CN115159676B - 用于脱氮处理的生物滤料及其制备方法、污水处理剂 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于污水处理的脱氮生物滤料及其制备方法、污水处理剂。本申请的制备方法包括：将铁粉、硫磺、石墨和粉煤灰加入水中混合配制为第一浆料；将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二醇和过硫酸铵加入第一浆料并搅拌发泡，获得第二浆料；向模具中倾注第二浆料，进行第一次静置，将含有脱氮菌和碳源的泡沫芯材浸没入第二浆料中，进行第二次静置，脱模，获得脱氮生物滤料；其中，脱氮菌为异养反硝化菌，碳源包括：海藻糖、脂肪酸聚甘油酯、黄原胶、琼脂和淀粉，泡沫芯材为聚氨酯泡沫。本申请的制备方法获得的脱氮生物滤料能够为异养反硝化菌提供充足均衡的营养。

Description

用于脱氮处理的生物滤料及其制备方法、污水处理剂

技术领域

本申请属于污水处理的技术领域，具体涉及一种用于脱氮处理的生物滤料及其制备方法、污水处理剂。

背景技术

近年来，随着民众生活水平的进步和工业化水平的提高，生活和工业污水中含氮污染物(例如硝酸盐)的含量均明显升高。因此，如何对含氮污水进行处理，是本领域技术人员面对的重要技术问题。

现有技术中对含氮污水的处理方式主要包括理化法和生物法。其中，理化法主要是指通过折点氧化法、空气气提或蒸汽汽提法、选择性离子交换法等方法对污水进行物理及化学处理。生物法则是利用废水中的微生物(例如硝化细菌以及硝化细菌)，通过将氮化合物氧化转化为硝酸盐(硝化阶段)，然后在缺氧条件下，利用废水中的反硝化细菌，将硝酸盐还原成气态氮，及其他最终气体产物，并释放到大气中(反硝化阶段)。

其中，反硝化处理主要包括异养反硝化处理或自养反硝化处理。对于通过异养反硝化反应实现脱氮的微生物(通常为厌氧菌)，其需要以有机碳源 (例如葡萄糖)作为电子供体，通过生物还原作用将硝酸盐还原为氮气。因此，对于低碳氮比的污水，通常需要额外添加有机碳源，来实现对低碳氮比污水的有效处理。

在实际使用过程中，为了提高污水处理效率，硝化细菌和反硝化细菌通常需要配合使用。例如，授权公告号为CN112266074B的中国专利公开了一种镁盐改性生物质炭强化异养硝化-好氧反硝化菌株脱氮的方法，其该方法包括如下步骤：配制异养硝化-好氧反硝化富集培养基，将筛选分离得到的异养硝化-好氧反硝化菌株接种至所得富集培养基中，进行富集培养，并用无菌水稀释，得异养硝化-好氧反硝化菌液；调节氨氮废水的pH值至7.0～10.0，然后将异养硝化-好氧反硝化菌液和镁盐改性生物质炭材料加入氨氮废水中，在一定温度和转速条件下进行脱氮处理。其中，异养硝化-好氧反硝化菌株为黄褐假单胞菌或摩氏假单胞菌。

此外，在反硝化处理的过程中，异养反硝化细菌和自养反硝化细菌也经常被配合使用。例如，授权公告号为CN111362405B的中国专利公开了一种自养异养协同生物反硝化法脱氮用材料，其由含硫物质、农林废弃物有机物和矿物粘合剂组成；其制备方法包括以下步骤：取含硫物质、农林废弃物有机物混匀；向所得混合物中添加矿物粘合剂，混匀得到混合料；使用机械造粒机将混合料进行造粒，得固体材料；将固体材料进行热处理，热处理结束后于干燥环境中冷却至室温，即得自养异养协同生物反硝化法脱氮用材料。

需要说明的是，异养反硝化细菌需要附着或栖息在适宜且营养充足的载体之上，以保证微生物能够顺利地栖息、繁殖和发挥作用。因此，提供适宜的生物滤料载体，是保证异养反硝化细的污水处理效果的关键。

发明内容

本申请旨在提供一种用于脱氮处理的生物滤料及其制备方法、污水处理剂。

本申请提供了一种用于污水处理的脱氮生物滤料的制备方法，包括：

S110、按铁粉：硫磺：石墨：粉煤灰：水＝(6-8)：(6-8)：(12-14)： (14-16)：100的质量比，将铁粉、硫磺、石墨和粉煤灰加入水中混合配制为第一浆料；

S120、按脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠：十二醇：过硫酸铵：第一浆料＝(2-4)： (2-4)：(2-4)：100的质量比，将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二醇和过硫酸铵加入第一浆料并搅拌发泡，获得第二浆料；

S130、向模具中倾注第二浆料，进行第一次静置，将含有脱氮菌和碳源的泡沫芯材浸没入第二浆料中，进行第二次静置，脱模，获得脱氮生物滤料；

其中，脱氮菌为异养反硝化菌，碳源包括：海藻糖、脂肪酸聚甘油酯、黄原胶、琼脂和淀粉，泡沫芯材为聚氨酯泡沫。

进一步地，在步骤S120中，搅拌发泡的搅拌转速为1600r/min-1800 r/min，搅拌时间为10min-15min。

进一步地，在步骤S130中，第一次静置的时间为5min-10min，第二次静置的时间为20min-30min。

进一步地，泡沫芯材通过如下步骤制备：

S210、将环氧丙烷、氢氧化钠、蓖麻油磷酸酯、山梨醇酐单油酸酯和淀粉在水中混合并超声乳化，获得第一混合物；

S220、对第一混合物进行冷等离子体处理和水解处理，获得第二混合物；

S230、将海藻糖、脂肪酸聚甘油酯、黄原胶、异养反硝化脱氮菌和琼脂加入第二混合物并混合均匀，获得第三混合物；

S240、将三氧化二铝、十二烷基苯磺酸钠、葡甘露胶、聚丙烯酰胺和聚氨酯在水中混合均匀并通气搅拌发泡，获得泡沫弹性体；

S250、将泡沫弹性体浸入第三混合物和水的混合物中，反复挤压搅拌后烘干并分割为块状，获得泡沫芯材。

进一步地，步骤S230具体包括：

按海藻糖：脂肪酸聚甘油酯：黄原胶：异养反硝化脱氮菌：琼脂：第二混合物＝(2-4)：(2-4)：(4-8)：(12-16)：(12-16)：100的质量比，将海藻糖、脂肪酸聚甘油酯、黄原胶、异养反硝化脱氮菌和琼脂加入第二混合物并混合均匀，获得第三混合物。

进一步地，步骤S240具体包括：

按三氧化二铝：十二烷基苯磺酸钠：葡甘露胶：聚丙烯酰胺：聚氨酯：水＝(2-4)：(4-6)：(4-6)：(20-25)：(40-60)：100的质量比，将三氧化二铝、十二烷基苯磺酸钠、葡甘露胶、聚丙烯酰胺和聚氨酯在水中混合均匀，通入氮气并持续搅拌，静置，反复水洗，获得泡沫弹性体。

进一步地，在步骤S240中，通入氮气的流速为0.1L/min-0.2L/min，搅拌的时间为20min至40min，静置的时间1h至2h。

进一步地，步骤S250具体包括：

按泡沫弹性体：第三混合物：水＝(15-20)：(50-60)：100的质量比，将泡沫弹性体浸入第三混合物和水的混合物中，反复挤压搅拌后烘干并分割为块状，获得泡沫芯材。

本申请还提供了一种用于污水处理的脱氮生物滤料，脱氮生物滤料采用如上述任一技术方案的制备方法获得。

本申请还提供了一种污水处理剂，污水处理剂包括如上述任一技术方案的脱氮生物滤料。

本申请的有益效果为：铁粉和硫磺分别为异养反硝化菌提供铁类营养物质和硫类营养物质。石墨作为异养反硝化菌的无机碳源。粉煤灰则含有硅、铝、钙、镁、钠、钾的氧化物以及一些微量元素。异养反硝化菌的碳源包括：海藻糖、脂肪酸聚甘油酯、黄原胶、琼脂和淀粉。以上物质为有机碳源。上述物质能够为异养反硝化菌提供充足均衡的营养。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

具体实施方式

下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

对于异养反硝化菌而言，其在发挥污水处理功效过程中所需要的营养物质主要包括：碳、硫、铁以及其他的微量元素。其中，碳类营养物质的来源可以包括淀粉、葡萄糖、壳聚糖等有机化合物，也可以包括碳粉、石墨等无机物质。硫类营养物质的来源通常为硫磺，铁类营养物质的来源通常为铁粉或铁矿。

在碳、硫、铁三类主要营养物质中，碳类营养物质来源可以为有机物或无机物，有机碳源更易吸收但缓释性能和长效性能不够理想，容易随水流失。无机碳源的缓释性能和长效性能较好，不易随水流失，但比较不易被吸收利用。硫、铁类营养物质来源则通常为无机物。

鉴于碳、硫、铁三类主要营养物质的来源并不相同，异养反硝化菌对上述三类主要营养物质的需求量也存在较大差异，并且不同种类的营养源的理化性能、形态、流失分解速率亦存在着较大差异，因此，如何配制适宜的营养源，以期为异养反硝化菌提高充足且均衡的营养，一直是本领域亟待解决的技术问题。

为此，本申请实施例提供了一种用于污水处理的脱氮生物滤料的制备方法，其发明目的在于为异养反硝化菌提供适宜且营养充足均衡的栖息载体。

本申请实施例提供的脱氮生物滤料的制备方法包括：

S110、按铁粉：硫磺：石墨：粉煤灰：水＝(6-8)：(6-8)：(12-14)： (14-16)：100的质量比，将铁粉、硫磺、石墨和粉煤灰加入水中混合配制为第一浆料；

S120、按脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠：十二醇：过硫酸铵：第一浆料＝(2-4)： (2-4)：(2-4)：100的质量比，将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二醇和过硫酸铵加入第一浆料并搅拌发泡，获得第二浆料；

S130、向模具中倾注第二浆料，进行第一次静置，将含有脱氮菌和碳源的泡沫芯材浸没入第二浆料中，进行第二次静置，脱模，获得脱氮生物滤料。

以上铁粉、硫磺、石墨、粉煤灰、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二醇和过硫酸铵均可通过商业采购途径获得。

步骤S120的搅拌可以为机械搅拌或磁力搅拌或超声搅拌。可以理解，步骤S120中搅拌的目的是使得原料发泡，以形成无机泡沫材料。高速搅拌有助于泡沫的大量和快速形成。优选地，在步骤S120中，搅拌发泡的搅拌转速为1600r/min-1800r/min，搅拌时间为10min-15min。

步骤S130的模具的材质和尺寸可由本领域技术人员进行选择。优选地，模具为包括多个有序排列的格栅块的硅胶模具。模具尺寸为每个格栅的尺寸不超过长8cm、宽8cm、深6cm。向模具中倾注第二浆料的方式是：在模具的每个格栅块中分别倾注第二浆料，并在每个格栅块中分别浸没至少一个泡沫芯材。将每个格栅块中的物质分别脱模后，则可以从每个格栅块中分别获得一个整块的脱氮生物滤料。

可以理解，步骤S130中静置的目的是使得泡沫稳定和成型。在步骤S130 中，第一次静置的时间为5min-10min，通过第一次静置，可以使得模具中的第二浆料形成相对稳定并具有一定强度的泡沫体，在无机泡沫相对稳定后，则加入含有脱氮菌和碳源的泡沫芯材，使其浸没入第二浆料形成的泡沫体中，进而，继续进行第二次静置，第二次静置的时间为20min-30min。通过第二次静置，可以使得第二浆料形成的无机泡沫完成凝固成型，以便实现脱模。

在上述步骤中，脱氮菌为异养反硝化菌。铁粉和硫磺分别为异养反硝化菌提供铁类营养物质和硫类营养物质。石墨作为异养反硝化菌的无机碳源。粉煤灰则含有硅、铝、钙、镁、钠、钾的氧化物以及一些微量元素。异养反硝化菌的碳源包括：海藻糖、脂肪酸聚甘油酯、黄原胶、琼脂和淀粉。以上物质为有机碳源。上述物质能够为异养反硝化菌提供充足均衡的营养。

无机泡沫材料和聚合物泡沫材料均可作为细菌栖息的载体。其中，无机泡沫材料的优势是生物相容性更好，并能够为微生物提供其所需的长效缓释碳源、硫化物、矿物质等营养。但其不足是价格昂贵，成本较高。多孔发泡的聚合物泡沫可采用回收的树脂类垃圾制成，优势是成本低廉。但其不足是材质较轻，容易随水浮动和流失。

为了减少载体及其中异养反硝化菌和营养物质的流失，并且兼顾成本，本申请实施例对脱氮生物滤料的制备工艺进行了改进。换言之，除了充足均衡的营养，通过上述步骤S110至S130，本申请实施例还能够为异养反硝化菌提供适宜的栖息地，以避免异养反硝化菌和营养物质的流失浪费。具体而言，第一浆料为含有铁粉、硫磺、石墨和粉煤灰的悬浊液，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和过硫酸铵起到起泡剂的作用，十二醇起到稳定剂的作用。将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二醇和过硫酸铵加入第一浆料并搅拌发泡后倒入模具，可使得铁粉、硫磺、石墨和粉煤灰形成无机泡沫体。在无机泡沫体凝固定型的过程中，需要对无机泡沫体进行两次静置。其中，在两次静置之间，向无机泡沫体中投入含有脱氮菌和碳源的泡沫芯材。由此，通过上述步骤，可以获得泡沫芯材在内，而无机泡沫体包裹在泡沫芯材之外的脱氮生物滤料。成本低廉的泡沫芯材浸渍有异养反硝化菌和为异养反硝化菌快速提供营养的有机碳源。泡沫芯材的多孔结构可供异养反硝化菌栖息和繁殖。泡沫芯材之外包裹的无机泡沫体则可为异养反硝化菌提供长效缓释的碳、硫、铁以及其他微量元素。并且，随着异养反硝化菌的不断繁殖增多和有机碳源的不断消耗，外层的无机泡沫体同样可作为异养反硝化菌的栖息载体。此外，相比于内芯的聚氨酯泡沫，铁粉、硫磺、石墨和粉煤灰形成的无机泡沫体具备一定的强度和固定的形态。因此，相比于聚合物泡沫载体，外层无机泡沫壳体，内层聚氨酯泡沫芯材的脱氮生物滤料可以有效保护聚氨酯泡沫中的异养反硝化菌和有机碳源，将其限制在无机泡沫壳体之内，避免或减缓其们随水流失，提高异养反硝化菌的利用率，并避免有机碳源的浪费。

本申请实施例采用的泡沫芯材为聚合物泡沫，其可以通过商业采购的途径获得。其中，为了使得异养反硝化菌和有机碳源能够充分地浸渍进入泡沫芯材，对有机碳源和泡沫芯材的制备工艺分别进行改进，也是十分必要的。

具体而言，考虑到异养反硝化菌的营养需求，淀粉是非常合适的有机碳源。考虑到异养反硝化菌的栖息需求，多孔泡沫是非常合适的栖息载体。然而，不溶于水的淀粉导致其难以充分地填充进入泡沫的孔隙。为了解决上述问题，一方面需要对淀粉进行改性，另一方面，则需要提高泡沫载体的孔隙率。

出于上述目的，在本申请实施例的部分实施方式中，泡沫芯材通过如下步骤制备：

S210、将环氧丙烷、氢氧化钠、蓖麻油磷酸酯、山梨醇酐单油酸酯和淀粉在水中混合并超声乳化，获得第一混合物；

S220、对第一混合物进行冷等离子体处理和水解处理，获得第二混合物；

S230、将海藻糖、脂肪酸聚甘油酯、黄原胶、异养反硝化脱氮菌和琼脂加入第二混合物并混合均匀，获得第三混合物；

S240、将三氧化二铝、十二烷基苯磺酸钠、葡甘露胶、聚丙烯酰胺和聚氨酯在水中混合均匀并通气搅拌发泡，获得泡沫弹性体；

S250、将泡沫弹性体浸入第三混合物和水的混合物中，反复挤压搅拌后烘干并分割为块状，获得泡沫芯材。

步骤S210具体包括：

S211、按氢氧化钠：蓖麻油磷酸酯：山梨醇酐单油酸酯：淀粉：水＝(2-4)： (4-6)：(4-6)：(20-25)：100的质量比，将氢氧化钠、蓖麻油磷酸酯、山梨醇酐单油酸酯和淀粉在水中混合，加热至40℃至45℃，超声乳化10min 至20min；

S212、按环氧丙烷：淀粉＝(0.2-0.3)：1的质量比，添加环氧丙烷并再次超声乳化10min至20min，获得第一混合物。

上述步骤首先在低于淀粉糊化温度的条件下将淀粉制备为碱性的乳浊液，进而在乳状物添加环氧丙烷改进剂并再次超声乳化，由此获得分散均匀的淀粉乳浊液(即第一混合物)。

步骤S220具体包括：

S221、以流速为10L/min-12L/min的氮气为气源，对第一混合物进行时间为20s至25s的冷等离子体处理后静置20min-40min，洗涤过滤，干燥粉碎，获得改性淀粉；优选地，冷等离子体处理的电压为35kV-45kV，频率为65Hz-75 Hz，功率为250W-300W；

S222、按α-1,4-葡萄糖水解酶：改性淀粉：水＝(0.04-0.08)：(26-28)： 100的质量比，将α-1,4-葡萄糖水解酶和改性淀粉在水中混合均匀，滴加柠檬酸调节pH值至3-4，升温至45℃-48℃，保温并搅拌40min-50min，获得经过水解处理的第二混合物。

上述步骤对淀粉乳浊液(即第一混合物)先进行冷等离子体处理，以获环氧丙烷得改性的改性淀粉，进而利用葡萄糖水解酶使得改性淀粉中的一部分被水解，以便于异养反硝化菌更好地吸收利用。

步骤S230具体包括：

按海藻糖：脂肪酸聚甘油酯：黄原胶：异养反硝化脱氮菌：琼脂：第二混合物＝(2-4)：(2-4)：(4-8)：(12-16)：(12-16)：100的质量比，将海藻糖、脂肪酸聚甘油酯、黄原胶、异养反硝化脱氮菌和琼脂加入第二混合物并混合均匀，获得第三混合物。

其中，黄原胶和琼脂除了提供营养，还能够调节控制有机碳源的粘稠程度。

步骤S240具体包括：

按三氧化二铝：十二烷基苯磺酸钠：葡甘露胶：聚丙烯酰胺：聚氨酯：水＝(2-4)：(4-6)：(4-6)：(20-25)：(40-60)：100的质量比，将三氧化二铝、十二烷基苯磺酸钠、葡甘露胶、聚丙烯酰胺和聚氨酯在水中混合均匀，通入氮气并持续搅拌，静置，反复水洗，获得泡沫弹性体。

在步骤S240中，通入氮气的流速为0.1L/min-0.2L/min，搅拌的时间为 20min至40min，静置的时间1h至2h。

步骤S250具体包括：

按泡沫弹性体：第三混合物：水＝(15-20)：(50-60)：100的质量比，将泡沫弹性体浸入第三混合物和水的混合物中，反复挤压搅拌后烘干并分割为块状，获得泡沫芯材。

挤压搅拌的目的是进行水洗，挤压搅拌的时间以及烘干的温度可由本领域技术人员进行选择和调整。

在上述步骤S210至S250中，环氧丙烷用于对淀粉进行改性，氢氧化钠用于调节出碱性的改性条件，蓖麻油磷酸酯作为表面活性剂，山梨醇酐单油酸酯作为乳化剂。天然淀粉在水中不溶解，为此，本申请实施例采用环氧丙烷为原料，通过冷等离子体处理对淀粉进行改性，以获得能够溶于水的改性淀粉，由此使得改性淀粉能充分地浸渍填充于泡沫芯材的孔隙之中。此外，通过水解处理，可以使得一部分淀粉水解为葡萄糖，以便于异养反硝化菌更好地吸收利用。最后，聚氨酯为泡沫弹性体的基体，聚丙烯酰胺为水溶性聚合物，十二烷基苯磺酸钠为表面活性剂，三氧化二铝为无机起泡剂，葡甘露胶为辅助添加剂，对上述原料进行机械搅拌发泡，可获得泡沫弹性体，对该泡沫弹性体进行反复挤压搅拌水洗，则可以使得泡沫弹性体中的聚丙烯酰胺随水溶解流失，由此使得泡沫弹性体中的孔隙率增大。由此，上述步骤使得异养反硝化菌和有机碳源能够充分地浸渍进入泡沫芯材，提高泡沫芯材的负载利用率。

实施例1

S310、按氢氧化钠：蓖麻油磷酸酯：山梨醇酐单油酸酯：淀粉：水＝2： 4：4：20：100的质量比，将氢氧化钠、蓖麻油磷酸酯、山梨醇酐单油酸酯和淀粉在水中混合，加热至40℃，超声乳化20min，按环氧丙烷：淀粉＝0.2： 1的质量比，添加环氧丙烷并再次超声乳化20min，获得第一混合物；

S320、以流速为10L/min的氮气为气源，对第一混合物进行时间为25s 的冷等离子体处理后静置40min，洗涤过滤，干燥粉碎，获得改性淀粉，其中，冷等离子体处理的电压为45kV，频率为75Hz，功率为300W；

S330、按α-1,4-葡萄糖水解酶：改性淀粉：水＝0.04：28：100的质量比，将α-1,4-葡萄糖水解酶和改性淀粉在水中混合均匀，滴加柠檬酸调节pH值至4，升温至48℃，保温并搅拌50min，获得第二混合物；

S340、按海藻糖：脂肪酸聚甘油酯：黄原胶：异养反硝化脱氮菌：琼脂：第二混合物＝2：2：8：16：12：100的质量比，将海藻糖、脂肪酸聚甘油酯、黄原胶、异养反硝化脱氮菌和琼脂加入第二混合物并混合均匀，获得第三混合物；

S350、按三氧化二铝：十二烷基苯磺酸钠：葡甘露胶：聚丙烯酰胺：聚氨酯：水＝2：4：4：25：60：100的质量比，将三氧化二铝、十二烷基苯磺酸钠、葡甘露胶、聚丙烯酰胺和聚氨酯在水中混合均匀，通入流速为0.2L/min 的氮气并持续搅拌20min，静置2h，反复水洗，获得泡沫弹性体；

S360、按泡沫弹性体：第三混合物：水＝15：50：100的质量比，将泡沫弹性体浸入第三混合物和水的混合物中，反复挤压搅拌后烘干并分割为块状，获得第一滤料；

S370、按铁粉：硫磺：石墨：粉煤灰：水＝6：6：12：14：100的质量比，将铁粉、硫磺、石墨和粉煤灰加入水中混合配制为第一浆料；按脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠：十二醇：过硫酸铵：第一浆料＝2：2：4：100的质量比，将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二醇和过硫酸铵加入第一浆料，以1600r/min 的转速搅拌发泡15min，获得第二浆料；向模具中倾注第二浆料，静置10min 后将含有脱氮菌和碳源的泡沫芯材浸没入第二浆料中，继续静置30min，脱模，获得脱氮生物滤料。

实施例2

S410、按氢氧化钠：蓖麻油磷酸酯：山梨醇酐单油酸酯：淀粉：水＝4： 6：6：25：100的质量比，将氢氧化钠、蓖麻油磷酸酯、山梨醇酐单油酸酯和淀粉在水中混合，加热至45℃，超声乳化10min，按环氧丙烷：淀粉＝0.3： 1的质量比，添加环氧丙烷并再次超声乳化10min，获得第一混合物；

S420、以流速为12L/min的氮气为气源，对第一混合物进行时间为20s 的冷等离子体处理后静置20min，洗涤过滤，干燥粉碎，获得改性淀粉，其中，冷等离子体处理的电压为35kV，频率为65Hz，功率为250W；

S430、按α-1,4-葡萄糖水解酶：改性淀粉：水＝0.08：26：100的质量比，将α-1,4-葡萄糖水解酶和改性淀粉在水中混合均匀，滴加柠檬酸调节pH值至4，升温至48℃，保温并搅拌50min，获得第二混合物；

S440、按海藻糖：脂肪酸聚甘油酯：黄原胶：异养反硝化脱氮菌：琼脂：第二混合物＝4：4：4：12：16：100的质量比，将海藻糖、脂肪酸聚甘油酯、黄原胶、异养反硝化脱氮菌和琼脂加入第二混合物并混合均匀，获得第三混合物；

S450、按三氧化二铝：十二烷基苯磺酸钠：葡甘露胶：聚丙烯酰胺：聚氨酯：水＝4：6：6：20：40：100的质量比，将三氧化二铝、十二烷基苯磺酸钠、葡甘露胶、聚丙烯酰胺和聚氨酯在水中混合均匀，通入流速为0.1L/min 的氮气并持续搅拌40min，静置1h，反复水洗，获得泡沫弹性体；

S460、按泡沫弹性体：第三混合物：水＝20：60：100的质量比，将泡沫弹性体浸入第三混合物和水的混合物中，反复挤压搅拌后烘干并分割为块状，获得第一滤料；

S470、按铁粉：硫磺：石墨：粉煤灰：水＝8：8：14：16：100的质量比，将铁粉、硫磺、石墨和粉煤灰加入水中混合配制为第一浆料；按脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠：十二醇：过硫酸铵：第一浆料＝4：4：2：100的质量比，将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二醇和过硫酸铵加入第一浆料，以1800r/min 的转速搅拌发泡10min，获得第二浆料；向模具中倾注第二浆料，静置5min 后将含有脱氮菌和碳源的泡沫芯材浸没入第二浆料中，继续静置20min，脱模，获得脱氮生物滤料。

性能测试

采用羟丙基淀粉取代度测定方法初探(安红杰、徐贵华、李学红、杨京， DOI：10.3969/j.issn.1008-9578.2000.08.014)记载的测定方法测定实施例1 和实施例2中改性淀粉的取代度，实施例1中改性淀粉的取代度为0.42，实施例2中改性淀粉的取代度为0.39。

将实施例1和实施例2中制备的干燥的泡沫弹性体按照GB/T 6343-2009 泡沫塑料及橡胶表观密度的测定，求出其表观密度，实施例1和实施例2 中泡沫弹性体的表观密度均为0.9g/cm³。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种用于污水处理的脱氮生物滤料的制备方法，其特征在于，包括：

S110、按铁粉：硫磺：石墨：粉煤灰：水＝(6-8)：(6-8)：(12-14)：(14-16)：100的质量比，将所述铁粉、所述硫磺、所述石墨和所述粉煤灰加入所述水中混合配制为第一浆料；

S120、按脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠：十二醇：过硫酸铵：第一浆料＝(2-4)：(2-4)：(2-4)：100的质量比，将所述脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、所述十二醇和所述过硫酸铵加入所述第一浆料并搅拌发泡，获得第二浆料；

S130、向模具中倾注所述第二浆料，进行第一次静置，将含有脱氮菌和碳源的泡沫芯材浸没入所述第二浆料中，进行第二次静置，脱模，获得所述脱氮生物滤料；

其中，所述脱氮菌为异养反硝化菌，所述碳源包括：海藻糖、脂肪酸聚甘油酯、黄原胶、琼脂和淀粉，所述泡沫芯材为聚氨酯泡沫；

所述泡沫芯材通过如下步骤制备：

S210、将环氧丙烷、氢氧化钠、蓖麻油磷酸酯、山梨醇酐单油酸酯和淀粉在水中混合并超声乳化，获得第一混合物；

S220、对所述第一混合物进行冷等离子体处理和水解处理，获得第二混合物；

S230、将海藻糖、脂肪酸聚甘油酯、黄原胶、异养反硝化脱氮菌和琼脂加入所述第二混合物并混合均匀，获得第三混合物；

S240、将三氧化二铝、十二烷基苯磺酸钠、葡甘露胶、聚丙烯酰胺和聚氨酯在水中混合均匀并通气搅拌发泡，获得泡沫弹性体；

S250、将所述泡沫弹性体浸入所述第三混合物和水的混合物中，反复挤压搅拌后烘干并分割为块状，获得所述泡沫芯材。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S120中，所述搅拌发泡的搅拌转速为1600r/min-1800r/min，搅拌时间为10min-15min。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S130中，所述第一次静置的时间为5min-10min，所述第二次静置的时间为20min-30min。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S230具体包括：

按海藻糖：脂肪酸聚甘油酯：黄原胶：异养反硝化脱氮菌：琼脂：第二混合物＝(2-4)：(2-4)：(4-8)：(12-16)：(12-16)：100的质量比，将所述海藻糖、所述脂肪酸聚甘油酯、所述黄原胶、所述异养反硝化脱氮菌和所述琼脂加入所述第二混合物并混合均匀，获得所述第三混合物。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S240具体包括：

按三氧化二铝：十二烷基苯磺酸钠：葡甘露胶：聚丙烯酰胺：聚氨酯：水＝(2-4)：(4-6)：(4-6)：(20-25)：(40-60)：100的质量比，将所述三氧化二铝、所述十二烷基苯磺酸钠、所述葡甘露胶、所述聚丙烯酰胺和所述聚氨酯在所述水中混合均匀，通入氮气并持续搅拌，静置，反复水洗，获得所述泡沫弹性体。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤S240中，通入所述氮气的流速为0.1L/min-0.2L/min，所述搅拌的时间为20min至40min，所述静置的时间1h至2h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S250具体包括：

按泡沫弹性体：第三混合物：水＝(15-20)：(50-60)：100的质量比，将所述泡沫弹性体浸入所述第三混合物和所述水的混合物中，反复挤压搅拌后烘干并分割为块状，获得所述泡沫芯材。

8.一种用于污水处理的脱氮生物滤料，其特征在于，所述脱氮生物滤料采用如权利要求1至7中任一项所述的制备方法获得。

9.一种污水处理剂，其特征在于，所述污水处理剂包括如权利要求8所述的脱氮生物滤料。