[發明專利]一種含有化學除磷藥劑的生物質碳源及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110822542.7
• 申請日: 2021-07-21
• 公開（公告）號: CN113603214B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 蘭華春;安曉強;苗時雨;劉會娟;曲久輝
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28;C02F101/10;C02F101/16
• 代理公司: 北京瑞盛銘杰知識產權代理事務所(普通合伙) 11617
• 代理人: 劉瑩

本發明屬于污水生化處理技術領域，具體涉及一種含有化學除磷藥劑的生物質碳源及其制備方法和應用。所述制備方法包括如下步驟：對生物質溶液進行再處理，破除生物質分子間氫鍵作用后，添加水溶性高分子聚合物，第一攪拌后，添加化學除磷藥劑，第二攪拌，得含有化學除磷藥劑的生物質碳源。上述方法制備得到的含有化學除磷藥劑的生物質碳源主要用于強化生物反硝化脫氮的同時去除水中的有機磷和無機磷，操作簡單，所需設備少，能耗低，無需特殊高溫高壓裝置即可實現對分子結構的調控，方法普適性好。

技術領域

本發明屬于污水生化處理技術領域，具體涉及一種含有化學除磷藥劑的生物質碳源及其制備方法和應用。

背景技術

隨著經濟社會的飛速發展，水資源短缺伴隨著水體富營養成為制約人類健康及社會可持續發展的突出環境問題。水體富營養化治理的關鍵在于氮、磷的去除，基于微生物學原理，通過反硝化細菌和聚磷菌的脫氮除磷功能，在實現水體修復中發揮著重要作用，基于其在污水工藝中的應用也越來越廣泛。

修復技術是解決水體富營養化的有效途徑之一。然而，傳統的生物脫氮除磷過程中，反硝化細菌和聚磷菌之間往往因碳源競爭、泥齡適應不統一等問題導致氮、磷的去除效率不高，從而影響著出水水質達標。

化學除磷具有去除率高、處理效果穩定等特點。生物反硝化同步化學除磷效能的發揮取決于所投加化學物質間及其與微生物間的協同作用過程。特別是，微生物脫氮過程需要消耗大量有機物質作為電子供體，實際工藝中多采用添加葡萄糖、乙酸鈉等合成化合物得以實現。這些人工化學物質成本較高，合成過程面臨額外能量消耗以及污染物質排放等問題。此外，以往反硝化脫氮有機碳源開發僅僅關注其被微生物吸收利用的能力，其在含磷物質去除中的作用尚有待挖掘。

發明內容

本發明提供了一種基于生物質分子間氫鍵作用力調控原理對生物質碳源進行改性的方法，該改性方法簡單易控，適用性強，所得碳源生物利用性好，為廢棄生物質的高效資源化利用提供了有效途徑。

本發明提出一種含有化學除磷藥劑的生物質碳源的制備方法，包括如下步驟：

對生物質溶液進行再處理，破除生物質分子間氫鍵作用后，添加水溶性高分子聚合物，第一攪拌后，添加化學除磷藥劑，第二攪拌，得含有化學除磷藥劑的生物質碳源。

進一步地，所述生物質溶液為生物質產物或生物質產物經過預處理而得；

其中，所述預處理包括向生物質產物中加入堿試劑，反應，分離除雜；

所述生物質產物包括城市污水廠剩余污泥的厭氧發酵產物、油脂加工副產物、啤酒廠排出的廢水、淀粉廠排出的廢水中至少一種。

進一步地，化學除磷藥劑包括含鐵金屬鹽、含鋁金屬鹽、含鋯金屬鹽或含鑭金屬鹽中至少一種；

生物質溶液中化學除磷藥劑的濃度為0.001-0.5mol/L；

優選的，生物質溶液中化學除磷藥劑的濃度為0.03mol/L。

進一步地，所述再處理包括加熱、加酸、加水、第三攪拌、微波、超聲中至少一種。

進一步地，所述加熱為50-100℃攪拌2-24小時；

所述加酸為向生物質溶液中添加酸試劑攪拌2-24小時；其中，生物質溶液與酸試劑的體積比為1：0.005-0.3；

所述第三攪拌的時間為1-4小時；

所述微波的時間為1-20分鐘；優選的，所述微波的時間為1-10分鐘；

所述超聲的時間為5-30分鐘。

進一步地，所述水溶性高分子聚合物包括葡萄糖、氨基酸、聚丙烯酸、聚乙二醇、聚谷氨酸、聚半胱氨酸、聚天冬氨酸、聚乙烯亞胺中至少一種；