[發明專利]一種混合碳源及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201911149305.8
• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN110894100B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 李乃穩;段文雪;劉超;李龍國;賀宇欣
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30;C02F3/34;C02F101/16;C02F101/38
• 代理公司: 成都玖和知識產權代理事務所(普通合伙) 51238
• 代理人: 胡琳梅

本發明涉及除氮領域，公開了一種混合碳源，按重量份計，包括木塊6～8份、生物炭0.5～2份和零價鐵1～2份，零價鐵包括海綿鐵和鐵絲中的一種或兩種；本發明還公開了該混合碳源的制備方法和應用；本發明將所述木塊和生物炭混合，使得前期可將能夠快速溶出有機物的生物炭作為主要碳源，而將不易分解的所述木炭作為后續持續的碳源；同時，采用易于獲得的原料作為組分，在無需進行堿處理的同時取得了較好的釋碳效果，達到了防止產生二次污染的效果；最后，通過對各組分配比的限定，將零價鐵的自養反硝化與緩釋碳源的異養反硝化進行耦合處理，達到了在前期為反硝化反應提供充足碳源和加快實驗啟動的同時，能夠控制COD的濃度、提高除氮效率和防止氨氮累積的效果。

技術領域

本發明涉及污水和/或污泥的除氮領域，具體是一種混合碳源及其制備方法和應用。

背景技術

氮元素含量高的水體在流經生態系統時，由于水體能直接或間接地影響到整個陸地、水生和大氣環境，水體中的高濃度含氮有機物很有可能會影響生態系統的自我調節能力，甚至破壞生態系統。其中，有機氮轉化為易被生物吸收利用的無機氮的循環過程，主要是在碳源充足的條件下，先在有氧環境中逐步將含氮污染物轉化為氨、亞硝酸鹽，再在缺氧環境下將硝酸鹽轉化為亞硝酸鹽，最終轉化為氮氣排出。

目前在除氮過程中使用的碳源分為液態碳源和固態碳源，而固態碳源又分為天然碳源和人工碳源，但是上述碳源存在以下不足：

1.液態碳源包括碳酸鉀、甲醇、葡萄糖等，當進水COD高時，其除氮效果好；但當進水COD降低時，極易出現亞硝酸鹽的積累現象，同時受溫度的影響較大；

2.天然碳源包括木片、植物秸稈、纖維素等，其價格相對低廉且便于獲取，但是啟動時間較長；

3.人工碳源是通過將PLA、PE、PBS作為骨架與天然碳源合成得到，其釋碳性能好，但是這也使得前期COD濃度較難控制，易出現二次污染問題，同時制作成本也相對較高。

中國專利文獻CN201721890309.8，申請日20171228，名稱為：緩釋型復合碳源速分脫氮球，包括球殼、緩釋碳源填料、生物脫氮填料、配重裝置和包裹結構；其中，所述緩釋碳源填料為經過堿溶液浸泡處理的木塊，所述包裹結構采用鐵絲網制成。

上述專利文獻通過使用經堿液處理的木塊，可以避免碳源在使用初期過渡釋放，同時可以改善木塊中纖維素結構，有利于微生物分解利用，增加釋碳效果，延長了持續釋碳時間。但是對于一種能夠縮短碳源啟動時間、控制COD濃度、提高除氮效率和降低氨氮累積的混合碳源的技術方案則尚未提出，同時，長期使用經過堿液處理的木塊，也會造成對環境的二次污染。

因此，我們亟需一種能夠縮短碳源啟動時間、控制COD濃度、防止二次污染、提高除氮效率和防止氨氮累積的混合碳源。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種混合碳源，以達到縮短碳源啟動時間、控制COD濃度、防止二次污染、提高除氮效率和防止氨氮累積的效果。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種混合碳源，包括木塊、生物炭和零價鐵。

通過上述技術方案，所述木塊富含木質纖維素，不易分解且啟動時間長達14天，因此可作為長期使用的碳源；而所述生物炭的有機質含量豐富，可快速溶出有機物作為電子供體，加速反硝化的進程。因此，將所述木塊和生物炭混合，使得前期可將快速溶出有機物的所述生物炭作為主要碳源，而將不易分解的所述木炭作為后續持續的碳源，達到了在保證前期碳源充足的條件下，延長釋碳時間，從而持續釋碳的效果。

優選的，按重量份計，所述混合碳源包括木塊6～8份、生物炭0.5～2份和零價鐵1～2份。