CN112028256B - 一种酶化除磷剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种酶化除磷剂，酶化除磷剂包括生物酶除磷剂和化学除磷剂，且生物酶除磷剂和化学除磷剂的重量比为1：8～10；所述生物酶除磷剂包括如下重量份的原料：微生物酶25～40份、微生物益生剂10～15份，所述微生物酶为磷酸转移酶和微生物蛋白酶；所述化学除磷剂包括如下重量份的原料：聚合铁盐25～45份、聚合铝盐15～25份、硅钙渣3～8份。本发明通过将生物酶除磷剂和化学除磷剂按照一定的比例复合，既降低了金属盐对微生物产生的不良影响，又避免了在厌氧条件下除磷效率降低的可能性，两者相互协同，以进一步提高除磷效果，减少加药量和金属盐的用量。本发明还提供了该酶化除磷剂的制备方法。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种酶化除磷剂及其制备方法。
背景技术
随着工农业的发展和人口的增长，中国化肥、农药、含磷洗涤剂的生产量和消费量迅猛增长，水污染所致的水体富营养化日趋严重，水体富营养化已危害农业、渔业、旅游业等诸多行业，也对饮水卫生和食品安全构成了巨大的威胁。引起水体富营养化的主要营养成分包括有机碳、氮、磷、钾等，污水中有机碳经一般的生物处理后可基本去除，氮、磷之外的其他成分的含量相对于富营养化发生过程中的需求量极低，不会成为富营养化的限制因子，因此，引起藻类大量繁殖的主要因子是氮和磷。磷是造成水体富营养化的重要因子，受磷污染的水体，藻类大量繁殖，藻体死亡后分解会使水体产生霉味和臭味，许多种类还会产生毒素，并通过食物链影响人类的健康，所以降低污水中的磷含量具有重要的意义。
目前污水处理中的除磷方法主要有三大类：化学法除磷、生物法除磷及人工湿地除磷。化学法除磷包括化学沉淀、离子交换、反渗透等方法，化学沉淀法应用最广，生物法除磷和人工湿地除磷因处理费用太高而难以使用。目前市面上商品化学除磷剂主要为铝离子除磷剂，如聚合氯化铝，但铝离子除磷剂的除磷效果较差，采用其去除污水中的磷时往往需要加入大量的药剂，成本高，处理后的达标废水中往往含有一定量的铝离子，会对人体或水生生物造成一定程度的不良影响。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，本发明第一方面的目的在于，提出一种酶化除磷剂，该酶化除磷剂除磷效果好、加药量少，解决现有除磷剂除磷效果差和加药量多的技术问题；本发明第二方面的目的在于，提出一种酶化除磷剂的制备方法，该制备方法生产工艺简单、节能环保、生产成本低廉，适宜于工业化大规模生产。
为达到上述技术目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种酶化除磷剂，所述酶化除磷剂包括生物酶除磷剂和化学除磷剂，且所述生物酶除磷剂和所述化学除磷剂的重量比为1：8～10，其中：
所述生物酶除磷剂包括如下重量份的原料：微生物酶25～40份、微生物益生剂10～15份，所述微生物酶为磷酸转移酶和微生物蛋白酶；
所述化学除磷剂包括如下重量份的原料：聚合铁盐25～45份、聚合铝盐15～25份、硅钙渣3～8份。
第二方面，本发明提供了一种酶化除磷剂的制备方法，包括如下步骤：
按重量份备料；
将微生物酶和微生物益生剂混合均匀，得到生物酶除磷剂；将聚合铁盐、聚合铝盐、硅钙渣混合均匀，得到化学除磷剂；将生物酶除磷剂和化学除磷剂按照重量比为1：8～10混合均匀，静置后，得到酶化除磷剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
1、本发明提供的酶化除磷剂，其由生物酶除磷剂和化学除磷剂复合，生物酶除磷剂中的微生物酶一方面可在磷酸转移酶的作用下促进水中磷酸盐的转移，利于聚磷菌在有氧条件下聚集、吸收污水中的磷，最大程度的发挥聚磷菌的吸磷效果，另一方面对于污水中存在的毒性物质，微生物蛋白酶可增强微生物对污水毒性的耐受能力，保持污水中微生物的活性；微生物益生剂可以提供聚磷菌生长所需要的营养成分，保持聚磷菌的生物活性，并促进聚磷菌的生长繁殖；化学除磷剂中的聚合铁盐和聚合铝盐与污水中的磷发生化学反应产生沉淀，进一步降低污水中磷的浓度，硅钙渣具有空间网络骨架结构和较大的比表面积，能大量吸附铁盐和铝盐，又能负载微生物酶和聚磷菌，其负载的物质吸收污水中的磷或与污水中的磷反应后，硅钙渣携带含磷污泥沉降至池底，通过生物反应池的排泥直接将污水中的磷排出水体。本发明中通过将生物酶除磷剂和化学除磷剂按照一定的比例复合，既降低了金属盐对聚磷菌产生的不良影响，又避免了在厌氧条件下除磷效率降低的可能性，两者相互协同，以进一步提高除磷效果，减少加药量和金属盐的用量；
2、本发明提供的酶化除磷剂能直接投放到生物反应池中，投药方式灵活，加药量少，且其对污水中的磷具有很好的去除效果，很好的解决了因进水浓度过高或有工业废水的掺入而导致出水磷不达标的问题；
3、本发明提供的酶化除磷剂的制备工艺简单，节能环保，生产成本低廉，适宜于工业化大规模生产。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的实施例提供了一种酶化除磷剂，该酶化除磷剂包括生物酶除磷剂和化学除磷剂，且生物酶除磷剂和化学除磷剂的重量比为1：8～10，其中：
生物酶除磷剂包括如下重量份的原料：微生物酶25～40份、微生物益生剂10～15份，所述微生物酶为磷酸转移酶和微生物蛋白酶；
化学除磷剂包括如下重量份的原料：聚合铁盐25～45份、聚合铝盐15～25份、硅钙渣3～8份。
本发明中的微生物酶一方面可在磷酸转移酶的作用下促进水中磷酸盐的转移，利于聚磷菌在有氧条件下聚集、吸收污水中的磷，最大程度的发挥聚磷菌的吸磷效果，另一方面对于污水中存在的毒性物质，微生物蛋白酶可增强微生物对污水毒性的耐受能力，保持污水中微生物的活性；微生物益生剂可以提供聚磷菌生长所需要的营养成分，保持聚磷菌的生物活性，并促进聚磷菌的生长繁殖；化学除磷剂中的聚合铁盐和聚合铝盐与污水中的磷发生化学反应产生沉淀，进一步降低污水中磷的浓度，硅钙渣具有空间网络骨架结构和较大的比表面积，能大量吸附铁盐和铝盐，又能负载微生物酶和聚磷菌，其负载的物质吸收污水中的磷或与污水中的磷反应后，硅钙渣携带含磷污泥沉降至池底，通过生物反应池的排泥直接将污水中的磷排出水体。本发明中通过将生物酶除磷剂和化学除磷剂按照一定的比例复合，既降低了金属盐对聚磷菌产生的不良影响，又避免了在厌氧条件下除磷效率降低的可能性，两者相互协同，以进一步提高除磷效果，减少加药量和金属盐的用量。
为了进一步提高该酶化除磷剂的除磷效果，该酶化除磷剂中生物酶除磷剂和化学除磷剂的重量比为1：8，其中：生物酶除磷剂包括如下重量份的原料：微生物酶25份、微生物益生剂10份；化学除磷剂包括如下重量份的原料聚合铁盐25份、聚合铝盐15份、硅钙渣5份。
为了进一步增强聚磷菌和微生物的活性，进一步提高除磷效果，在本发明的一些优选实施例中，微生物酶中磷酸转移酶和微生物蛋白酶的重量比3～5：1。
为了给予聚磷菌更充足的营养和良好的生长环境，促进聚磷菌更好的生长，在本发明的一些优选实施例中，微生物酶和微生物益生剂的重量比2：1。
在本发明的实施例中，微生物益生剂为寡糖、维生素、有机酸中的一种或几种，例如：寡糖和维生素，寡糖和有机酸，维生素和有机酸，但不限于所列举的组合，其它未列举的单一物质或组合同样适用。需要说明的是，本领域的技术人员可以根据实际情况选择合适的组合，本发明对此不作进一步的限定。寡糖、维生素、有机酸的具体种类本领域技术人员可以根据实际需要选择，例如：寡糖可以选择低聚果糖、低聚半乳糖或低聚木糖等，有机酸可以选择甲酸、乙酸或柠檬酸等，维生素可以选择维生素C、维生素B2、维生素B12、维生素D或β-胡萝卜素等，本发明对此不作进一步的限定。
为了给予聚磷菌更充足的营养，促进聚磷菌更好的生长，在本发明的一些优选实施方式中，微生物益生剂为寡糖、维生素、有机酸按重量比为1：0.3～0.5：0.8～1混合所得。
为了使硅钙渣能更好的悬浮于分散在水体中，进一步增大硅钙渣的比表面积，提高其吸附能力，使其能更好的与污泥絮体生成沉淀，进而使其负载的聚合铁盐、聚合铝盐、生物酶和聚磷菌与污泥中的磷发生反应，在本发明的一些优选实施例中，硅钙渣颗粒的粒度小于200目，例如：300目、400目等，但不限于所列举的数值，该数值范围内其它未列举的数值同样适用。
在本发明的实施例中，聚合铁盐可以为聚合氯化铁、聚合硫酸铁等聚合铁盐，聚合铝盐为聚合氯化铝、聚合硫酸铝等聚合铝盐，本领域的技术人员可以根据实际情况选择具体种类的聚合铁盐和聚合铝盐，本发明对此不作进一步的限定。
本发明的实施例提供了一种酶化除磷剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按重量份备料；
(2)将微生物酶和微生物益生剂混合均匀，得到生物酶除磷剂；将聚合铁盐、聚合铝盐、硅钙渣混合均匀，得到化学除磷剂；将生物酶除磷剂和化学除磷剂按照重量比为1：8～10混合均匀，静置后，得到酶化除磷剂。
为了使硅钙渣更充分的吸附和负载微生物酶、微生物益生剂、聚合铁盐和聚合铝盐，在本发明的一些优选实施例中，生物酶除磷剂和化学除磷剂混合均匀后，静置4～8h。
在本发明的实施例中，制备生物酶除磷剂、化学除磷剂和酶化除磷剂时，采用机械搅拌混合均匀，本领域技术人员可以根据实际情况调整搅拌速率，只要能制备得到均匀混合的生物酶除磷剂、化学除磷剂和酶化除磷剂即可，本发明对此不作进一步的限定。
本发明的实施例提供的酶化除磷剂在使用时，使用者可以根据污水中总磷的量及要去除磷的浓度对酶化除磷剂的使用量进行调整，但一般该酶化除磷剂在污水中的加入量不超过100mg/L，具体使用量使用者可以根据污水的情况进行调整。
为了对本发明进行进一步详细说明，下面将结合具体实施例对本发明进行进一步说明。本发明中的实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；本发明中的实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均为市场购买所得。
实施例1：
本发明的实施例1提供了一种酶化除磷剂，该酶化除磷剂包括生物酶除磷剂和化学除磷剂，且生物酶除磷剂和化学除磷剂的重量比为1：8，其中：
生物酶除磷剂包括如下重量份的原料：微生物酶25份、微生物益生剂10份；微生物酶中磷酸转移酶和微生物蛋白酶的重量比为3：1，微生物益生剂为寡糖、维生素、有机酸按重量比为1：0.5：1混合所得；
化学除磷剂包括如下重量份的原料：聚合铁盐25份、聚合铝盐15份、硅钙渣5份。
该酶化除磷剂采用如下方法制备得到：
(1)按重量份备料；
(2)将微生物酶、微生物益生剂混合均匀，得到生物酶除磷剂；将聚合铁盐和聚合铝盐配制成溶液，向聚合铁盐溶液和聚合铝盐溶液中加入硅钙渣，搅拌混合均匀，得到化学除磷剂；将生物酶除磷剂和化学除磷剂按照重量比为1：8混合均匀，静置8h，得到酶化除磷剂。
实施例2：
本发明的实施例2提供了一种酶化除磷剂，该酶化除磷剂包括生物酶除磷剂和化学除磷剂，且生物酶除磷剂和化学除磷剂的重量比为1：10，其中：
生物酶除磷剂包括如下重量份的原料：微生物酶40份、微生物益生剂15份；微生物酶中磷酸转移酶和微生物蛋白酶的重量比为5：1，微生物益生剂为寡糖、维生素、有机酸按重量比为为1：0.3：0.8混合所得；
化学除磷剂包括如下重量份的原料：聚合铁盐35份、聚合铝盐25份、硅钙渣8份。
该酶化除磷剂的制备方法与实施例1相同，区别在于，生物酶除磷剂和化学除磷剂按照重量比为1：10混合均匀，静置6h。
实施例3：
本发明的实施例3提供了一种酶化除磷剂，该酶化除磷剂包括生物酶除磷剂和化学除磷剂，且生物酶除磷剂和化学除磷剂的重量比为1：9，其中：
生物酶除磷剂包括如下重量份的原料：微生物酶40份、微生物益生剂15份；微生物酶中磷酸转移酶和微生物蛋白酶的重量比为4：1，微生物益生剂为寡糖、维生素、有机酸按重量比为为1：0.4：0.9混合所得；
化学除磷剂包括如下重量份的原料：聚合铁盐45份、聚合铝盐18份、硅钙渣6份。
该酶化除磷剂的制备方法与实施例1相同，区别在于，生物酶除磷剂和化学除磷剂按照重量比为1：9混合均匀，静置4h。
比较例1：
本发明的比较例1提供了一种生物酶除磷剂，该生物酶除磷剂包括如下重量份的原料：微生物酶25份、微生物益生剂10份；微生物酶中磷酸转移酶和微生物蛋白酶的重量比为3：1，微生物益生剂为寡糖、维生素、有机酸按重量比为1：0.5：1混合所得。
该生物酶除磷剂的制备方法为将微生物酶、微生物益生剂混合均匀，即可。
比较例2：
本发明的比较例2提供了一种化学除磷剂，该化学除磷剂包括如下重量份的原料：聚合铁盐25份、聚合铝盐15、硅钙渣10份。
该化学除磷剂的制备方法为将聚合铁盐、聚合铝盐、硅钙渣混合均匀，即可。
为了进一步验证上述各种除磷剂的除磷效果，取一定量的含有部分工业废水的生活污水均分成5组进行小试，分别向每组生活污水中加入20mg/L实施例1～3以及比较例1～2中制得的除磷剂，反应器中活性污泥浓度保持在2500mg/L左右，分别进行曝气3h、搅拌2h、静置1h的循环反应，每隔两个小时取一次出水，12小时取混合样检测，并对检测结果进行分析，得到如表1所示的结果。
表1除磷剂的除磷效果比较表
由表1可知，实施例1～3中的酶化除磷剂的总磷去除率优于比较例1和比较例2中的生物酶除磷剂和化学除磷剂，其中，实施例1的总磷去除率最佳，达到92.47％。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种酶化除磷剂，其特征在于，所述酶化除磷剂包括生物酶除磷剂和化学除磷剂，且所述生物酶除磷剂和所述化学除磷剂的重量比为1：8～10，其中：
所述生物酶除磷剂包括如下重量份的原料：微生物酶25～40份、微生物益生剂10～15份，所述微生物酶为磷酸转移酶和微生物蛋白酶；
所述化学除磷剂包括如下重量份的原料：聚合铁盐25～45份、聚合铝盐15～25份、硅钙渣3～8份。
2.根据权利要求1所述的酶化除磷剂，其特征在于，所述酶化除磷剂中生物酶除磷剂和化学除磷剂的重量比为1：8；所述生物酶除磷剂包括如下重量份的原料：微生物酶25份、微生物益生剂10份；所述化学除磷剂包括如下重量份的原料：聚合铁盐25份、聚合铝盐15份、硅钙渣5份。
3.根据权利要求1所述的酶化除磷剂，其特征在于，所述微生物酶中磷酸转移酶和微生物蛋白酶的重量比为3～5：1。
4.根据权利要求1所述的酶化除磷剂，其特征在于，所述微生物酶和微生物益生剂的重量比2：1。
5.根据权利要求1所述的酶化除磷剂，其特征在于，所述微生物益生剂为寡糖、维生素、有机酸中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的酶化除磷剂，其特征在于，所述微生物益生剂为寡糖、维生素、有机酸按重量比为1：0.3～0.5：0.8～1混合所得。
7.根据权利要求1所述的酶化除磷剂，其特征在于，所述硅钙渣颗粒的粒度小于200目。
8.一种如权利要求1、3～7任一项所述的酶化除磷剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按重量份备料；
将微生物酶和微生物益生剂混合均匀，得到生物酶除磷剂；将聚合铁盐、聚合铝盐、硅钙渣混合均匀，得到化学除磷剂；将生物酶除磷剂和化学除磷剂按照重量比为1：8～10混合均匀，静置后，得到酶化除磷剂。
9.根据权利要求8所述的酶化除磷剂的制备方法，其特征在于，所述生物酶除磷剂和所述化学除磷剂混合均匀后，静置4～8h。
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