[发明专利]一种以海藻酸钠为基材的缓释碳源材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种以海藻酸钠为基材的缓释碳源材料及其制备方法。

背景技术

由于大部分反硝化菌是异养菌，需要利用碳源才能生长代谢。而受硝酸盐污染的水体和我国南方城市的污水处理厂普遍存在碳源不足的问题，成为制约生物脱氮效率的重要因素。要取得理想的反硝化脱氮效果，需要外加碳源，以补充反硝化脱氮电子供体。传统碳源以低分子有机物类（如甲醇、乙醇、乙酸）和糖类物质（如葡萄糖、蔗糖）这些液体碳源为主，但这些碳源物质运行成本高，而且由于进水水质的波动，容易造成投加量的不足或过量，影响了出水水质。针对这些问题，研究者又对优化传统碳源做了研究，如在脱氮工艺前增加水解酸化工艺，提高原水的可生化性和利用率。近年来许多研究者通过多种途径寻找无毒、廉价的碳源来代替传统碳源，新型碳源主要以一些低廉的天然固体有机物为主，以及一些可生物降解多聚物、工业废水和初沉污泥的水解产物等。但是，其碳源的释放不能得到有效控制、需要较长的水力停留时间、出水水质受外界温度影响大等，也是新型碳源存在的问题。

缓释碳源是固体碳源的一种，是固体碳源一个新的研究方向，主要的思路是利用有机聚合物或高分子物质作为基材骨架载体，将碳源包裹其中使其缓慢释放，达到稳定供给的目的，同时骨架载体也能为微生物提供生长的场所，提高污染物的去除效果。海藻酸钠具有制备容易、价格低廉、传质性能良好的优点，被广泛地应用于固定微生物提高污水的处理效果，海藻酸钠是固定化微生物技术中研究最多、应用最广的载体之一。如中国专利申请号：201110029658.1，申请日：2011年1月27日，发明创造名称为：一种利用聚乙烯醇-海藻酸钠-活性炭包埋强化厌氧氨氧化微生物活性的方法。该申请案公开了一种聚乙烯醇-海藻酸钠包埋活性炭，同时采用氯化钙交联制备固定化小球的方法，以提高脱氮效率。该申请案的特点就是在固定化小球中包埋了活性炭，用于吸附聚集更多的微生物来强化处理效果，该申请案属于固定化微生物技术的范畴。

中国专利申请号：201010241482.1，申请日：2010年7月30日，发明创造的名称为：一种琼脂凝胶颗粒及其在水源水生物脱氮工艺中的应用。该申请案公开了一种包含琼脂5~10份、海藻酸钠1份、陶粒5份和水100份的琼脂凝胶颗粒，并将其应用于受硝酸盐污染的水源水生物脱氮工艺。该专利公开的颗粒中琼脂占主要成分（5~10份），琼脂凝胶作为缓释固体碳源使用，而海藻酸钠只占了1份，加入海藻酸钠是为了增加琼脂凝胶颗粒的强度。该申请案在实际使用中，琼脂凝胶颗粒的粘合性较差，导致碳源的缓慢释放方面还有待进一步提高。

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服污水处理厂存在的碳源不足导致反硝化脱氮效果差的问题，提供一种以海藻酸钠为基材的缓释碳源材料及其制备方法。

技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种以海藻酸钠为基材的缓释碳源材料，该缓释碳源材料包含淀粉、海藻酸钠和氯化钙，其中淀粉、海藻酸钠和氯化钙的重量份数分别为5份、4~8份、2~6份。

更进一步地说，该缓释碳源材料呈颗粒状，粒径为4~6 mm。

本发明的一种以海藻酸钠为基材的缓释碳源材料的制备方法，其步骤为：

（1）按质量份数，称取淀粉5份和海藻酸钠4~8份，将海藻酸钠和作为碳源的淀粉置于水中混合，混合溶液中海藻酸钠的质量体积浓度为4~8%（W/V），淀粉的浓度为5%（W/V）；

（2）将步骤（1）中的混合溶液水浴加热至35~45℃，并在该温度下以200~300r/min的速度搅拌至溶解，制成海藻酸钠和淀粉的混合溶液；

（3）将步骤（2）中制得的海藻酸钠和淀粉的混合溶液静置，冷却至室温；

（4）按质量份数，称取氯化钙2~6份，配制CaCl₂溶液，使得CaCl₂的质量体积浓度为2~6%（W/V），得到CaCl₂交联剂溶液；

（5）将步骤（3）处理后的混合溶液用注射器或滴管以1~3滴/s的速度滴加到步骤（4）制得的CaCl₂交联剂溶液中，造粒成粒径为4~6mm的球形颗粒，待混合溶液滴加结束后，在温度为3~5℃的条件下，颗粒在交联剂中交联20~30h；

（6）用纯水洗净步骤（5）的制品后，即得缓释碳源材料，备用。