申请日2018.05.17
公开(公告)日2018.09.28
IPC分类号C02F3/34; C02F3/28
摘要
本发明公开了一种用于污水处理强化脱氮的多核复合型碳源，其制备方法是：将淀粉加入到70～100℃的热水中，搅拌使得淀粉液充分糊化，然后在搅拌状态下添加淀粉水解催化剂和乙酸，在80～100℃下水解1～2小时，并加入碱至溶液pH值为5.5～7.0，然后添加微生物益生因子、维生素及矿物质，搅拌均匀，过滤及脱色，即得到多核复合型碳源。本发明多核复合型碳源富含不同微生物菌群代谢所需多种碳源，避免单一碳源环境下弱化菌群多样化;同时富含多种微量元素、有机酸、天然生物激素等微生物益生因子，在补充碳源的同时提高了生化系统微生物活性，强化菌群多样性，为反硝化提供更加高效碳源。
翻译权利要求书
1.一种用于污水处理强化脱氮的多核复合型碳源，其特征在于该多核复合型碳源由下述方法制备得到：
将淀粉加入到70～100℃的热水中，搅拌使得淀粉液充分糊化，然后在搅拌状态下添加淀粉水解催化剂和乙酸，在80～100℃下水解1～2小时，降温至50℃以下并加入碱至溶液pH值为5.5～7.0，然后添加微生物益生因子、维生素及矿物质，搅拌均匀，过滤及脱色，即得到多核复合型碳源。
2.根据权利要求1所述的多核复合型碳源，其特征在于：所述淀粉的添加量占整个体系质量的10%～35%。
3.根据权利要求1所述的多核复合型碳源，其特征在于：所述淀粉水解催化剂为硫酸、盐酸中任意一种，其添加量占整个体系质量的1%～2%。
4.根据权利要求1所述的多核复合型碳源，其特征在于：所述乙酸的添加量占整个体系质量的1%～5%。
5.根据权利要求1所述的多核复合型碳源，其特征在于：所述微生物益生因子为酵母膏、蛋白胨中任意一种或两种的混合物，其添加量占整个体系质量的0.01%～0.5%。
6.根据权利要求1所述的多核复合型碳源，其特征在于：所述维生素为维生素B1、维生素B12中任意一种或两种的混合物，其添加量占整个体系质量的0.001%～0.01%。
7.根据权利要求1所述的多核复合型碳源，其特征在于：所述矿物质为硫酸镁和硫酸钾，其添加量占整个体系质量的0.002%～0.02%。
8.根据权利要求1所述的多核复合型碳源，其特征在于：所述碱为氢氧化钠、碳酸钠中任意一种。
9.根据权利要求1所述的多核复合型碳源，其特征在于：所述的过滤是采用滤袋过滤器过滤，脱色是采用活性炭过滤器脱色。
说明书
一种用于污水处理强化脱氮的多核复合型碳源
技术领域
本发明属于污水处理厂生化段反硝化过程外加碳源技术领域，具体涉及一种用于污水处理厂生化段强化脱氮外加的多核复合碳源。
背景技术
随着我国社会经济的发展，人口的增加以及企业规模的增大，污水排水量日益增多，因此开发针对污水高效处理的技术和药剂是非常必要的。采用以活性污泥法为基础的生化除氮工艺是目前国内乃至世界污水处理厂的主流技术，其原理是利用污水中反硝化细菌在缺氧条件下还原硝酸盐，释放出分子态氮(N2)或一氧化二氮(N2O)的方法去除总氮。大部分反硝化细菌是异养菌，在反硝化过程中需要碳源作为细胞生命活动所需的能量，进行无氧呼吸，从而去除污水中的总氮。
国内污水厂进水COD值、BOD值普遍偏低，反硝化过程中常需要添加碳源，外加碳源是C/N较低(COD/总氮)的污水生化处理中必不可少的过程，碳源含量会制约着异养反硝化去除总氮的效率和作用。
污水处理厂常用的外加碳源有甲醇、乙酸钠和葡萄糖等。甲醇由于其分子小易被微生物代谢，反硝化速率高是非常理想的碳源，但是因其高毒性、易燃易爆、运输安全及成本等问题限制了其广泛应用。醋酸钠作为碳源，反硝化速率较快，目前市场使用最为广泛，但成本高仍是其限制条件。葡萄糖作为碳源，反硝化速率相对乙酸钠和甲醇较慢，但其COD有效值高，仍作为重要的碳源在普遍使用，其处理成本比乙酸钠略低。
目前污水处理厂使用的碳源不仅仅存在投加量大、运行成本高的问题。由于反硝化菌群多样性的特点，例如脱氮小球菌、反硝化假单胞菌等复合菌群条件，单一碳源环境下菌群多样性被弱化，人为的弱化、驯化干扰菌群的生长与活动，脱氮过程并没有充分发挥反硝化菌群的总氮去除效率。
反硝化菌作为微生物在污水处理厂除氮过程中起着决定性的作用，其生长、繁殖和各种生理代谢决定着反硝化脱氮的活性和效率。微生物的营养物质是满足微生物的生长、繁殖和完成各种生理代谢动所必须的要素，微生物所需营养物质可分为六大类，即水、碳源、氮源、无机盐、生长因子和能源。大部分反硝化菌属于异氧菌，除了碳源外不需要其他能源;同时污水中含有一定的磷、钠、钙等无机盐，微生物需求的其他微量元素含量较少，且极少含有或没有微生物益生因子。
发明内容
本发明是为了解决目前污水处理厂生化段强化脱氮外加常用碳源乙酸钠、葡萄糖存在投加量大、运行成本高、长期投加单一碳源会弱化反硝化菌群的反硝化能力等问题，主要从添加微生物所需碳源种类、无机盐和生长益生因子方面提高反硝化菌群活性及反硝化速率，提供一种成本低、绿色环保、用量较少、COD有效值高、反向消化效率高，有利于强化菌群多样性，同时对水质及菌群适用性好的多核复合型碳源。
解决上述技术问题所采用的多核复合型碳源由下述方法制备得到：
将淀粉加入到70～100℃的热水中，搅拌使得淀粉液充分糊化，然后在搅拌状态下添加淀粉水解催化剂和乙酸，在80～100℃下水解1～2小时，降温至50℃以下并加入碱至溶液pH值为5.5～7.0，然后添加微生物益生因子、维生素及矿物质，搅拌均匀，过滤及脱色，即得到多核复合型碳源。
上述多核复合型碳源的制备方法中，所述淀粉的添加量占整个体系质量的10%～35%(以淀粉、热水、淀粉水解催化剂、乙酸微生物益生因子、维生素及矿物质总质量为100%计);所述淀粉水解催化剂为硫酸、盐酸中任意一种，其添加量占整个体系质量的1%～2%;所述乙酸的添加量占整个体系质量的1%～5%;所述微生物益生因子为酵母膏、蛋白胨中任意一种或两种的混合物，其添加量占整个体系质量的0.01%～0.5%;所述维生素为维生素B1、维生素B12中任意一种或两种的混合物，其添加量占整个体系质量的0.001%～0.01%;所述矿物质为硫酸镁和硫酸钾，其添加量占整个体系质量的0.002%～0.02%;所述碱为氢氧化钠、碳酸钠中任意一种。
上述多核复合型碳源的制备方法中，采用滤袋过滤器进行过滤，采用活性炭过滤器进行脱色。
本发明多核复合型碳源含有不同微生物菌群代谢所需的碳源，包含淀粉水解单糖、二糖、短链羧酸、短链醇以及复配碳源乙酸，从而避免了单一碳源环境下的菌群多样性弱化，强化了菌群多样性及活性;同时乙酸作为淀粉水解的助催化剂及糖开环促进剂，更有利于糖作为碳源代谢;添加的微量元素硫酸镁、硫酸钾中的硫、钾、镁作为微生物生长所需且污水中缺少的宏量元素，对微生物的生长非常有益;同时，镁是细胞中某些酶的活性基团和激活剂，是微生物细胞结构物质不可缺少的组成成分和微生物生长不可缺少的营养物质，进一步提高了反硝化菌群的繁殖及活性;微生物益生因子是微生物维持正常生命活动所不可缺少的特殊有机营养物，这些物质微生物自身不能合成，而又直接影响各种酶、菌群的活性，通过添加维生素、酵母膏、蛋白胨，这些污水及常规碳源中缺少的微生物益生因子，能够有效提高反硝化菌群的生物活性，同时又为反硝化提供更加高效、综合型的碳源。
本发明的有益效果如下：
1、本发明多核复合型碳源属于小分子复合型碳源，有利于强化菌群多样性，同时对水质及菌群适用性好。
2、本发明多核复合型碳源含有微生物所需的微量元素及益生因子，生物活性、反向消化效率高，所以碳源用量较少。
3、本发明多核复合型碳源以水解糖为主要组分碳源，有效COD值为10万～35万，COD有效值高，反硝化利用性好。
4、本发明多核复合型碳源以淀粉为主要原材料，成本低、且较乙酸钠等化学合成碳源更绿色环保，无毒无害，制作工艺简便。
5、本发明多核复合型碳源可以在生化段来水碳源不足的环境下有效补充碳源、为厌氧系统启动或运行提供高效的微生物碳源;可在工业污水处理生化段启动及运行、生化系统负荷下降、提高生化微生物代谢环境B/C比、提升生化系统抗冲击能力和毒性冲击能力等情况下提供高效碳源。