CN111517481A - 一种皮革废水深度脱氮用复合碳源及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种皮革废水深度脱氮用复合碳源，包括醋酸钠、糖类物质、醇类化合物、氮素添加剂、磷素添加剂和微量元素补充剂。本申请还提供了皮革废水深度脱氮用复合碳源的制备方法。本发明提供的复合碳源能够明显改善反硝化细菌等脱氮微生物的活性，提高反硝化能力，提升含氮废水的生化脱氮效果。

Description

一种皮革废水深度脱氮用复合碳源及其制备方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种皮革废水深度脱氮用复合碳源及其制备方法。

背景技术

现有皮革废水深度脱氮过程中，普遍存在着碳源不足而无法满足脱氮需求的问题。因此，投加外碳源来保证脱氮效果已成为大部分污水处理厂的选择。目前，广泛应用的碳源主要有醇类、糖类和醋酸钠等，投加方式主要为单一种类碳源投加。

在污水处理系统中，反硝化过程是依靠一系列的反硝化混合菌群完成的，其种类和生长阶段均不相同，因此，单一的碳源不能完全满足微生物生长的需求。另外，不同的碳源对反硝化过程的影响也不相同，即使根据相同的C/N投加碳源后其产生的效果也不同。有些碳源投加后可以快速的产生反硝化效果，而有些种类需要一定的适应期才可以发挥出效果。因此，如何提供一种复合碳源药剂及其制备方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题在于一种皮革废水深度脱氮用复合碳源，该复合碳源能够明显改善反硝化细菌等脱氮微生物的活性，提高反硝化能力，提升含氮废水的生化脱氮效果。

有鉴于此，本申请提供了一种皮革废水深度脱氮用复合碳源，包括醋酸钠、糖类物质、醇类化合物、氮素添加剂、磷素添加剂和微量元素补充剂。

优选的，所述醋酸钠的含量为30～48wt％，所述糖类物质的含量为50～70wt％，所述醇类化合物的含量为1～5wt％，所述氮素添加剂的含量为0.01～0.1wt％，所述磷素添加剂的含量为5～20ppm，所述微量元素补充剂的含量为0.5～5ppm。

优选的，所述糖类物质选自工业葡萄糖、淀粉、乳糖和蔗糖中的三种或以上；所述醇类化合物选自甲醇和乙醇中的一种或两种。

优选的，所述氮素添加剂选自硫酸铵和硝酸钠中的一种或两种，所述磷素添加剂选自磷酸氢盐和磷酸二氢盐中的一种或两种。

优选的，所述微量元素补充剂选自硫酸镁、硫酸亚铁、氯化钴和硫酸锌中的三种或以上。

优选的，所述醋酸钠的含量为35～45wt％，所述糖类物质的含量为55～65wt％，所述醇类化合物的含量为1.5～2.5wt％。

优选的，所述氮素添加剂的含量为0.02～0.05wt％，所述磷素添加剂的含量为8～15ppm，所述微量元素补充剂的含量为0.8～3ppm。

本申请还提供了一种皮革废水深度脱氮用复合碳源的制备方法，包括以下步骤：

按照质量百分含量配制醋酸钠溶液；

按照质量百分含量将糖类物质、醇类化合物、氮素添加剂、磷素添加剂、微量元素补充剂分别溶解后再依次与醋酸钠溶液混合，得到皮革废水深度脱氮用复合碳源。

优选的，所述醋酸钠溶液是由醋酸和碳酸钠分别配制成水溶液后反应得到。

优选的，得到皮革废水深度脱氮用复合碳源的过程具体为：

将糖类物质采用水溶解，再加入至醋酸钠溶液中，得到第一混合溶液；

将氮素添加剂和磷素添加剂分别溶解后添加至所述第一混合溶液中，得到第二混合溶液；

在所述第二混合溶液中加入醇类物质，得到第三混合溶液；

在所述第三混合溶液中加入微量元素补充剂，得到皮革废水深度脱氮用复合碳源。

本申请提供了一种皮革废水深度脱氮用复合碳源，其包括醋酸钠、糖类物质、醇类化合物、氮素添加剂、磷素添加剂和微量元素补充剂；该复合碳源以醋酸钠和糖类物质为主要碳源物质，辅以醇类物质，可以为多种微生物提供碳源；添加的氮素添加剂、磷素添加剂和微量元素补充剂在给废水提供碳源的同时，还可以提供其他营养物质，不仅可以促进微生物活性的提高，增强微生物的适应性，还可以加速水体内有机物质的分解，从而进一步提升皮革废水深度脱氮的生化处理效果。本发明提供的复合碳源为皮革废水深度脱氮提供了合适的碳源及微生物促进物质，解决了皮革废水深度脱氮碳源不足的行业难题，具有十分广阔的应用前景。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

鉴于现有技术中碳源并不能满足微生物生长的问题，本申请提供了一种皮革废水深度脱氮用复合碳源，该复合碳源在提供碳源、氮源和磷源的基础上，还可进一步提供蛋白质的辅基，快速激发微生物的活性。具体的，本发明实施例公开了一种皮革废水深度脱氮用复合碳源，包括醋酸钠、糖类物质、醇类化合物、氮素添加剂、磷素添加剂和微量元素补充剂。

在上述复合碳源中，醋酸钠和糖类物质作为主要的碳源物质，辅以醇类化合物，可以为多种微生物提供碳源。所述醋酸钠的含量为30～48wt％，具体的，所述醋酸钠的含量为35～45wt％。所述糖类物质选自工业葡萄糖、淀粉、乳糖和蔗糖中的三种或以上，在具体实施例中，所述糖类物质选自淀粉、乳糖和葡萄糖；所述糖类物质的含量为20～40wt％，具体的，所述糖类物质的含量为50～70wt％，更具体的，所述糖类物质的含量为55～65wt％。所述醇类化合物选自甲醇和乙醇中的一种或两种，在具体实施例中，所述醇类化合物选自甲醇和乙醇；所述醇类物质的含量为1～5wt％，更具体的，所述醇类化合物的含量为2.5～2.5wt％。

所述氮素添加剂、磷素添加剂和微量元素补充剂在给废水提供碳源的同时，还可以提供其他营养物质，不仅可以促进微生物活性的提高，增强微生物的适应性，还可以加速水体内有机物质的分解。具体的，所述氮素添加剂选自选自硫酸铵和硝酸钠中的一种或两种；所述氮素添加剂的含量为0.01～0.1wt％，更具体的，所述氮素添加剂的含量为0.02～0.05wt％。所述磷素添加剂选自磷酸氢盐和磷酸二氢盐中的一种或两种；所述磷素添加剂的含量为5～20ppm，更具体的，所述磷素添加剂的含量为8～15ppm。所述磷素添加剂的ppm含量是其具体质量与醋酸钠、糖类物质、醇类化合物、氮素添加剂、磷素添加剂和微量元素补充剂这六种添加剂总质量的比值。

所述微量元素补充剂选自硫酸镁、硫酸亚铁、氯化钴和硫酸锌中的三种或以上，在具体实施例中，所述微量元素补充剂选自硫酸镁、硫酸亚铁、氯化钴和硫酸锌；所述微量元素补充剂的含量为0.5～5ppm，更具体的，所述微量元素补充剂的含量为0.8～3ppm。微量元素补充剂中的金属离子，比如Fe²⁺和Mg²⁺，是某些蛋白质的辅基，只有在其存在的情况下，蛋白质才能发挥作用，蛋白质发挥作用不仅导致细菌代谢活动较快，还会增强细菌的繁殖能力；该过程需要细菌吸收碳源物质产生能量，也会需要氮源物质、磷源物质继续合成蛋白质，新合成的蛋白又需要微量元素做为辅基，依次循环，产生协同作用。所述微量元素补充剂的ppm含量是其具体质量与醋酸钠、糖类物质、醇类化合物、氮素添加剂、磷素添加剂和微量元素补充剂这六种添加剂总质量的比值。

本申请所述皮革废水深度脱氮用复合碳源，具体包括醋酸钠、糖类物质、醇类物质、氮素添加剂、磷素添加剂和微量元素补充剂，在实际应用时，需要将其配制成一定浓度的药剂应用，例如实施例1的500ml的试剂中，所述醋酸钠的浓度为25％，所述糖类物质的浓度为45％，所述醇类物质的浓度为1.25％，所述氮素添加剂的浓度为3g/L，所述磷素添加剂的浓度为0.3g/L，所述微量元素补充剂的浓度为0.03g/L；在配制上述成分时体积小于500ml，其余用水补齐。

本申请复合碳源中上述各种组分的含量过少会造成碳源COD量不足、氮源不足以及磷源不足，造成微生物营养不足，菌体繁殖量小，影响使用效果；微量元素补充的金属离子可以是蛋白质等生物大分子发挥作用的辅基，缺乏时蛋白质活性不足。各种组分的含量过量时一方面在碳源物质生产时物质间会产生反应生成沉淀，微生物无法吸收沉淀中的营养物，微量元素中的金属离子过量时会对蛋白质等大分子产生毒害作用，致使菌体死亡，无法发挥作用；另一方面，本身碳源物质是污水处理中反硝化过程的碳源，目的是去除总氮，而物质添加过量，尤其是氮源物质和磷源物质添加过量时，微生物便不会再利用废水中的物质，达不到降解废水指标的目的；最后添加物质过多，还会影响生产成本。

本申请提供的皮革废水深度脱氮用复合碳源药剂的作用除了补充碳源外，其次就是快速激发微生物的活性，这几种物质使微生物能快速吸收利用并快速起效的物质，改用其他物质不利于微生物的吸收利用，致使微生物起效较慢。

本申请还提供了所述皮革废水深度脱氮用复合碳源的制备方法，包括以下步骤：

按照质量百分含量配制醋酸钠溶液；

按照质量百分含量将糖类物质、醇类化合物、氮素添加剂、磷素添加剂、微量元素补充剂分别溶解后再依次与醋酸钠溶液混合，得到皮革废水深度脱氮用复合碳源。

在上述复合碳源制备过程中，本申请首先配制了醋酸钠溶液，以保证碳源的用量。在本申请中，优选采用醋酸和碳酸钠制取醋酸钠，即按照醋酸钠的量计算所需醋酸和碳酸钠的质量，分别配置成水溶液，反应后即得到醋酸钠溶液；在此过程中，碳酸钠水溶液配制成浓度为20～35％。

按照本发明，然后将其他组分溶解后再分别依次加入醋酸钠溶液中，具体可按照下述方式加入，各组分的加入顺序本申请没有特别的限制：

将糖类物质溶解后加入至醋酸钠溶液中，得第一混合溶液；

将氮素添加剂和磷素添加剂分别溶解后再加入至所述第一混合溶液中，得到第二混合溶液；

将所述醇类物质添加至第二混合溶液，得到第三混合溶液；

将微量元素补充剂溶解后与第三混合溶液混合，得到复合碳源。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的复合碳源进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

一种皮革废水深度脱氮用复合碳源药剂的制备主要包括以下步骤：

步骤一：25％醋酸钠溶液的制备

1)25％碳酸钠溶液的制备：称取63.3g碳酸钠，加入253mL水，搅拌至完全溶解，即得25％碳酸钠溶液；

2)体积比48％醋酸溶液的制备：称取91.5g(约88mL)醋酸，加入95mL水，混合均匀，即得醋酸溶液；

3)将醋酸溶液添加至反应釜，开启搅拌装置，设置转速为80r/min，缓慢加入碳酸钠溶液，得到醋酸钠溶液；

步骤二：添加糖类物质

1)称取淀粉50g，加入沸水中搅拌至完全溶解；

2)称取工业葡萄糖75g，添加至淀粉溶液中，搅拌至完全溶解；

3)称取乳糖50g，添加至2)中，搅拌至完全溶解，即得糖类物质溶液；

4)将糖类物质添加至醋酸钠溶液中，搅拌至混合均匀；

步骤三：添加醇类物质

1)量取甲醇2mL，添加至步骤二得到的水溶液中，混合均匀；

2)量取乙醇4.25mL，添加至1)中，混合均匀；

步骤四：添加氮素添加剂按硫酸铵3.0g/L，硝酸钠3.0g/L配制氮素添加剂，取6.25mL添加至步骤三得到的水溶液中，混合均匀；

步骤五：添加磷素添加剂

按磷酸氢二钾0.3g/L，磷酸二氢钾0.3g/L配制磷素添加剂，取6.25mL添加至步骤四得到的水溶液中，混合均匀；

步骤六：添加微量元素添加剂

按硫酸镁0.03g/L、硫酸亚铁0.03g/L、氯化钴0.01g/L、硫酸锌0.02g/L配制微量元素添加剂，取6.25mL添加至步骤五中的水溶液中，混合均匀，补加水至总体积为500mL，即完成复合碳源药剂的制备。

实施例2

一种皮革废水深度脱氮用复合碳源药剂的制备主要包括以下步骤：

步骤一：30％醋酸钠溶液的制备。

1)30％碳酸钠溶液的制备：称取94.9g碳酸钠，加入271mL水，搅拌至完全溶解，即得30％碳酸钠溶液；

2)体积比73％醋酸溶液的制备：

称取137.2g(约131mL)醋酸，加入48mL水，混合均匀，即得醋酸溶液；

3)将醋酸溶液添加至反应釜，开启搅拌装置，设置转速为80r/min，缓慢加入碳酸钠溶液，得到醋酸钠溶液；

步骤二：添加糖类物质

1)称取淀粉60g，加入沸水中搅拌至完全溶解；

2)称取工业葡萄糖67.5g，添加至淀粉溶液中，搅拌至完全溶解；

3)称取乳糖60g，添加至2)中，搅拌至完全溶解，即得糖类物质溶液；

4)将糖类物质添加至醋酸钠溶液中，搅拌至混合均匀；

步骤三：添加醇类物质

1)量取甲醇3mL，添加至步骤二得到的水溶液中，混合均匀；

2)量取乙醇6.25mL，添加至1)中，混合均匀；

步骤四：添加氮素添加剂

按硫酸铵3.0g/L，硝酸钠3.0g/L配制氮素添加剂，取9.3mL添加至步骤三得到的水溶液中，混合均匀；

步骤五：添加磷素添加剂按磷酸氢二钾0.3g/L，磷酸二氢钾0.3g/L配制磷素添加剂，取5.1mL添加至步骤四得到的水溶液中，混合均匀；

步骤六：添加微量元素添加剂

按硫酸镁0.03g/L、硫酸亚铁0.03g/L、氯化钴0.01g/L、硫酸锌0.02g/L配制微量元素添加剂，取3.1mL添加至步骤五中的水溶液中，混合均匀，补加水至总体积为500mL，即完成复合碳源药剂的制备。

实施例3

复合碳源药剂在某皮革污水处理系统深度脱氮中的应用，将复合药剂溶解成重量比为30％的水溶液进行使用；

山东滨州某皮革污水处理系统进水指标为：COD300mg/L，总氮80-100mg/L，废水依次经过沉灰池、初沉池、水解酸化池、缺氧池、氧化沟、二沉池、接触氧化池、芬顿氧化塔、三沉池中进行处理，得到处理后废水。

因C/N严重失衡，导致处理后废水总氮仍在50-70mg/L以上，不符合排放标准。采用实施例1中制备的复合碳源药剂进行系统调试；按30kg/d的投加量将复合碳源药剂投加至缺氧池中，控制DO0.2-0.3mg/L，pH7.0-8.0，硝化液回流100-150％，经过10d的运行后处理后，废水总氮均低于15mg/L，去除率达到88.5％以上，COD低于50mg/L，去除率达到89.8％以上，达到了到预期效果。经过三个月的连续运行，该系统均能保证出水达标排放。

实施例4

以反硝化菌剂为菌种，以皮革废水为处理对象，以本申请复合碳源药剂为碳源，进行不同药剂组分实验；具体数据如表1所示：

表1不同复合碳源药剂的性能数据表

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种皮革废水深度脱氮用复合碳源，包括醋酸钠、糖类物质、醇类化合物、氮素添加剂、磷素添加剂和微量元素补充剂。

2.根据权利要求1所述的皮革废水深度脱氮用复合碳源，其特征在于，所述醋酸钠的含量为30～48wt％，所述糖类物质的含量为50～70wt％，所述醇类化合物的含量为1～5wt％，所述氮素添加剂的含量为0.01～0.1wt％，所述磷素添加剂的含量为5～20ppm，所述微量元素补充剂的含量为0.5～5ppm。

3.根据权利要求1或2所述的皮革用废水深度脱氮用复合碳源，其特征在于，所述糖类物质选自工业葡萄糖、淀粉、乳糖和蔗糖中的三种或以上；所述醇类化合物选自甲醇和乙醇中的一种或两种。

4.根据权利要求1或2所述的皮革用废水深度脱氮用复合碳源，其特征在于，所述氮素添加剂选自硫酸铵和硝酸钠中的一种或两种，所述磷素添加剂选自磷酸氢盐和磷酸二氢盐中的一种或两种。

5.根据权利要求1或2所述的皮革用废水深度脱氮用复合碳源，其特征在于，所述微量元素补充剂选自硫酸镁、硫酸亚铁、氯化钴和硫酸锌中的三种或以上。

6.根据权利要求1或2所述的皮革废水深度脱氮用复合碳源，其特征在于，所述醋酸钠的含量为35～45wt％，所述糖类物质的含量为55～65wt％，所述醇类化合物的含量为1.5～2.5wt％。

7.根据权利要求1或2所述的皮革废水深度脱氮用复合碳源，其特征在于，所述氮素添加剂的含量为0.02～0.05wt％，所述磷素添加剂的含量为8～15ppm，所述微量元素补充剂的含量为0.8～3ppm。

8.一种皮革废水深度脱氮用复合碳源的制备方法，包括以下步骤：

按照质量百分含量配制醋酸钠溶液；

按照质量百分含量将糖类物质、醇类化合物、氮素添加剂、磷素添加剂、微量元素补充剂分别溶解后再依次与醋酸钠溶液混合，得到皮革废水深度脱氮用复合碳源。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述醋酸钠溶液是由醋酸和碳酸钠分别配制成水溶液后反应得到。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，得到皮革废水深度脱氮用复合碳源的过程具体为：

将糖类物质采用水溶解，再加入至醋酸钠溶液中，得到第一混合溶液；

将氮素添加剂和磷素添加剂分别溶解后添加至所述第一混合溶液中，得到第二混合溶液；

在所述第二混合溶液中加入醇类物质，得到第三混合溶液；

在所述第三混合溶液中加入微量元素补充剂，得到皮革废水深度脱氮用复合碳源。