[發(fā)明專利]一種緩釋碳源材料的釋碳性能快速評價方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210368004.6
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN102830204B
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任洪強;閆續(xù);耿金菊;許柯;申戰(zhàn)輝
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 蔣海軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水處理中緩釋碳源材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種緩釋碳源材料的釋碳性能快速評價方法。

背景技術(shù)

由于大部分反硝化菌是異養(yǎng)菌，需要利用外界碳源才能生長代謝。而我國南方城市的污水處理廠以及受硝酸鹽污染的水體普遍存在碳源不足的問題，這往往成為制約生物脫氮效率的重要因素。取若要得理想的反硝化脫氮效果，需要外加碳源以補充反硝化脫氮電子供體。現(xiàn)有的外加碳源一般可以分為兩大類：一是以葡萄糖、甲醇、乙醇、乙酸等液態(tài)有機物為主的傳統(tǒng)碳源；二是以一些低廉的固體有機物為主，包括含纖維素類物質(zhì)的天然植物及一些可生物降解聚合物等在內(nèi)的新型碳源。傳統(tǒng)碳源以低分子有機物類(如甲醇、乙醇、乙酸)和糖類物質(zhì)(如葡萄糖、蔗糖)這些液體碳源為主，但這些碳源物質(zhì)運行成本高，而且由于進(jìn)水水質(zhì)的波動，容易造成投加量的不足或過量，影響了出水水質(zhì)。針對這些問題，研究者又對優(yōu)化傳統(tǒng)碳源做了研究，如在脫氮工藝前增加水解酸化工藝，提高原水的可生化性和利用率。近年來許多研究者通過多種途徑尋找無毒、廉價的碳源來代替?zhèn)鹘y(tǒng)碳源，新型碳源主要以一些低廉的天然固體有機物為主，以及一些可生物降解多聚物，工業(yè)廢水和初沉污泥的水解產(chǎn)物等。而碳源的釋放不能得到有效控制、需要較長的水力停留時間、出水水質(zhì)受外界溫度影響大等，也是新型碳源存在的問題。

緩釋碳源是固體碳源的一種，主要的思路是利用有機聚合物作為基材骨架載體，將碳源包裹其中使其緩慢釋放，達(dá)到穩(wěn)定供給的目的，同時骨架載體也能為微生物提供生長的場所，提高污染物的去除效果。在制備出緩釋碳源材料后，需要對其釋碳性能進(jìn)行評價，在評價時，只需要考察水中COD變化，從而確定緩釋碳源材料的最佳配方。

《用于地下水原位生物脫氮的緩釋碳源材料性能研究》(《環(huán)境科學(xué)》，第29?卷第8期，2008?年8?月，作者：王允、張旭、張大奕、李廣賀和周貴忠)，王允、張旭等以生物可降解高分子玉米淀粉為供碳原料、聚乙烯醇為載體制備了一種緩釋有機碳源材料，模擬地下水中缺氧環(huán)境，向密閉裝置中通入氮氣，建立了COD與釋放時間的關(guān)系曲線，但取樣周期較長，超過300h，當(dāng)待評價的材料種類較多時，不能實現(xiàn)快速評價釋碳性能，且操作較復(fù)雜。

《新型反硝化固體碳源釋碳性能研究》(《環(huán)境科學(xué)》，第32卷第8期，2011年8月，作者：邵留、徐祖信、王晟、金偉、尹海龍)，邵留、徐祖信等研究了玉米芯、稻殼、稻草、木屑4種天然物質(zhì)的釋碳規(guī)律，取樣時間為第0、1、2、4、8、12、24、36、48、60、72、96、120和168?h，周期較長而且取樣點過多，同樣不能實現(xiàn)快速評價釋碳性能，且操作較繁瑣。

對于釋碳材料，目前并沒有一種統(tǒng)一的方法來評價其釋碳性能，評價實驗的條件不同、取樣時間也不盡相同，這也導(dǎo)致無法對不同材料進(jìn)行統(tǒng)一的評價。現(xiàn)有技術(shù)中的緩釋性能評價方法中，其取樣周期較長，不能實現(xiàn)快速評價釋碳性能，且操作較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中釋碳性能評價方法不統(tǒng)一且所需時間較長，導(dǎo)致不能實現(xiàn)快速評價釋碳性能，且操作較復(fù)雜的不足，提供了一種緩釋碳源材料的釋碳性能快速評價方法，本發(fā)明基于釋碳材料釋碳過程滿足的二級動力學(xué)過程，通過考察溶液中COD隨時間的變化，得到二級動力學(xué)方程中的參數(shù)c_m與K值，進(jìn)而能夠快速對緩釋碳源材料的釋碳性能進(jìn)行評價，精確度較高，從而能優(yōu)化緩釋碳源材料的制備配方，可快速確定最優(yōu)配方。

技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

本發(fā)明的一種緩釋碳源材料的釋碳性能快速評價方法，其步驟為：

(1)制備緩釋碳源材料，備用；

(2)量取純水并將純水加入到試驗容器中；

(3)稱取步驟(1)中制備的緩釋碳源材料，投入到步驟(2)中裝有純水的試驗容器中，并將試驗容器密閉，搖動試驗容器，使緩釋碳源材料均勻分散在純水中；

(4)?在步驟(3)完成后的1h和24h時，從試驗容器中移取水樣；

(5)采用快速密閉催化消解法測定步驟(4)中移取水樣的COD；

(6)根據(jù)緩釋碳源材料的釋碳過程二級動力學(xué)過程：

，

其中：c為單位緩釋碳源材料在溶液中釋放的COD濃度，mg/(g·L)；