CN111825209A - 一种利用自然基生物质材料促进微生物反硝化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用自然基生物质材料促进微生物反硝化的方法，将高温厌氧碳化后的自然基生物质原材料加入反硝化体系中促进反硝化反应。本发明中使用的自然基生物质材料来源广泛、制备简单，成本低，提高了微生物反硝化效率，减少温室气体一氧化二氮的排放。
Description
技术领域
本发明涉及环境保护技术领域，具体涉及一种利用自然基生物质材料促进微生物反硝化的方法。
背景技术
全球越来越多的国家地表及地下水体受到严重的硝酸盐污染，而人们的饮用水源多为地下水及地表水，因此这在很大程度上威胁了人们的饮水安全。人体长期摄入过量的硝酸盐会引起高铁血红蛋白症，甚至癌症。目前除氮的方法中，物理和化学方法除硝酸盐较为昂贵，且容易产生二次污染问题，因此，利用生物方法去除水中的硝酸盐污染，日益受到人们的重视，其中，用微生物反硝化将硝氮还原为氮气，是一种成本低且安全的修复水体方法，然而，实际的微生物反硝化过程较慢，而且还会存在一些硝酸盐还原过程有毒有害中间产物的积累，如亚硝酸盐和一氧化二氮(N2O)，反硝化过程产生的N2O是温室气体的主要来源之一。N2O具有高持久性(150年)、高温室效应潜力(为CO2的300倍)的特点，占全球温室气体总排放量的6％，全球温度持续上升，极端气候变化加剧与温室气体的迅速积累密切相关。
发明内容
针对现有技术中的不足与缺陷，本发明提供一种利用自然基生物质材料促进微生物反硝化的方法，减少中间产物的积累，解决温室气体一氧化二氮的排放问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种利用自然基生物质材料促进微生物反硝化的方法，通过将自然基生物质材料加入到反硝化反应器内促进微生物反硝化，所述自然基生物质材料促进微生物反硝化的方法，至少包括以下步骤：
制备自然基生物质材料；
将所述自然基生物质材料加入反硝化体系中；
调节所述反硝化体系的运行条件进行反硝化脱氮。
于本发明的一实施例中，所述自然基生物质材料的制备方法至少包括以下步骤：
选取自然基生物质原材料；
将所述自然基生物质原材料预处理；
将预处理后的自然基生物质原材料进行碳化处理获得自然基生物质材料。
于本发明的一实施例中，所述自然基生物质原材料选自动植物废料。
进一步地，所述动植物废料包括植物秸秆、种壳、动物粪便一种或多种。
于本发明一实施例中，所述预处理包括将所述自然基生物质原材料进行风干处理，并将风干后的原材料切成长度小于5cm的小块。
于本发明一实施例中，所述碳化处理至少包括以下步骤：
将预处理后的自然基生物质原材料放进炉内，在惰性气体保护下以5～10℃/min的升温速率加热至300℃～500℃，保温8～10小时；
冷却至室温；
研磨成颗粒并过70目筛获得自然基生物质材料。
于本发明的一实施例中，所述自然基生物质材料的加入量与所述反硝化体系的质量百分比为0.1％～1％。
于本发明的一实施例中，调节所述反硝化体系的运行条件，包括，用NaOH(0.1M)和HCl(0.1M)将反应液的初始pH控制在7.0～8.0之间，反应器的运行温度可选15～30℃。
如上所述，本发明在微生物反硝化过程中将自然基生物质材料加入到反硝化反应器内，为反硝化作用提供碳源，促进反硝化效率，在提高除氮效率的同时减少温室气体一氧化二氮的排放，不仅节约了成本，还减少中间产物的产生，具有重大意义。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1显示为本发明的一种利用自然基生物质材料促进微生物反硝化的方法流程示意图。
图2显示为本发明中自然基生物质材料制备流程示意图。
图3显示为本发明不同实施例中除氮效率柱状图。
图4显示为本发明不同自然基生物质材料添加量除氮过程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。
本发明提供一种促进微生物反硝化的方法，通过向反硝化体系中加入自然基生物质材料，利用自然基生物质材料促进微生物反硝化效率，减少温室气体一氧化二氮气体的排放。
请参阅图1，本发明提供一种利用自然基生物质材料促进微生物反硝化的方法，至少包括以下步骤：
S1、制备自然基生物质材料；
S2、将所述自然基生物质材料加入反硝化体系获得反应体系；
S3、调节所述反硝化体系的运行条件进行反硝化脱氮。
请参阅图2，具体的，在步骤S1中，制备自然基生物质材料至少包括以下步骤：
S11、选取自然基生物质原材料；其中自然基生物质原材料选自动植物废料，例如植物秸秆、种壳及动物粪便等其中的一种或多种组合；
S12、将自然基生物质原材料进行预处理，例如，将自然基生物质原材料进行风干处理，将风干后的原材料切成长度小于5cm的小块；
S13、将预处理后的自然基生物质原材料进行碳化处理获得自然基生物质材料。
其中，碳化处理的过程为：将风干后的自然基生物质原材料放进炉内，例如管式马弗炉，在惰性气体例如氮气(N2)保护下以5～10℃/min的升温速率加热至300℃～500℃，并保温8～10小时，其中，氮气的充气速率为2～5L/min；冷却至室温；将冷却后的自然基生物质材料研磨成颗粒并通过70目筛获得小颗粒的自然基生物质材料。
具体的，在步骤S2中，自然基生物质材料的加入量与反硝化体系的质量百分比为0.1％～1％。
具体的，在步骤S2中，反硝化体系体系是含硝酸盐的反应体系，包括碳源、硝酸盐、反硝化微生物等，例如，可以是受硝酸盐污染的水体，也可以是硝酸盐污染的土壤等。
为了便于观察自然基生物质材料对反硝化的促进效果，在一些实施例中可提供一模拟反硝化体系，包括反硝化反应器，反硝化反应器内包括碳源、硝酸盐、反硝化微生物及反硝化微生物培养基，其中反硝化微生物例如脱氮副球菌Paracoccus denitrificans(ATCC 19367)、脱氮假单胞菌Pseudomonas denitrificans(ATCC 13867)，其反硝化微生物的初始接菌量为OD600＝0.02。培养基的成分包括氯化铵、硝酸钾、乙酸钠、七水合硫酸镁及微量元素。为了避免存放过程中产生沉淀，将微量元素至少分为微量元素I和微量元素II，其中，微量元素I包括Na2-EDTA·2H2O、MnCl2·4H2O、Na2MoO4·2H2O、CuCl2·2H2O，ZnCl2，CoCl2·6H2O、H2BO3、NiCl2·6H2O；微量元素II包括Na2-EDTA·2H2O和FeSO4·7H2O。对反硝化培养基进行灭菌处理，例如在高温高压下灭菌15～20分钟，对反硝化反应器进行除氧，例如曝氮气除氧。
具体的，在步骤S3中，反硝化体系的运行条件包括反硝化体系的PH值及反硝化体系的运行温度，其中反硝化体系的初始的PH值为7.0～8.0，例如，用0.1M的NaOH溶液和0.1M的HCl溶液将反应器内反应液的初始pH控制在7.0～8.0之间；反硝化体系的运行温度为15℃～30℃。
本发明中硝酸盐的浓度例如采用紫外分光光度法，紫外可见分光光度计UV-1800。
本发明中一氧化二氮的浓度采用顶空气相色谱法测定气相色谱。
为了进一步说明本发明,下面结合实施例对本发明提供的一种利用自然基生物质材料促进微生物反硝化的方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
在以下实施例中，均采用模拟的反硝化体系，包括反硝化反应器，反硝化反应器包括碳源、硝酸盐溶液及培养基，其中培养基的成分及含量为：0.57g/L NH4Cl，2.16g/L KNO3，3.84g/L CH3COONa，0.20g/L MgSO4·7H2O。微量元素的添加量为0.1mL/L，为了避免存放过程中产生沉淀，将微量元素分为微量元素I和微量元素II，其中微量元素I和微量元素II各0.05mL/L，具体组成为微量元素I包含3.80g/L Na2-EDTA·2H2O，0.02g/L MnCl2·4H2O，0.24g/L Na2MoO4·2H2O，0.80g/L CuCl2·2H2O，0.34g/L ZnCl2，0.24g/L CoCl2·6H2O，0.31g/L H2BO3，和0.02g/L NiCl2·6H2O；微量元素II包含2.50g/L Na2-EDTA·2H2O和3.50g/L FeSO4·7H2O。
参见表1，设置对照组实验，在反硝化培养基内不添加自然基生物质材料，利用0.1M的NaOH溶液和0.1M的HCl溶液调节培养基PH值为7.2；将反硝化培养基高温高压下灭菌15min，曝氮气将反应器内氧气去除，接入脱氮副球菌Paracoccus denitrificans，初始接菌量为OD600＝0.02，30℃下厌氧反应22h。
请参阅表1，在一实施例中，自然基生物质原材料选自植物秸秆，例如玉米秸秆，将风干后的玉米秸秆切成长度小于5cm的小块；放置到管式马弗炉中，在惰性气体的保护下例如以5L/min速率向管式马弗炉内通入氮气，以10℃/min的升温速率加热至300℃，保温8h，直至马弗炉排气管中无烟释放；冷却至室温，将所得的自然基生物质材料取出并研磨后过70目筛获得小颗粒自然基生物质材料。
向反硝化培养基中加入上述小颗粒自然基生物质材料，其中，自然基生物质材料的加入量与反应器内反应液的质量百分比为0.1％，利用0.1M的NaOH溶液和0.1M的HCl溶液调节培养基PH至7.2；将反硝化培养基高温高压下灭菌15min，曝氮气将反应器内氧气去除，接入脱氮副球菌Paracoccus denitrificans，初始接菌量为OD600＝0.02，30℃下厌氧反应22h，获得体系AⅠ。
对体系AⅠ进行微生物反硝化实验，结果表明，反应结束时，与对照组相比，反应器内硝氮的去除效率提高了40％，N2O气体的积累量减少了89％。
请参阅表1，在一实施例中，自然基生物质原材料选自植物秸秆，例如玉米秸秆，将风干后的玉米秸秆切成长度小于5cm的小块；放置到管式马弗炉中，在惰性气体的保护下例如以5L/min速率向管式马弗炉内通入氮气，以10℃/min的速度加热至300℃，保温8h，直至马弗炉排气管中无烟释放；冷却至室温，将所得的自然基生物质材料取出并研磨后过70目筛获得小颗粒自然基生物质材料。
向反硝化培养基中加入上述小颗粒自然基生物质材料，其中，自然基生物质材料的加入量与反应器内反应液的质量百分比为0.5％，利用0.1M的NaOH溶液和0.1M的HCl溶液调节培养基PH至7.2；将反硝化培养基高温高压下灭菌15min，曝氮气将反应器内氧气去除，接入脱氮副球菌Paracoccus denitrificans，初始接菌量为OD600＝0.02，30℃下厌氧反应22h，获得体系AⅡ。
对体系AⅡ进行微生物反硝化实验，结果表明，反应结束时(22h)，与对照组相比，反应器内硝氮的去除效率提高了78％，N2O气体积累量减少96％。
请参阅表1，在一实施例中，自然基生物质原材料选自植物秸秆，例如玉米秸秆，将风干后的玉米秸秆切成长度小于5cm的小块；放置到管式马弗炉中，在惰性气体的保护下例如以5L/min速率向管式马弗炉内通入氮气，以10℃/min的速度加热至300℃，保温8h，直至马弗炉排气管中无烟释放；冷却至室温，将所得的自然基生物质材料取出并研磨后过70目筛获得小颗粒自然基生物质材料。
向反硝化培养基中加入上述小颗粒自然基生物质材料，其中，自然基生物质材料的加入量与反应器内反应液的质量百分比为1％，利用0.1M的NaOH溶液和0.1M的HCl溶液调节培养基PH至7.2；将反硝化培养基高温高压下灭菌15min，曝氮气将反应器内氧气去除，接入脱氮副球菌Paracoccus denitrificans，初始接菌量为OD600＝0.02，30℃下厌氧反应20h，获得体系AⅢ。
对体系AⅢ进行微生物反硝化实验，结果表明，反应结束时(20h)，与对照组相比，反应器内硝氮的去除效率提高了87％，N2O积累量减少99％，且提前2h完成了反硝化实验。
请参阅表1，在一实施例中，自然基生物质原材料选自植物秸秆，例如玉米秸秆，将风干后的玉米秸秆切成长度小于5cm的小块放置到管式马弗炉中，在惰性气体的保护下例如以2L/min速率向管式马弗炉内通入氮气，以8℃/min的速度加热至500℃，保温8h，直至马弗炉排气管中无烟释放；冷却至室温，将所得的自然基生物质材料取出并研磨后过70目筛获得小颗粒自然基生物质材料。
向反硝化培养基中加入上述小颗粒碳化自然基生物质材料其中，自然基生物质材料的加入量与反应器内反应液的质量百分比为0.1％，利用0.1M的NaOH溶液和0.1M的HCl溶液调节培养基PH至7.2；将反硝化培养基高温高压下灭菌15min，曝氮气将反应器内氧气去除，接入脱氮副球菌Paracoccus denitrificans，初始接菌量为OD600＝0.02，30℃下厌氧反应22h，获得体系DⅠ。
对体系DⅠ进行微生物反硝化实验，结果表明，反应结束时(22h)，与对照组相比，反应器内硝氮的去除效率提高了46％，N2O积累量减少94％。
请参阅表1，在一实施例中，自然基生物质原材料选自植物秸秆，例如玉米秸秆，将风干后的玉米秸秆切成长度小于5cm的小块；放置到管式马弗炉中，在惰性气体的保护下例如以2L/min速率向管式马弗炉内通入氮气，以8℃/min的速度加热至500℃，保温8h，直至马弗炉排气管中无烟释放；冷却至室温，将所得的自然基生物质材料取出并研磨后过70目筛获得小颗粒自然基生物质材料。
向反硝化培养基中加入上述小颗粒自然基生物质材料其中，自然基生物质材料的加入量与反应器内反应液的质量百分比为0.5％，利用0.1M的NaOH溶液和0.1M的HCl溶液调节培养基PH至7.2；将反硝化培养基高温高压下灭菌15min，曝氮气将反应器内氧气去除，接入脱氮副球菌Paracoccus denitrificans，初始接菌量为OD600＝0.02，30℃下厌氧反应22h，获得体系DⅡ。
对体系DⅡ进行微生物反硝化实验，结果表明，反应结束时(22h)，与对照组相比，反应器内硝氮的去除效率提高了80％，N2O积累量减少99％。
请参阅表1，在一实施例中，自然基生物质原材料选自植物秸秆，例如玉米秸秆，将风干后的玉米秸秆切成长度小于5cm的小块；放置到管式马弗炉中，在惰性气体的保护下例如以2L/min速率向管式马弗炉内通入氮气，以8℃/min的速度加热至500℃，保温8h，直至马弗炉排气管中无烟释放；冷却至室温，将所得的自然基生物质材料取出并研磨后过70目筛获得小颗粒自然基生物质材料。
向反硝化培养基中加入上述小颗粒自然基生物质材料其中，自然基生物质材料的加入量与反应器内反应液的质量百分比为1％，利用0.1M的NaOH溶液和0.1M的HCl溶液调节培养基PH至7.2；将反硝化培养基高温高压下灭菌15min，曝氮气将反应器内氧气去除，接入脱氮副球菌Paracoccus denitrificans，初始接菌量为OD600＝0.02，30℃下厌氧反应20h，获得体系DⅢ。
对体系DⅢ进行微生物反硝化实验，结果表明，反应结束时(20h)，与对照组相比，反应器内硝氮的去除效率提高了90％，N2O积累量减少99％，且提前2h完成反硝化实验。
请参阅表1，在一实施例中，自然基生物质原材料选自植物秸秆，例如小麦秸秆，将风干后的玉米秸秆切成长度小于5cm的小块；放置到管式马弗炉中，在惰性气体的保护下例如以2L/min速率向管式马弗炉内通入氮气，以8℃/min的速度加热至300℃，保温8h，直至马弗炉排气管中无烟释放；冷却至室温，将所得的自然基生物质材料取出并研磨后过70目筛获得小颗粒自然基生物质材料。
向反硝化培养基中加入上述小颗粒自然基生物质材料其中，自然基生物质材料的加入量与反应器内反应液的质量百分比为0.1％，利用0.1M的NaOH溶液和0.1M的HCl溶液调节培养基PH至7.2；将反硝化培养基高温高压下灭菌15min，曝氮气将反应器内氧气去除，接入脱氮假单胞菌Pseudomonas denitrificans，初始接菌量为OD600＝0.02，30℃下厌氧反应22h，获得体系GⅠ。
对体系GⅠ进行微生物反硝化实验，结果表明，反应结束时(22h)，与对照组相比，反应器内硝氮的去除效率提高了42％，N2O积累量减少76％。
请参阅表1，在一实施例中，自然基生物质原材料选自植物秸秆，例如小麦秸秆，将风干后的玉米秸秆切成长度小于5cm的小块；放置到管式马弗炉中，在惰性气体的保护下例如以2L/min速率向管式马弗炉内通入氮气，以8℃/min的速度加热至300℃，保温8h，直至马弗炉排气管中无烟释放；冷却至室温，将所得的自然基生物质材料取出并研磨后过70目筛获得小颗粒自然基生物质材料。
向反硝化培养基中加入上述小颗粒自然基生物质材料，其中，碳化自然基生物质材料的加入量与反应器内反应液的质量百分比为0.5％，利用0.1M的NaOH溶液和0.1M的HCl溶液调节培养基PH至7.2；将反硝化培养基高温高压下灭菌15min，曝氮气将反应器内氧气去除，接入脱氮假单胞菌Pseudomonas denitrificans，初始接菌量为OD600＝0.02，30℃下厌氧反应22h，获得体系GⅡ。
对体系GⅡ进行微生物反硝化实验，结果表明，反应结束时(22h)，与对照组相比，反应器内硝氮的去除效率提高了77％，N2O积累量减少94％。
请参阅表1，在一实施例中，自然基生物质原材料选自植物秸秆，例如小麦秸秆，将风干后的玉米秸秆切成长度小于5cm的小块；放置到管式马弗炉中，在惰性气体的保护下例如以2L/min速率向管式马弗炉内通入氮气，以8℃/min的速度加热至300℃，保温8h，直至马弗炉排气管中无烟释放；冷却至室温，将所得的自然基生物质材料取出并研磨后过70目筛获得小颗粒自然基生物质材料。
向反硝化培养基中加入上述自然基生物质材料，其中，自然基生物质材料的加入量与反应器反应液的质量百分比为1％，利用0.1M的NaOH溶液和0.1M的HCl溶液调节培养基PH至7.2；将反硝化培养基高温高压下灭菌15min，曝氮气将反应器内氧气去除，接入脱氮假单胞菌Pseudomonas denitrificans，初始接菌量为OD600＝0.02，30℃下厌氧反应20h，获得体系GⅢ。
对体系GⅢ进行微生物反硝化实验，结果表明，反应结束时(20h)，与对照组相比，反应器内硝氮的去除效率提高了89％，N2O积累量减少99％，且提前2h完成反硝化实验。
请参阅表1，在一实施例中，自然基生物质原材料选自植物秸秆，例如小麦秸秆，将风干后的玉米秸秆切成长度小于5cm的小块；放置到管式马弗炉中，在惰性气体的保护下例如以2L/min速率向管式马弗炉内通入氮气，以8℃/min的速度加热至500℃，保温8h，直至马弗炉排气管中无烟释放；冷却至室温，将所得的自然基生物质材料取出并研磨后过70目筛获得小颗粒自然基生物质材料。
向反硝化培养基中加入上述小颗粒自然基生物质材料，其中，自然基生物质材料的加入量与反应器内反应液的质量百分比为0.1％，利用0.1M的NaOH溶液和0.1M的HCl溶液调节培养基PH至7.2；将反硝化培养基高温高压下灭菌15min，曝氮气将反应器内氧气去除，接入脱氮假单胞菌Pseudomonas denitrificans，初始接菌量为OD600＝0.02，30℃下厌氧反应22h，获得体系KⅠ。
对体系KⅠ进行微生物反硝化实验，结果表明，反应结束时(22h)，与对照组相比，反应器内硝氮的去除效率提高了48％，N2O积累量减少90％。
请参阅表1，在一实施例中，自然基生物质原材料选自植物秸秆，例如小麦秸秆，将风干后的玉米秸秆切成长度小于5cm的小块；放置到管式马弗炉中，在惰性气体的保护下例如以2L/min速率向管式马弗炉内通入氮气，以8℃/min的速度加热至300℃，保温8h，直至马弗炉排气管中无烟释放；冷却至室温，将所得的自然基生物质材料取出并研磨后过70目筛获得小颗粒自然基生物质材料。
向反硝化培养基中加入上述小颗粒自然基生物质材料，其中，自然基生物质材料的加入量与反应器内反应液的质量百分比为0.5％，利用0.1M的NaOH溶液和0.1M的HCl溶液调节培养基PH至7.2；将反硝化培养基高温高压下灭菌15min，曝氮气将反应器内氧气去除，接入脱氮假单胞菌Pseudomonas denitrificans，初始接菌量为OD600＝0.02，30℃下厌氧反应22h，获得体系KⅡ。
对体系KⅡ进行微生物反硝化实验，结果表明，反应结束时(22h)，与对照组相比，反应器内硝氮的去除效率提高了81％，N2O积累量减少99％。
请参阅表1，在一实施例中，自然基生物质原材料选自植物秸秆，例如小麦秸秆，将风干后的玉米秸秆切成长度小于5cm的小块；放置到管式马弗炉中，在惰性气体的保护下例如以2L/min速率向管式马弗炉内通入氮气，以8℃/min的速度加热至300℃，保温8h，直至马弗炉排气管中无烟释放；冷却至室温，将所得的自然基生物质材料取出并研磨后过70目筛获得小颗粒自然基生物质材料。
向反硝化培养基中接入上述小颗粒自然基生物质材料，其中，自然基生物质材料的加入量与反应器内反应液的质量百分比为1％，利用0.1M的NaOH溶液和0.1M的HCl溶液调节培养基PH至7.2；将反硝化培养基高温高压下灭菌15min，曝氮气将反应器内氧气去除，接入脱氮副球菌Paracoccus denitrificans，初始接菌量为OD600＝0.02，30℃下厌氧反应20h，获得体系GⅢ。
对体系GⅢ进行微生物反硝化实验，结果表明，反应结束时(20h)，与对照组相比，反应器内硝氮的去除效率提高了92％，N2O积累量减少99％，且提前2h完成反硝化实验。
表1：本发明一些实施例的数据对比
根据表1及实施例中的数据进行微生物反硝化作用，反应器中硝氮去除效率结果参见附图3，体系AⅠ、AⅡ、AⅢ的硝氮的去除效率相较于对照组分别提高40％、78％、87％；N2O积累量分别减少89％、96％、99％，体系AⅢ在20h内已达到100％；体系DⅠ、DⅡ、DⅢ的硝氮的去除效率相较于对照组分别提高46％、80％、90％；N2O积累量分别减少94％、99％、99％，体系DⅢ在20h内已达到100％；体系KⅠ、KⅡ、KⅢ的硝氮的去除效率相较于对照组分别提高42％、77％、89％；N2O积累量分别减少76％、94％、98％，体系KⅢ在20h内已达到100％；体系GⅠ、GⅡ、GⅢ的硝氮的去除效率相较于对照组分别提高48％、81％、92％；N2O积累量分别减少90％、99％、99％，体系GⅢ在20h内已达到100％。
依据上述实验结果分析得出，自然基生物质材料的加入促进反硝化效率，减少中间产物的积累，且在一定范围内，随着自然基生物质材料的加入量的增加，反硝化效率提高越快。参见图4，在不添加自然基生物质材料时，22小时内硝氮的去除率仅为25％左右，体系GⅠ、GⅡ、GⅢ，随着碳化自然基生物质的加入，硝氮的去除率逐渐增大，当添加量增大至1％时，反硝化效率提高了92％，而且20小时内硝氮的去除率100％。综上，向反硝化反应器中添加自然基生物质材料可使微生物反硝化效率提高40～92％，温室气体N2O减少76～99％。
综上所述，本发明通过向反硝化反应器中加入自然基生物质材料，利用自然基生物质材料为反硝化过程提供碳源，促进微生物反硝化效率，减少温室气体一氧化二氮气体的排放。本发明方法简单，操作方便，节约了除氮成本。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。
此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明，本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (9)
1.一种利用自然基生物质材料促进微生物反硝化的方法，其特征在于，将自然基生物质材料加入到反硝化体系中，所述自然基生物质材料促进微生物反硝化的方法，至少包括以下步骤：
制备自然基生物质材料；
将所述自然基生物质材料加入反硝化体系；
调节所述反硝化体系的运行条件进行反硝化脱氮。
2.根据权利要求1所述的促进微生物反硝化的方法，其特征在于，所述自然基生物质材料的制备方法至少包括以下步骤：
选取自然基生物质原材料；
将所述自然基生物质原材料进行预处理；
将预处理后的原材料进行碳化处理获得自然基生物质材料。
3.根据权利要求2所述的促进微生物反硝化的方法，其特征在于，所述自然基生物质原材料选自动植物废料。
4.根据权利要求3所述的促进微生物反硝化的方法，其特征在于，所述动植物废料包括植物秸秆、种壳及动物粪便中的一种或多种。
5.根据权利要求2所述的促进微生物反硝化的方法，其特征在于，所述预处理包括将所述自然基生物质原材料进行风干处理，并将风干后的原材料切成长度小于5cm的小块。
6.根据权利要求2所述的促进微生物反硝化的方法，其特征在于，所述碳化处理包括：将所述预处理后的自然基生物质原材料放进炉内，在惰性气体保护下以5～10℃/min的升温速率加热至300℃～500℃，保温8～10小时；
冷却至室温；
研磨成颗粒并过70目筛获得自然基生物质材料。
7.根据权利要求1所述的促进微生物反硝化的方法，其特征在于，所述自然基生物质材料的加入量与所述反硝化体系的质量百分比为0.1％～1％。
8.根据权利要求1所述的促进微生物反硝化的方法，其特征在于，所述调节反硝化体系的运行条件包括将所述反硝化体系的PH值控制为7.0～8.0。
9.根据权利要求8所述的促进微生物反硝化的方法，其特征在于，所述调节反硝化体系的运行条件包括将反硝化体系的运行温度调节为15℃～30℃。
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