CN112390379B - 一种污水处理用脱氮碳源及其制备方法 - Google Patents

一种污水处理用脱氮碳源及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种污水处理用脱氮碳源，包括以下重量份的原料：小麦秸秆发酵液95～100份、阻垢剂4.5～5.5份、小分子多元醇2～2.5份。本发明的污水处理用脱氮碳源通过精选原料组成，并优化各原料含量，选择了适当配比的特制的小麦秸秆发酵液、阻垢剂、小分子多元醇，既充分发挥各原料的优点，又相互补充，相互促进，大大提升了产品的质量，制得的污水处理用脱氮碳源作为污水脱氮处理的外加碳源时，用脱氮效果好，总氮去除率高，氨氮去除率几乎达到100%；且还能有效防止结垢，便于设备清洗，对于污水处理具有很大的的经济效益和环保效益。

Description

一种污水处理用脱氮碳源及其制备方法
技术领域
本发明涉及水处理试剂领域，具体涉及一种污水处理用脱氮碳源及其制备方法。
背景技术
目前应用广泛的脱氮工艺一般采用硝化反硝化的联合工艺，一般包含着空间或时间上厌氧、缺氧、好氧三种状态的交替，通过调整和优化三种状态的组合方式及其数量的时空分布以及回流方式、位置而达到高效脱氮的目的。其中在反硝化段脱氮需要大量的有机物。由于我国城市污水实际C/N较低，并且在硝化段避免不了的要消耗一部分碳源，往往在反硝化过程中不能满足反硝化细菌的需要，有机碳源的不足严重影响了污水脱氮除磷效果。目前城市污水处理厂解决碳源不足的方法包一般采用外加碳源的方法。投加的外加碳源有甲醇和乙酸等。甲醇脱氮效率虽高，但本身的毒性会给环境造成潜在的危险；乙醇和乙酸的毒性虽然没有甲醇强，但成本较高。
目前所使用的脱氮碳源还存在以下问题：
1、缺少一种环保，且成本较低的脱氮碳源；
2、脱氮碳源的脱氮效果较差；
3、脱氮碳源的阻垢性能较差，无法满足浊度较高的污水、钙镁离子含量高的污水或COD含量高的污水处理要求。
基于上述情况，本发明提出了一种污水处理用脱氮碳源及其制备方法，可有效解决以上问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种污水处理用脱氮碳源及其制备方法。本发明的污水处理用脱氮碳源通过精选原料组成，并优化各原料含量，选择了适当配比的特制的小麦秸秆发酵液(脱氮效果好，环保性好)、阻垢剂、小分子多元醇，既充分发挥各原料的优点，又相互补充，相互促进，大大提升了产品的质量，制得的污水处理用脱氮碳源作为污水脱氮处理的外加碳源时，用脱氮效果好，总氮去除率高，氨氮去除率几乎达到100％；且还能有效防止结垢，便于设备清洗，对于污水处理具有很大的的经济效益和环保效益。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种污水处理用脱氮碳源，包括以下重量份的原料：
小麦秸秆发酵液95～100份、
阻垢剂4.5～5.5份、
小分子多元醇2～2.5份。
本发明的污水处理用脱氮碳源通过精选原料组成，并优化各原料含量，选择了适当配比的特制的小麦秸秆发酵液、阻垢剂、小分子多元醇，既充分发挥各原料的优点，又相互补充，相互促进，大大提升了产品的质量，制得的污水处理用脱氮碳源作为污水脱氮处理的外加碳源时，用脱氮效果好，总氮去除率高，氨氮去除率几乎达到100％；且还能有效防止结垢，便于设备清洗，对于污水处理具有很大的的经济效益和环保效益。
优选的，所述污水处理用脱氮碳源包括以下重量份的原料：
小麦秸秆发酵液97.5份、
阻垢剂5份、
小分子多元醇2.25份。
优选的，所述小麦秸秆发酵液的制备方法包括如下步骤：
1)将晒干后的小麦秸秆粉粹成粒度大于等于200目的小麦秸秆粉；
2)将所述小麦秸秆粉与自来水按照质量比1：2.5～3的比例投入厌氧发酵容器中，搅拌分散均匀得到发酵原料液；
3)密闭厌氧发酵容器后，对厌氧发酵容器内进行除氧，然后控制发酵温度为37～39℃，加入厌氧发酵菌搅拌分散均匀，添加量为发酵原料液的0.12～0.16wt％，进行厌氧发酵20～24h；
4)然后保持厌氧发酵容器密闭，加入纤维素细菌搅拌分散均匀，添加量为发酵原料液的0.22～0.24wt％，保持发酵温度为36～37℃，继续进行厌氧发酵4～5天，出料，得到所述小麦秸秆发酵液。
优选的，所述厌氧发酵菌为芽孢杆菌、双歧杆菌、乳酸菌和丁酸菌的混合菌种，四者的质量之比为1：(0.8～1.2)：(1.6～2.2)：(0.65～0.75)。
发明人经过大量实验发现：采用小麦秸秆为原料，先采用芽孢杆菌、双歧杆菌、乳酸菌和丁酸菌等进行厌氧发酵，然后加入纤维素细菌继续进行厌氧发酵，前一阶段发酵使小麦秸秆液化，后一阶段补加纤维素细菌使第二阶段的发酵以分解纤维/纤维素主要，从而产生大量小分子羧酸以及乳酸，而很少有蛋白质等释放出来，并通过严格的发酵温度和时间控制，使该特制的小麦秸秆发酵液中，小分子羧酸以及乳酸含量高而总氮含量低，保证了制得的污水处理用脱氮碳源作为污水脱氮处理的外加碳源时，用脱氮效果好，总氮去除率高，氨氮去除率几乎达到100％。
优选的，所述小分子多元醇为季戊四醇。
优选的，所述阻垢剂为马来酸-丙烯酸共聚物和聚环氧琥珀酸的混合物。
优选的，所述马来酸-丙烯酸共聚物和聚环氧琥珀酸的混合物中马来酸-丙烯酸共聚物和聚环氧琥珀酸的的质量之比为1：0.32～0.36。
本发明还提供一种所述的污水处理用脱氮碳源的制备方法，包括下列步骤：
A、分别称取所述污水处理用脱氮碳源的各原料，备用；
B、先将称取的小麦秸秆发酵液和小分子多元醇混合均匀，然后加入阻垢剂混合均匀，得到所述污水处理用脱氮碳源。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明的污水处理用脱氮碳源通过精选原料组成，并优化各原料含量，选择了适当配比的特制的小麦秸秆发酵液、阻垢剂、小分子多元醇，既充分发挥各原料的优点，又相互补充，相互促进，大大提升了产品的质量，制得的污水处理用脱氮碳源作为污水脱氮处理的外加碳源时，用脱氮效果好，总氮去除率高，氨氮去除率几乎达到100％；且还能有效防止结垢，便于设备清洗，对于污水处理具有很大的的经济效益和环保效益。
本发明的污水处理用脱氮碳源中适当比例的小麦秸秆发酵液，该特制的小麦秸秆发酵液优选的，所述小麦秸秆发酵液的制备方法包括如下步骤：
1)将晒干后的小麦秸秆粉粹成粒度大于等于200目的小麦秸秆粉；
2)将所述小麦秸秆粉与自来水按照质量比1：2.5～3的比例投入厌氧发酵容器中，搅拌分散均匀得到发酵原料液；
3)密闭厌氧发酵容器后，对厌氧发酵容器内进行除氧，然后控制发酵温度为37～39℃，加入厌氧发酵菌搅拌分散均匀，添加量为发酵原料液的0.12～0.16wt％，进行厌氧发酵20～24h；
4)然后保持厌氧发酵容器密闭，加入纤维素细菌搅拌分散均匀，添加量为发酵原料液的0.22～0.24wt％，保持发酵温度为36～37℃，继续进行厌氧发酵4～5天，出料，得到所述小麦秸秆发酵液。
优选的，所述厌氧发酵菌为芽孢杆菌、双歧杆菌、乳酸菌和丁酸菌的混合菌种，四者的质量之比为1：(0.8～1.2)：(1.6～2.2)：(0.65～0.75)。
发明人经过大量实验发现：采用小麦秸秆为原料，先采用芽孢杆菌、双歧杆菌、乳酸菌和丁酸菌等进行厌氧发酵，然后加入纤维素细菌继续进行厌氧发酵，前一阶段发酵使小麦秸秆液化，后一阶段补加纤维素细菌使第二阶段的发酵以分解纤维/纤维素主要，从而产生大量小分子羧酸以及乳酸，而很少有蛋白质等释放出来，并通过严格的发酵温度和时间控制，使该特制的小麦秸秆发酵液中，小分子羧酸以及乳酸含量高而总氮含量低，保证了制得的污水处理用脱氮碳源作为污水脱氮处理的外加碳源时，用脱氮效果好，总氮去除率高，氨氮去除率几乎达到100％；
本发明的污水处理用脱氮碳源中适当比例的阻垢剂，优选的，所述阻垢剂为马来酸-丙烯酸共聚物和聚环氧琥珀酸的混合物。优选的，所述马来酸-丙烯酸共聚物和聚环氧琥珀酸的混合物中马来酸-丙烯酸共聚物和聚环氧琥珀酸的的质量之比为1：0.32～0.36。该阻垢剂与本发明的其他组分相互配合，起到良好的协同作用，使制得的污水处理用脱氮碳源作为污水脱氮处理的外加碳源时，还能有效防止结垢，便于设备清洗；
本发明的污水处理用脱氮碳源中适当比例的小分子多元醇，优选的，所述小分子多元醇为季戊四醇。与特制的小麦秸秆发酵液等起到良好的配合作用，使制得的污水处理用脱氮碳源作为污水脱氮处理的外加碳源时，用脱氮效果好，总氮去除率高，氨氮去除率几乎达到100％。
本发明的制备方法工艺简单，操作简便，节省了人力和设备成本。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是不能理解为对本专利的限制。
下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。
实施例1：
一种污水处理用脱氮碳源，包括以下重量份的原料：
小麦秸秆发酵液95～100份、
阻垢剂4.5～5.5份、
小分子多元醇2～2.5份。
优选的，所述污水处理用脱氮碳源包括以下重量份的原料：
小麦秸秆发酵液97.5份、
阻垢剂5份、
小分子多元醇2.25份。
优选的，所述小麦秸秆发酵液的制备方法包括如下步骤：
1)将晒干后的小麦秸秆粉粹成粒度大于等于200目的小麦秸秆粉；
2)将所述小麦秸秆粉与自来水按照质量比1：2.5～3的比例投入厌氧发酵容器中，搅拌分散均匀得到发酵原料液；
3)密闭厌氧发酵容器后，对厌氧发酵容器内进行除氧，然后控制发酵温度为37～39℃，加入厌氧发酵菌搅拌分散均匀，添加量为发酵原料液的0.12～0.16wt％，进行厌氧发酵20～24h；
4)然后保持厌氧发酵容器密闭，加入纤维素细菌搅拌分散均匀，添加量为发酵原料液的0.22～0.24wt％，保持发酵温度为36～37℃，继续进行厌氧发酵4～5天，出料，得到所述小麦秸秆发酵液。
优选的，所述厌氧发酵菌为芽孢杆菌、双歧杆菌、乳酸菌和丁酸菌的混合菌种，四者的质量之比为1：(0.8～1.2)：(1.6～2.2)：(0.65～0.75)。
优选的，所述小分子多元醇为季戊四醇。
优选的，所述阻垢剂为马来酸-丙烯酸共聚物和聚环氧琥珀酸的混合物。
优选的，所述马来酸-丙烯酸共聚物和聚环氧琥珀酸的混合物中马来酸-丙烯酸共聚物和聚环氧琥珀酸的的质量之比为1：0.32～0.36。
本发明还提供一种所述的污水处理用脱氮碳源的制备方法，包括下列步骤：
A、分别称取所述污水处理用脱氮碳源的各原料，备用；
B、先将称取的小麦秸秆发酵液和小分子多元醇混合均匀，然后加入阻垢剂混合均匀，得到所述污水处理用脱氮碳源。
实施例2：
一种污水处理用脱氮碳源，包括以下重量份的原料：
小麦秸秆发酵液95份、
阻垢剂4.5份、
小分子多元醇2份。
在本实施例中，所述小麦秸秆发酵液的制备方法包括如下步骤：
1)将晒干后的小麦秸秆粉粹成粒度大于等于200目的小麦秸秆粉；
2)将所述小麦秸秆粉与自来水按照质量比1：2.5的比例投入厌氧发酵容器中，搅拌分散均匀得到发酵原料液；
3)密闭厌氧发酵容器后，对厌氧发酵容器内进行除氧，然后控制发酵温度为37℃，加入厌氧发酵菌搅拌分散均匀，添加量为发酵原料液的0.16wt％，进行厌氧发酵24h；
4)然后保持厌氧发酵容器密闭，加入纤维素细菌搅拌分散均匀，添加量为发酵原料液的0.24wt％，保持发酵温度为36℃，继续进行厌氧发酵5天，出料，得到所述小麦秸秆发酵液。
在本实施例中，所述厌氧发酵菌为芽孢杆菌、双歧杆菌、乳酸菌和丁酸菌的混合菌种，四者的质量之比为1：0.8：1.6：0.65。
在本实施例中，所述小分子多元醇为季戊四醇。
在本实施例中，所述阻垢剂为马来酸-丙烯酸共聚物和聚环氧琥珀酸的混合物。
在本实施例中，所述马来酸-丙烯酸共聚物和聚环氧琥珀酸的混合物中马来酸-丙烯酸共聚物和聚环氧琥珀酸的的质量之比为1：0.32。
在本实施例中，所述的污水处理用脱氮碳源的制备方法，包括下列步骤：
A、分别称取所述污水处理用脱氮碳源的各原料，备用；
B、先将称取的小麦秸秆发酵液和小分子多元醇混合均匀，然后加入阻垢剂混合均匀，得到所述污水处理用脱氮碳源。
实施例3：
一种污水处理用脱氮碳源，包括以下重量份的原料：
小麦秸秆发酵液100份、
阻垢剂5.5份、
小分子多元醇2.5份。
在本实施例中，所述小麦秸秆发酵液的制备方法包括如下步骤：
1)将晒干后的小麦秸秆粉粹成粒度大于等于200目的小麦秸秆粉；
2)将所述小麦秸秆粉与自来水按照质量比1：3的比例投入厌氧发酵容器中，搅拌分散均匀得到发酵原料液；
3)密闭厌氧发酵容器后，对厌氧发酵容器内进行除氧，然后控制发酵温度为39℃，加入厌氧发酵菌搅拌分散均匀，添加量为发酵原料液的0.12wt％，进行厌氧发酵20h；
4)然后保持厌氧发酵容器密闭，加入纤维素细菌搅拌分散均匀，添加量为发酵原料液的0.22wt％，保持发酵温度为37℃，继续进行厌氧发酵4天，出料，得到所述小麦秸秆发酵液。
在本实施例中，所述厌氧发酵菌为芽孢杆菌、双歧杆菌、乳酸菌和丁酸菌的混合菌种，四者的质量之比为1：0.8：2.2：0.75。
在本实施例中，所述小分子多元醇为季戊四醇。
在本实施例中，所述阻垢剂为马来酸-丙烯酸共聚物和聚环氧琥珀酸的混合物。
在本实施例中，所述马来酸-丙烯酸共聚物和聚环氧琥珀酸的混合物中马来酸-丙烯酸共聚物和聚环氧琥珀酸的的质量之比为1：0.36。
在本实施例中，所述的污水处理用脱氮碳源的制备方法，包括下列步骤：
A、分别称取所述污水处理用脱氮碳源的各原料，备用；
B、先将称取的小麦秸秆发酵液和小分子多元醇混合均匀，然后加入阻垢剂混合均匀，得到所述污水处理用脱氮碳源。
实施例4：
一种污水处理用脱氮碳源，包括以下重量份的原料：
小麦秸秆发酵液97.5份、
阻垢剂5份、
小分子多元醇2.25份。
在本实施例中，所述小麦秸秆发酵液的制备方法包括如下步骤：
1)将晒干后的小麦秸秆粉粹成粒度大于等于200目的小麦秸秆粉；
2)将所述小麦秸秆粉与自来水按照质量比1：2.75的比例投入厌氧发酵容器中，搅拌分散均匀得到发酵原料液；
3)密闭厌氧发酵容器后，对厌氧发酵容器内进行除氧，然后控制发酵温度为38℃，加入厌氧发酵菌搅拌分散均匀，添加量为发酵原料液的0.14wt％，进行厌氧发酵22h；
4)然后保持厌氧发酵容器密闭，加入纤维素细菌搅拌分散均匀，添加量为发酵原料液的0.23wt％，保持发酵温度为36.5℃，继续进行厌氧发酵4.5天，出料，得到所述小麦秸秆发酵液。
在本实施例中，所述厌氧发酵菌为芽孢杆菌、双歧杆菌、乳酸菌和丁酸菌的混合菌种，四者的质量之比为1：1：1.8：0.7。
在本实施例中，所述小分子多元醇为季戊四醇。
在本实施例中，所述阻垢剂为马来酸-丙烯酸共聚物和聚环氧琥珀酸的混合物。
在本实施例中，所述马来酸-丙烯酸共聚物和聚环氧琥珀酸的混合物中马来酸-丙烯酸共聚物和聚环氧琥珀酸的的质量之比为1：0.34。
在本实施例中，所述的污水处理用脱氮碳源的制备方法，包括下列步骤：
A、分别称取所述污水处理用脱氮碳源的各原料，备用；
B、先将称取的小麦秸秆发酵液和小分子多元醇混合均匀，然后加入阻垢剂混合均匀，得到所述污水处理用脱氮碳源。
下面对本发明实施例2至实施例4得到的污水处理用脱氮碳源进行性能测试，测试结果如表1所示：
其中，1号污水处理：1号污水的COD含量为500mg/L，总氮含量为2000mg/L，氨氮含量为200mg/L，电导率含量为25000μS/cm；污水处理用脱氮碳源的添加量2wt％；
2号污水处理：2号污水的COD含量为600mg/L，总氮含量为2500mg/L，氨氮含量为250mg/L，电导率含量为20600μS/cm；污水处理用脱氮碳源的添加量2.3wt％；
3号污水处理：3号污水的COD含量为700mg/L，总氮含量为3000mg/L，氨氮含量为300mg/L，电导率含量为15050μS/cm；污水处理用脱氮碳源的添加量2.8wt％。
表1
Figure BDA0002778881980000111
Figure BDA0002778881980000121
从上表可以看出，本发明的污水处理用脱氮碳源作为污水脱氮处理的外加碳源时，用脱氮效果好，总氮去除率高，氨氮去除率几乎达到100％；且还能有效防止结垢，便于设备清洗，对于污水处理具有很大的的经济效益和环保效益。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种污水处理用脱氮碳源，其特征在于，包括以下重量份的原料：小麦秸秆发酵液95～100份、阻垢剂4.5～5.5份、小分子多元醇2～2.5份；所述小麦秸秆发酵液的制备方法包括如下步骤：将晒干后的小麦秸秆粉碎成粒度大于等于200目的小麦秸秆粉；将所述小麦秸秆粉与自来水按照质量比1：2.5～3的比例投入厌氧发酵容器中，搅拌分散均匀得到发酵原料液；密闭厌氧发酵容器后，对厌氧发酵容器内进行除氧，然后控制发酵温度为37～39℃，加入厌氧发酵菌搅拌分散均匀，添加量为发酵原料液的0.12～0.16wt％，进行厌氧发酵20～24h；然后保持厌氧发酵容器密闭，加入纤维素细菌搅拌分散均匀，添加量为发酵原料液的0.22～0.24wt％，保持发酵温度为36～37℃，继续进行厌氧发酵4～5天，出料，得到所述小麦秸秆发酵液；
所述厌氧发酵菌为芽孢杆菌、双歧杆菌、乳酸菌和丁酸菌的混合菌种，四者的质量之比为1：(0.8～1.2)：(1.6～2.2)：(0.65～0.75)；
所述小分子多元醇为季戊四醇；
所述阻垢剂为马来酸-丙烯酸共聚物和聚环氧琥珀酸的混合物。
2.根据权利要求1所述的污水处理用脱氮碳源，其特征在于，所述污水处理用脱氮碳源包括以下重量份的原料：小麦秸秆发酵液97.5份、阻垢剂5份、小分子多元醇2.25份。
3.根据权利要求1所述的污水处理用脱氮碳源，其特征在于，所述马来酸-丙烯酸共聚物和聚环氧琥珀酸的混合物中马来酸-丙烯酸共聚物和聚环氧琥珀酸的质量之比为1：0.32～0.36。
4.一种如权利要求1至3任一项所述的污水处理用脱氮碳源的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：A、分别称取所述污水处理用脱氮碳源的各原料，备用；B、先将称取的小麦秸秆发酵液和小分子多元醇混合均匀，然后加入阻垢剂混合均匀，得到所述污水处理用脱氮碳源。
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