[發(fā)明專利]一種生態(tài)型緩釋碳源及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010219386.0
• 申請(qǐng)日: 2020-03-25
• 公開（公告）號(hào): CN111333203A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李魁曉;王軍靜;蔣勇;白宇;朱昱豪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京城市排水集團(tuán)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C02F3/34
• 分類號(hào): C02F3/34;C02F3/28;C02F101/16
• 代理公司: 北京思創(chuàng)大成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11614
• 代理人: 高爽

本發(fā)明公開了一種生態(tài)型緩釋碳源及其制備方法和應(yīng)用。制備方法包括：將秸稈類材料經(jīng)過干餾處理和熱解，然后干燥至恒重，得到基礎(chǔ)固相緩釋碳源；將反硝化細(xì)菌菌液固定于基礎(chǔ)固相緩釋碳源上，得到所述生態(tài)型緩釋碳源。本發(fā)明的生態(tài)型緩釋碳源在制備過程中，中低溫干餾處理和熱解處理破壞了其中木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)，降低了纖維素分子鏈長(zhǎng)度，聚合程度降低，提高了微生物對(duì)纖維素和半纖維素的可利用性，同時(shí)處理后的結(jié)構(gòu)具有多孔性，且表面積增大，碳源有利于長(zhǎng)期釋放。本發(fā)明提供的生態(tài)型緩釋碳源可以長(zhǎng)時(shí)間保持碳源的釋放，且硝態(tài)氮的平均去除率維持在92％左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于天然秸稈材料的碳源釋放，且長(zhǎng)期使用不會(huì)造成水環(huán)境的二次污染。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水環(huán)境治理脫氮技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種生態(tài)型緩釋碳源及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

目前大型城市中城市河道、公園水體以及景觀水體來源主要以水廠再生水為主，但是城市再生水廠出水多為碳氮比低，而總氮中則以硝態(tài)氮為主，硝酸鹽在水體中長(zhǎng)期存在會(huì)對(duì)水環(huán)境造成額外的風(fēng)險(xiǎn)因素，比如硝酸鹽超標(biāo)從而引起水體硝酸鹽污染加重。異樣反硝化脫氮，則需要額外添加有機(jī)碳源作為電子供體，硝酸鹽為最終電子受體，在合適碳氮比作用下把硝酸鹽還原為氣體。常用的外加碳源有液體碳源比如甲醇、乙醇葡萄糖等，液體碳源在水質(zhì)波動(dòng)情況家添加容易發(fā)生投加量不足或者過量的現(xiàn)象，從而影響出水水質(zhì)，同時(shí)碳源大量消耗也會(huì)帶來很高的運(yùn)行成本。

因此選擇低廉的固體有機(jī)物作為碳源是當(dāng)前脫氮領(lǐng)域的熱點(diǎn)。天然纖維素類物質(zhì)本身作為固體碳源具有一定的脫氮效果，但是存在前期釋放量大，色度高，容易產(chǎn)生二次污染等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對(duì)天然纖維素類固體緩釋碳源釋放周期短，前期釋放量大容易造成二次污染的問題，通過中低溫干餾和熱解以及固定反硝化菌以及條件的優(yōu)化，制備出一種生態(tài)高效緩釋碳源材料，提高水環(huán)境中氮的去除效率。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面提供一種生態(tài)型緩釋碳源的制備方法，該制備方法包括：

將秸稈類材料經(jīng)過干餾處理和熱解，然后干燥至恒重，得到基礎(chǔ)固相緩釋碳源；

將反硝化細(xì)菌菌液固定于基礎(chǔ)固相緩釋碳源上，得到所述生態(tài)型緩釋碳源。

作為優(yōu)選方案，所述秸稈類材料為洗凈、自然風(fēng)干后的秸稈類材料。

根據(jù)本發(fā)明，反硝化細(xì)菌菌液可采用常規(guī)手段通過實(shí)驗(yàn)室制備獲得。

根據(jù)本發(fā)明，反硝化細(xì)菌菌液的固定可采用本領(lǐng)域技術(shù)人員常規(guī)采用的固定方法，優(yōu)選地，將制備得到的反硝化細(xì)菌菌液噴灑于基礎(chǔ)固相緩釋碳源上，固定方式為反硝化細(xì)菌菌液稀釋5-10倍，用分液儀器，將菌液均勻的灑入固相緩釋碳源，每次噴灑量為總量的1/10-1/5；噴灑頻次為每天1-2次。

作為優(yōu)選方案，所述干餾處理的溫度為160-200℃；在干餾處理過程中的升溫速率為8℃·min^-1-16℃·min^-1。將干餾處理的溫度以及升溫速率控制在上述數(shù)值范圍內(nèi)的有益之處在于，可保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定以及釋碳性能的有效性。

作為優(yōu)選方案，熱解的步驟包括：

將經(jīng)過干餾處理的秸稈類材料置于水中熱解，熱解時(shí)間為30-60min。優(yōu)選地，熱解的溫度為160-200℃。

作為優(yōu)選方案，所述秸稈類材料選自玉米秸稈、蘆葦秸稈、水稻秸稈和小麥秸稈中的至少一種。更優(yōu)選為玉米秸稈和/或蘆葦秸稈。

作為優(yōu)選方案，所述秸稈類材料的直徑為0.4-3cm。

作為優(yōu)選方案，所述秸稈類材料和所述反硝化細(xì)菌菌液的重量比為10-20:2-5。