薯淀粉、醋酸酯淀粉、改性淀粉中的一种或多种与葡萄糖的组合。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的应用，其特征在于，所述碱度成分为碳酸氢钠和/或碳酸钙；

优选地，所述骨架材料为聚丙烯掺杂聚羟基脂肪酸酯(PHA)；

优选地，所述聚羟基脂肪酸酯的掺杂量为10-20wt％；

优选地，所述成型助剂选自pe蜡、甘油和偶联剂中的一种或多种；

优选地，所述成型助剂为pe蜡、甘油和偶联剂，三者的质量比为3：1：1。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的应用，其特征在于，按重量份数计，所述缓释碳源包含或由20-50份碳源成分、3-5份碱度成分、30-60份骨架材料和0.5-5份成型助剂组成。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的应用，其特征在于，所述缓释碳源为片材，通过如下方法制备：按比例称取碳源成分、碱度成分、骨架材料及成型助剂进行真空干燥；然后在高速混料机中混合均匀后注入双螺杆挤出机，熔融共混造粒，然后挤出成型得到缓释碳源片材。

7.根据权利要求6所述的应用，优选地，所述缓释碳源片材的厚度为2mm；

优选地，所述真空干燥时间为2-8h，优选为6h；

优选地，所述双螺杆挤出机的温度区间为180℃-220℃。

8.缓释碳源作为填料在污水处理设备中的使用方法，所述方法包括将缓释碳源加工为合适尺寸的片材，片材以组合方式组装为缓释碳源组件，投加到污水处理装置内部缺氧段内，其中，所述缓释碳源同权利要求2或3中所述。

9.根据权利要求4所述的使用方法，其特征在于，所述污水处理装置为一体化污水处理装置，比如农村污水处理小型一体化装置。

10.根据权利要求4所述的使用方法，其特征在于，所述缓释碳源片材的尺寸根据装置缺氧段容积进行加工，同时其片材数量可根据需要为1片或多片，可灵活增减。