CN114409066A - 一种反硝化脱氮组合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种反硝化脱氮组合物及其制备方法和应用。本发明的反硝化脱氮组合物包括下述组分：有机酸和/或有机酸盐、醇类、糖类和反硝化菌剂，所述反硝化菌剂为丛毛单胞菌。本发明的反硝化脱氮组合物可以有效避免单一碳源存在的各种问题，且反硝化速率高于单一碳源甲醇，能够实现氮的高效去除。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种反硝化脱氮组合物及其制备方法和应用。
背景技术
微生物反硝化是目前污水处理中应用最为广泛的脱氮方式，其主要原理为：反硝化菌在缺氧条件下以有机物作为电子供体，以硝酸盐氮作为电子受体，将硝酸盐氮还原成氮气。提供电子供体的有机物即为反硝化碳源，同时这部分有机物还能作为细胞生长的底物。
我国污水处理中碳氮比(C/N)较低的问题普遍存在，在污水处理缺氧段投加碳源已成为最常用的脱氮手段。目前常用的外加碳源包括甲醇、乙酸钠、葡萄糖等，均能对脱氮起到促进作用。然而，甲醇属于危化品，运输、储存、使用过程中均存在一定的安全性问题，且微生物对甲醇具有一定的适应期，导致其不能用于应急投加。乙酸钠虽然可被微生物直接利用，用于应急投加，但其价格昂贵，且污泥产量高，间接提高了污泥的处理费用。葡萄糖容易引起丝状菌的大量繁殖，导致污泥膨胀问题的发生。因此，使用单一碳源均存在不同种类的问题，故开发一种脱氮效果好、安全性高、成本较低的复合碳源对于污水处理的反硝化脱氮具有重要意义。
因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种反硝化脱氮组合物及其制备方法和应用，该反硝化脱氮组合物可有效解决/缓解采用甲醇、乙酸钠或葡萄糖作为碳源所带来的问题，且成本低、安全性好、脱氮效果好。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种反硝化脱氮组合物，包括下述组分：有机酸和/或有机酸盐、醇类、糖类和反硝化菌剂，所述反硝化菌剂为丛毛单胞菌。
优选地，所述反硝化菌剂为丛毛单胞菌DB-1，所述丛毛单胞菌DB-1保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC No.16354。
优选地，所述反硝化脱氮组合物包括下述重量百分比的组分：有机酸和/或有机酸盐2％～15％、醇类2％～15％、糖类2％～15％和反硝化菌剂0.5～2％，余量为水。
优选地，所述有机酸和/或有机酸盐为乙酸钠、乙酸、丙酸、甲酸和正丁酸中的至少一种。
优选地，所述醇类为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇和丙三醇中的至少一种。
优选地，所述糖类为葡萄糖、蔗糖和果糖中的至少一种。
优选地，所述反硝化脱氮组合物的pH为6～8。
本发明还提供了如上所述的反硝化脱氮组合物的制备方法，其采用下述技术方案：如上所述的反硝化脱氮组合物的制备方法，包括下述步骤：(1)将所述有机酸和/或有机酸盐加入到水中，搅拌至完全溶解；(2)向步骤(1)所得溶液中加入醇类和糖类，搅拌至完全溶解；(3)向步骤(2)所得溶液中加入反硝化菌剂，即得所述反硝化脱氮组合物。
优选地，步骤(3)中在加入所述反硝化菌剂后，还包括调节pH的步骤。
本发明还提供了一种如上所述的反硝化组合物的应用，其采用下述技术方案：如上所述的反硝化脱氮组合物在污水处理中的应用。
有益效果：本发明的反硝化脱氮组合物可以避免单一碳源存在的各种问题，且反硝化速率高于单一碳源甲醇，能够实现氮的高效去除。
本发明的反硝化脱氮组合物的脱氮效果好、安全性高、成本较低、脱氮速率快。
本发明的反硝化脱氮组合物可使硝酸盐氮在90min内基本完全反应。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明针对目前反硝化脱氮存在的问题，提供一种反硝化脱氮组合物，包括下述组分：有机酸和/或有机酸盐、醇类、糖类和反硝化菌剂，所述反硝化菌剂为丛毛单胞菌。
本发明优选实施例中，所述反硝化菌剂为丛毛单胞菌DB-1，所述丛毛单胞菌DB-1保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC No.16354。
本发明优选实施例中，包括下述重量百分比的组分：有机酸和/或有机酸盐2％～15％(例如2％、5％、8％、12％或15％)、醇类2％～15％(例如2％、5％、8％、12％或15％)、糖类2％～15％(例如2％、5％、8％、12％或15％)和反硝化菌剂0.5～2％(例如0.5％、1％、1.5％或2％)，余量为水。
本发明优选实施例中，所述有机酸和/或有机酸盐为乙酸钠、乙酸、丙酸、甲酸和正丁酸中的至少一种。
本发明优选实施例中，所述醇类为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇和丙三醇中的至少一种。
本发明优选实施例中，所述糖类为葡萄糖、蔗糖和果糖中的至少一种。
本发明优选实施例中，所述反硝化脱氮组合物的pH为6～8(例如，pH为6、7或8)；优选地，所述反硝化脱氮组合物的COD为30～60万mg/L(例如30万mg/L、40万mg/L、50万mg/L或60万mg/L)。
本发明还提供了如上所述的反硝化脱氮组合物的制备方法，其采用下述技术方案：如上所述的反硝化脱氮组合物的制备方法，包括下述步骤：(1)将所述有机酸和/或有机酸盐加入到水中，搅拌至完全溶解；(2)向步骤(1)所得溶液中加入醇类和糖类，搅拌至完全溶解；(3)向步骤(2)所得溶液中加入反硝化菌剂即得所述反硝化脱氮组合物。
本发明优选实施例中，步骤(3)中在加入所述反硝化菌剂后，还包括调节pH的步骤。
本发明还提供了一种如上所述的反硝化脱氮组合物的应用，其采用下述技术方案：如上所述的反硝化脱氮组合物在污水处理中的应用。
实施例1
本实施例的反硝化脱氮组合物包括下述组分：
(1)有机酸(盐)类：乙酸钠13.5％，正丁酸1.5％；
(2)醇类：乙醇2％，丙醇1.5％，乙二醇5.5％；
(3)糖类：葡萄糖2％；
(4)反硝化菌剂：0.5％；
(5)自来水(余量，补足100％)。
本实施例的反硝化脱氮组合物的制备方法，包括下述步骤：将乙酸钠和正丁酸加入到称量好的自来水中，常温条件下搅拌至完全溶解；之后分别加入乙醇、丙醇、乙二醇和葡萄糖，搅拌至完全溶解；最后加入反硝化菌剂，并调节pH值至7，即得本实施例的反硝化脱氮组合物。
实施例2
本实施例的反硝化脱氮组合物包括下述组分：
(1)有机酸(盐)类：乙酸8％；
(2)醇类：正丁醇2％；
(3)糖类：葡萄糖8.5％，果糖1.5％，蔗糖5％；
(4)反硝化菌剂：1％；
(5)自来水(余量，补足100％)。
本实施例的反硝化脱氮组合物的制备方法，包括下述步骤：将乙酸加入到称量好的自来水中，常温条件下搅拌至完全溶解；之后分别加入正丁醇、葡萄糖、果糖和蔗糖，搅拌至完全溶解；最后加入反硝化菌剂，并调节pH值至7，即得本实施例的反硝化脱氮组合物。
实施例3
本实施例的反硝化脱氮组合物包括下述组分：
(1)有机酸(盐)类：丙酸2％；
(2)醇类：甲醇8％，丙三醇3％，异丙醇4％；
(3)糖类：蔗糖2％；
(4)反硝化菌剂：2％；
(5)自来水(余量，补足100％)。
本实施例的反硝化脱氮组合物的制备方法，包括下述步骤：将丙酸加入到称量好的自来水中，常温条件下搅拌至完全溶解；之后分别加入甲醇、丙三醇、异丙醇和蔗糖，搅拌至完全溶解；最后加入反硝化菌剂，并调节pH值至7，即得本实施例的反硝化脱氮组合物。
实施例4
本实施例的反硝化脱氮组合物包括下述组分：
(1)有机酸(盐)类：乙酸钠8％；
(2)醇类：乙醇3.5％，丙三醇2.5％，正丁醇2％；
(3)糖类：葡萄糖8％；
(4)反硝化菌剂：0.5％；
(5)自来水(余量，补足100％)。
本实施例的反硝化脱氮组合物的制备方法，包括下述步骤：将乙酸钠加入到称量好的自来水中，常温条件下搅拌至完全溶解；之后分别加入乙醇、丙三醇、正丁醇和葡萄糖，搅拌至完全溶解；最后加入反硝化菌剂，并调节pH值至7，即得本实施例的反硝化脱氮组合物。
实施例5
本实施例的反硝化脱氮组合物包括下述组分：
(1)有机酸(盐)类：乙酸钠8％；
(2)醇类：乙醇3.5％，丙三醇2.5％，正丁醇2％；
(3)糖类：葡萄糖8％；
(4)反硝化菌剂：1.5％；
(5)自来水(余量，补足100％)。
本实施例的反硝化脱氮组合物的制备方法，包括下述步骤：将乙酸钠加入到称量好的自来水中，常温条件下搅拌至完全溶解；之后分别加入乙醇、丙三醇、正丁醇和葡萄糖，搅拌至完全溶解；最后加入反硝化菌剂，并调节pH值至7，即得本实施例的反硝化脱氮组合物。
实施例6
与实施例5的区别仅在于，所采用的反硝化菌剂的用量为2％；
本实施例的反硝化脱氮组合物包括下述组分：
(1)有机酸(盐)类：乙酸钠8％；
(2)醇类：乙醇3.5％，丙三醇2.5％，正丁醇2％；
(3)糖类：葡萄糖8％；
(4)反硝化菌剂：2％；
(5)自来水(余量，补足100％)。
本实施例的反硝化脱氮组合物的制备方法，包括下述步骤：将乙酸钠加入到称量好的自来水中，常温条件下搅拌至完全溶解；之后分别加入乙醇、丙三醇、正丁醇和葡萄糖，搅拌至完全溶解；最后加入反硝化菌剂，并调节pH值至7，即得本实施例的反硝化脱氮组合物。
实施例7
与实施例5的区别仅在于，所采用的反硝化菌剂的用量为1％；
本实施例的反硝化脱氮组合物包括下述组分：
(1)有机酸(盐)类：乙酸钠8％；
(2)醇类：乙醇3.5％，丙三醇2.5％，正丁醇2％；
(3)糖类：葡萄糖8％；
(4)反硝化菌剂：1％；
(5)自来水(余量，补足100％)。
本实施例的反硝化脱氮组合物的制备方法，包括下述步骤：将乙酸钠加入到称量好的自来水中，常温条件下搅拌至完全溶解；之后分别加入乙醇、丙三醇、正丁醇和葡萄糖，搅拌至完全溶解；最后加入反硝化菌剂，并调节pH值至7，即得本实施例的反硝化脱氮组合物。
对比例
仅以甲醇为碳源；
制备方法如下：将甲醇加入到自来水中，搅拌至完全溶解，并调节pH值至7。
实验例
测定本发明的反硝化脱氮组合物和甲醇的反硝化速率：进行实验的挥发性污泥浓度为3500mg/L，按照碳氮比(COD/NO3 -)为5进行碳源投加，测定不同反应时间的硝酸盐氮浓度，测定结果如下表1所示；
计算的反硝化速率如表2所示(反硝化速率＝(硝酸盐氮初始浓度-硝酸盐氮剩余浓度)/(反应时间×挥发性污泥浓度)，本发明中硝酸盐氮完全反应，所以剩余浓度均为0mg/L)：
表1不同反应时间下的硝酸盐氮浓度(mg/L)
表2反硝化速率测定结果
由上表1-2可知，不同组成复合碳源的反硝化速率略有差异，但均显著高于单一碳源甲醇；此外，根据实施例4-7，提高反硝化菌剂的比例，能够一定程度上提升反硝化速率。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种反硝化脱氮组合物，其特征在于，包括下述组分：有机酸和/或有机酸盐、醇类、糖类和反硝化菌剂，所述反硝化菌剂为丛毛单胞菌。
2.根据权利要求1所述的反硝化脱氮组合物，其特征在于，所述反硝化菌剂为丛毛单胞菌DB-1，所述丛毛单胞菌DB-1保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCC No.16354。
3.根据权利要求1所述的反硝化脱氮组合物，其特征在于，所述反硝化脱氮组合物包括下述重量百分比的组分：有机酸和/或有机酸盐2％～15％、醇类2％～15％、糖类2％～15％和反硝化菌剂0.5～2％，余量为水。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的反硝化脱氮组合物，其特征在于，所述有机酸和/或有机酸盐为乙酸钠、乙酸、丙酸、甲酸和正丁酸中的至少一种。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的反硝化脱氮组合物，其特征在于，所述醇类为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇和丙三醇中的至少一种。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的反硝化脱氮组合物，其特征在于，所述糖类为葡萄糖、蔗糖和果糖中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的反硝化脱氮组合物，其特征在于，所述反硝化脱氮组合物的pH为6～8。
8.根据权利要求1-7任一项所述的反硝化脱氮组合物的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)将所述有机酸和/或有机酸盐加入到水中，搅拌至完全溶解；(2)向步骤(1)所得溶液中加入醇类和糖类，搅拌至完全溶解；(3)向步骤(2)所得溶液中加入反硝化菌剂，即得所述反硝化脱氮组合物。
9.根据权利要求8所述的反硝化脱氮组合物的制备方法，其特征在于，步骤(3)中在加入所述反硝化菌剂后，还包括调节pH的步骤。
10.一种如权利要求1-7任一项所述的反硝化脱氮组合物在污水处理中的应用。
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