一种复合生物质碳源、硫源反硝化剂及其制备和应用的制作方法

本发明涉及水污染防治，具体涉及一种复合生物质碳源、硫源反硝化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着我国现代化的不断发展，城市和工业废水以及地下水中存在过量的硝酸盐，硝酸盐污染可能导致癌症、高铁血红蛋白血症和畸形，对生态环境和生物安全带来巨大风险。因此，探究可行的反硝化作用成为处理水体氮污染和防止水体富营养化的迫切问题。

2、如今生物脱氮因其高效和低成本而成为最受欢迎的反硝化脱氮技术。根据电子供体的类型，生物脱氮包括异养和自养方法。其中异养反硝化需要有机碳为硝酸盐的还原提供电子，同时为异养微生物的代谢提供碳源。目前污废水处理强化反硝化的主要碳源有小分子酸、醇及低碳糖等，其中粗甘油是制备生物柴油的副产物，是异养微生物反硝化的优质碳源。天然环境中存在大量的自养菌，如果大量添加碳源会导致异养菌的大量繁殖而抑制自养菌的反硝化作用，如果将有机碳源及无机电子供体结合，强化自养菌和异养菌协同作用，可降低修复成本，提高污水的脱氮效率。

3、对于自养反硝化而言，硫基自养反硝化工艺已成为当今的主流趋势，目前使用的硫基材料主要为单质硫，但由于单质硫的水溶性极低导致其生物利用度低，进而硝酸盐去除率低，限制了其在废水处理厂中脱氮的实际应用。与不溶性单质硫相比，液态的多硫化物具有较高的cod及生物利用性，更容易被自养反硝化菌利用。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对上述技术的不足，提供一种复合生物质碳源、硫源反硝化剂，以实现污废水的高效生物脱氮。

2、本发明的反硝化剂主要由粗甘油、维生素和氨基酸、多硫化物复合而成，在较低cod/tn的情况下，提高硝酸盐和总氮去除率，实现高效脱氮。

3、具体的，本发明的技术方案如下：一种复合生物质碳源、硫源反硝化剂，包括由粗甘油和生长因子组成的cod在110万～120万mg/l的生物质碳源，以及由生石灰、硫磺和水按质量比1∶(2～4)∶(10～12)比例熬制而成的cod在60万～70万mg/l的多硫化钙，其中作为碳源的粗甘油和作为硫源的多硫化钙按反硝化剂cod的1∶(1～3)比例混合。

4、进一步的，按质量计，上述生物质碳源由质量百分比99％-99.5％的粗甘油和质量百分比0.5％-1％的生长因子组成。

5、优选的，上述多硫化钙由生石灰、硫磺和水按1∶2∶10的质量比熬制而成。

6、本发明的复合生物质碳源、硫源反硝化剂的制备方法包括以下步骤：

7、1、将99％-99.5％的粗甘油和0.5％-1％的生长因子混合组成cod在110万～120万mg/l的生物质碳源；

8、2、将生石灰、硫磺加水按质量比1∶(2～4)∶(10～12)熬制成cod在60万～70万mg/l的多硫化钙；

9、3、生物质碳源粗甘油和硫源多硫化钙按预计混合反硝化剂cod的1∶(1～3)比例混合，制成复合生物质碳源、硫源反硝化剂。

10、上述步骤1中所述生长因子是指一类调节微生物正常生长代谢所必须但不能用简单的碳源和氮源自行合成的有机物，主要包括维生素、氨基酸、嘌呤及嘧啶等，在本文中生长因子主要是指氨基酸和维生素。

11、上述步骤2的具体操作是：先在坩埚中加入10～12重量份的水，然后将1重量份的石灰放置坩埚，搅拌至石灰变成石灰浆后取少量水把2～4重量份的硫磺粉溶解稀释成浆糊状，缓慢倒入坩埚并搅拌。继续加热煮沸，当颜色变成深红褐色时停止加热。待冷却之后，用纱布过滤掉残渣，即得到多硫化钙。

12、优选的，上述步骤3将生物质碳源与多硫化钙硫源混合时，使用3w/ml超声振荡20min。

13、本发明的有益效果是：本发明的复合生物质碳源、硫源反硝化剂将异养反硝化和自养反硝化耦合起来，在污废水治理中能够实现高效脱氮，在cod/tn为1的条件下，硝酸盐还原率和总氮去除效率均能达到90％以上，另外水体中均未发现铵态氮和亚硝酸盐的积累，硫酸盐生成量在70mg/l左右，均已达到国家地表水排放标准。另外，相比于其他硫基材料，多硫化钙成本低，容易制备，生物利用度高，对环境无二次污染，属于一种新型支持自养反硝化的硫基材料，所以本发明将生物质碳源与新型硫基碳源结合组合成新型复合反硝化材料，属于一种创新生物脱氮材料。该反硝化剂是一种无二次污染、对环境友好、低成本、容易制备的生物脱氮材料。

技术特征：

1.一种复合生物质碳源、硫源反硝化剂，包括由粗甘油和生长因子组成的cod在110万～120万mg/l的生物质碳源，以及由生石灰、硫磺和水按质量比1∶(2～4)∶(10～12)比例熬制而成的cod在60万～70万mg/l的多硫化钙，其中作为碳源的粗甘油和作为硫源的多硫化钙按反硝化剂cod的1∶(1～3)比例混合。

2.如权利要求1所述的复合生物质碳源、硫源反硝化剂，其特征在于，所述生物质碳源由质量百分比99％-99.5％的粗甘油和质量百分比0.5％-1％的生长因子组成。

3.如权利要求2所述的复合生物质碳源、硫源反硝化剂，其特征在于，所述生长因子是氨基酸和维生素。

4.一种复合生物质碳源、硫源反硝化剂的制备方法，包括以下步骤：

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述生长因子是氨基酸和维生素。

6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤2)先在坩埚中加入10～12重量份的水，然后将1重量份的石灰放入坩埚，搅拌至石灰变成石灰浆后取少量水把2～4重量份的硫磺粉溶解稀释成浆糊状，缓慢倒入坩埚并搅拌；继续加热煮沸，当颜色变成深红褐色时停止加热；待冷却之后，用纱布过滤掉残渣，即得到多硫化钙。

7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤3)将生物质碳源与多硫化钙混合时，使用3w/ml超声振荡20min。

8.权利要求1～3任一所述的复合生物质碳源、硫源反硝化剂在污废水治理中的应用。

技术总结
本发明公开了一种复合生物质碳源、硫源反硝化剂及其制备和应用。由粗甘油和生长因子组成的COD在110万～120万mg/L的生物质碳源，以及由生石灰、硫磺和水按质量比1∶(2～4)∶(10～12)比例熬制而成的COD在60万～70万mg/L的多硫化钙，二者复合而成的反硝化剂将异养反硝化和自养反硝化耦合起来，结合各自优势在水污染治理中实现高效脱氮，在COD/TN为1的条件下硝酸盐还原率和总氮去除效率均能达到90％以上，此外，经其治理后水体中均未发现铵态氮和亚硝酸盐的积累，硫酸盐生成量在70mg/L左右，均已达到国家地表水排放标准。本发明的复合生物质碳源、硫源反硝化剂是一种无二次污染、对环境友好、低成本、容易制备的生物脱氮材料。

技术研发人员：赵美萍,钱盘生,徐韬
受保护的技术使用者：江苏金山新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1