[发明专利]一种缓释碳源材料的释碳性能快速评价方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理中缓释碳源材料技术领域，更具体地说，涉及一种缓释碳源材料的释碳性能快速评价方法。

背景技术

由于大部分反硝化菌是异养菌，需要利用外界碳源才能生长代谢。而我国南方城市的污水处理厂以及受硝酸盐污染的水体普遍存在碳源不足的问题，这往往成为制约生物脱氮效率的重要因素。取若要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。现有的外加碳源一般可以分为两大类：一是以葡萄糖、甲醇、乙醇、乙酸等液态有机物为主的传统碳源；二是以一些低廉的固体有机物为主，包括含纤维素类物质的天然植物及一些可生物降解聚合物等在内的新型碳源。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。而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，主要的思路是利用有机聚合物作为基材骨架载体，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。在制备出缓释碳源材料后，需要对其释碳性能进行评价，在评价时，只需要考察水中COD变化，从而确定缓释碳源材料的最佳配方。

《用于地下水原位生物脱氮的缓释碳源材料性能研究》(《环境科学》，第29 卷第8期，2008 年8 月，作者：王允、张旭、张大奕、李广贺和周贵忠)，王允、张旭等以生物可降解高分子玉米淀粉为供碳原料、聚乙烯醇为载体制备了一种缓释有机碳源材料，模拟地下水中缺氧环境，向密闭装置中通入氮气，建立了COD与释放时间的关系曲线，但取样周期较长，超过300h，当待评价的材料种类较多时，不能实现快速评价释碳性能，且操作较复杂。

《新型反硝化固体碳源释碳性能研究》(《环境科学》，第32卷第8期，2011年8月，作者：邵留、徐祖信、王晟、金伟、尹海龙)，邵留、徐祖信等研究了玉米芯、稻壳、稻草、木屑4种天然物质的释碳规律，取样时间为第0、1、2、4、8、12、24、36、48、60、72、96、120和168 h，周期较长而且取样点过多，同样不能实现快速评价释碳性能，且操作较繁琐。

对于释碳材料，目前并没有一种统一的方法来评价其释碳性能，评价实验的条件不同、取样时间也不尽相同，这也导致无法对不同材料进行统一的评价。现有技术中的缓释性能评价方法中，其取样周期较长，不能实现快速评价释碳性能，且操作较复杂。

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中释碳性能评价方法不统一且所需时间较长，导致不能实现快速评价释碳性能，且操作较复杂的不足，提供了一种缓释碳源材料的释碳性能快速评价方法，本发明基于释碳材料释碳过程满足的二级动力学过程，通过考察溶液中COD随时间的变化，得到二级动力学方程中的参数c_m与K值，进而能够快速对缓释碳源材料的释碳性能进行评价，精确度较高，从而能优化缓释碳源材料的制备配方，可快速确定最优配方。

技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种缓释碳源材料的释碳性能快速评价方法，其步骤为：

(1)制备缓释碳源材料，备用；

(2)量取纯水并将纯水加入到试验容器中；

(3)称取步骤(1)中制备的缓释碳源材料，投入到步骤(2)中装有纯水的试验容器中，并将试验容器密闭，摇动试验容器，使缓释碳源材料均匀分散在纯水中；

(4) 在步骤(3)完成后的1h和24h时，从试验容器中移取水样；

(5)采用快速密闭催化消解法测定步骤(4)中移取水样的COD；

(6)根据缓释碳源材料的释碳过程二级动力学过程：

，

其中：c为单位缓释碳源材料在溶液中释放的COD浓度，mg/(g·L)；