[发明专利]一种可降解型碳源及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种可降解型碳源及其制备方法与应用，属于水处理技术领域，制备方法包括如下步骤：将超支化季铵盐聚合物和沸石加入水中，设置温度为45‑50℃，搅拌3h，经过减压浓缩除水，得到固相载体；将高密度聚乙烯、可降解聚合物、植物纤维和固相载体粉碎并混合均匀，注塑机中，挤出成型，得到一种可降解型碳源。本发明选用具有缓释效果的固体碳源，在高密度聚乙烯中添加各种辅料，改善碳源的亲水性、生物亲和性、正电性，提高微生物与碳源之间的粘附效果，作为微生物生长的生物膜载体，解决液体碳源投加易过量的问题，减少二次污染和污泥膨胀的情况，提高脱氮性能。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种可降解型碳源及其制备方法与应用。

背景技术

为了缓解和控制水体的富营养化，大部分污水处理厂普遍具有低碳氮磷相对较高的特点，有机物含量过低时，常规反硝化工艺无法满足缺氧反硝化阶段对碳源的需求，反硝化过程中碳源供应不足，会使反硝化速度降低，反硝化细菌就会利用自身的原生质进行内源反硝化作用，减少反硝化细菌的活性和数量，导致反硝化作用减弱甚至停止；极大地影响了污水处理厂的脱氮效果。

常规的碳源包括淀粉、甲醇、醋酸钠、工业葡萄糖等，其中，淀粉等高分子糖类需要转化成乙酸、甲酸等小分子有机酸才能被利用，甲醇虽然是快速易降解的有机物，但是也需要转化成乙酸等低分子有机酸才能被微生物利用，醋酸钠和工业葡萄糖作为碳源的缺陷主要为投加量难以控制，易造成二次污染和污泥膨胀，其中污泥的处理成本高，会增加污水处理成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可降解型碳源及其制备方法与应用，以解决碳源易造成二次污染和污泥膨胀的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种可降解型碳源的制备方法，包括如下步骤：

将超支化季铵盐聚合物和沸石加入水中，设置温度为45-50℃，搅拌3h，经过减压浓缩除水，得到固相载体；选用超支化季铵盐聚合物作为原料，超支化季铵盐聚合物结构中氨基中的氢与沸石结构上的Si-O形成氢键，超支化季铵盐聚合物吸附接枝在沸石上，得到固相载体；沸石作为一种无机粒子，由于表面存在羟基，易形成氢键，从而使得其粒子间作用力较大，附聚力较强，易形成团聚，超支化季铵盐聚合物同时含有端氨基、亚胺基和阳离子季铵键，其溶解性优于常规的季铵盐聚合物，通过超支化季铵盐聚合物吸附接枝处理后，改善沸石在聚合物中易发生团聚的问题。

将高密度聚乙烯、可降解聚合物、植物纤维和固相载体粉碎并混合均匀，注塑机中，挤出成型，得到一种可降解型碳源。

作为本发明的进一步方案，超支化季铵盐聚合物通过如下步骤制备：

在氮气保护、冰水浴条件下，向三乙烯二胺中滴加丙烯酸甲酯和甲醇的混合物，加完后撤去冰水浴，搅拌反应4h后，减压除去甲醇，升温至150℃，继续减压反应4h，得到超支化聚酰胺；三乙烯二胺、丙烯酸甲酯和甲醇的用量比为5mL：4mL：10mL；

将超支化聚酰胺和水搅拌混合，然后加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，在温度为80℃条件下，搅拌反应5min，反应结束后，加入丙酮沉淀，分离，得到超支化季铵盐聚合物；超支化聚酰胺、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵和水的用量比为10g：5g：100mL。

作为本发明的进一步方案，超支化季铵盐聚合物和沸石的重量比为1：1-2；沸石的直径＜10μm。

作为本发明的进一步方案，按照重量份计：高密度聚乙烯75-80份、可降解聚合物10-20份、植物纤维10-12份和固相载体2-3份。

作为本发明的进一步方案，可降解聚合物为聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯、聚乳酸中的一种。

作为本发明的进一步方案，植物纤维的尺寸粒径小于100目。