[发明专利]一种反硝化固态碳源的制备方法及使用方法

说明书

一种反硝化固态碳源的制备方法及使用方法，属于水处理技术领域，反硝化固态碳源的制备方法是将熔融PHBV中加入一定比例的碳酸氢钠、无水氯化铁、无水氯化锰，冷却制成改性PHBV材料，并将填料装袋后在1~6%β‑葡聚糖水溶液中震荡预处理，晾干后装入反应器中使用。反应器中注入配制污水和厌氧池污泥混合后的水样，持续运行36~48h，再使用配制污水继续运行，挂膜成功后，出水NO₃^‑‑N浓度可低于5mg/L。本发明优势在于大幅度增加微生物附着空间，提升反硝化菌数量；缩短反应器启动时间；提高材料润湿性；加速微生物对营养物质吸收，强化微生物繁殖；出水硝酸氮浓度稳定且达到污水排放要求；操作简单，易于控制。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，特别涉及反硝化固态碳源的制备方法及使用方法。一种利用碳酸氢钠、无水氯化铁、无水氯化锰对聚3-羟基丁酸戊酸共聚脂（PHBV）改性后作为反硝化装置填料以及具体使用方法。

背景技术

近年来由于我国经济产业转变，大量的含氮生活污水以及农业污水排放入水体之中。各地地表水系以及部分地区地下水中硝酸盐氮含量急剧升高，成为了当今水处理技术之中需要着重发展的一个领域。

目前城镇污水处理之中主要的去除硝酸盐氮的主要手段是依靠反硝化菌的作用将硝酸盐氮转变为氮气排入大气之中。为能够保证反硝化细菌的充足活性，就必须要在其反应环境之中拥有足够的碳源作为能量供给。

我国现行的污水处理工艺之中普遍存在着脱氮环节碳源不足的情况，而另一方面随着水处理标准的提高，总氮的排放标准又日益升高。因此，在保证出水条件的情况之下，研究新型的外加碳源，已经成为了水处理工艺之中较为迫切关键问题。

现有的外加碳源通常可分为传统溶解性碳源和新型固体碳源两大类（邵留 , 徐祖信 , 尹海龙 , 污染水体脱氮工艺中外加碳源的研究进展 , 工业水处理 27(12)(2007) 10-14）。

传统的溶解性碳源主要包括甲醇、乙酸、葡萄糖等液体有机物。但此类溶解性有机物都普遍存在一些问题，例如：碳氮比难以控制；水中硝酸盐氮产生波动时难以调控等操作问题，以及碳源投加过量会使出水水质COD升高，但投加不足则会导致亚硝酸盐的产生累计。

以上情况都会导致出水水质变差，造成影响。而固体碳源只有在微生物附着情况下，利用微生物中的酶将填料分解，才会被反硝化菌利用。一方面避免了碳源投加的控制问题，另一方面不会对出水水质产生影响。

近年来国内外许多研究人员通过许多途径寻找无毒、廉价的缓释碳源来替代传统碳源，多是富含纤维素类物质的天然固体有机物以及一些可生物降解的人工材料，比如棉花、稻壳、纸、可降解餐盒、PCL、淀粉等。但这类物质通常存在憎水、易结晶、降解时间长等缺点。

聚3-羟基丁酸戊酸共聚酯（PHBV）是一种用淀粉为原料，是运用发酵工程技术生产出的生物聚酯。它在水处理技术领域的应用已经被证明行之有效，但材料本身具有疏水性较强，颗粒密度大，难以提供微生物生存场所等缺陷，会影响实际工程中的使用。因此对PHBV原料进行改性，解决上述问题。

发明内容

为解决传统固态碳源挂膜时间长，单位体积微生物数量少、生物膜强度低，抗冲击能力差等问题，提供了一种反硝化固态碳源的制备方法及使用方法。

本发明具体方案如下：一种反硝化固态碳源的制备方法，其特征是包括下述内容：

（1）将聚3-羟基丁酸戊酸共聚酯（PHBV）粉末放入烧杯中，在160~175℃下加热3~5min；待聚3-羟基丁酸戊酸共聚酯熔融后，将质量比为聚3-羟基丁酸戊酸共聚酯：碳酸氢钠：无水氯化铁：无水氯化锰=100：5~10：0.005~0.020：0.001~0.010的试剂加入烧杯中，以60~120rpm/min速度搅拌30~60s，制成反硝化固态碳源。