一种生物质基高效碳源及其制备方法技术

本发明专利技术属于污水生化处理领域，具体涉及一种生物质基高效碳源及其制备方法，包括如下步骤：S1、作物秸秆预处理：将秸秆粉碎过筛，加入混合溶液，再加入到水，烘干、高压灭菌得到秸秆D；S2、酶解液：向柠檬酸钠缓冲液中加入秸秆D，然后加入复合酶液进行酶解；S3、发酵：进行高温灭菌，然后加入复合厌氧菌剂进行发酵；S4、碳源的制备：将秸秆酶解发酵液和小分子酸、小分子醇、糖类混合，然后加入生长促生剂制成生物质基高效复合碳源。高效碳源中反硝化细菌生长优势碳源为65～75％，COD为50～60万mg/L。本发明专利技术通过优化酶解和发酵阶段的反应条件，促进微生物脱氮反应，缩短微生物适应期提升污水处理厂的生物脱氮效率。的生物脱氮效率。

【技术实现步骤摘要】
一种生物质基高效碳源及其制备方法


[0001]本专利技术涉及污水生化处理领域，具体涉及一种生物质基高效碳源及其制 备方法。

技术介绍

[0002]传统生物脱氮工艺处理废水过程中，出水硝态氮(NO－3
‑
N)浓度过高是 导致总氮(TN)超标的主要原因，通过采用外加碳源提高碳氮比(C/N)，强化 反硝化过程可有效解决这一难题。
[0003]目前，常用的外加碳源主要是以小分子有机物及糖类物质为主的传统碳 源，例如乙酸钠、葡萄糖、有机酸盐、醇类等，但这些常用的外加碳源存 在经济性、安全性、应用范围和效率等方面的缺陷。因此，开发经济安全， 高效环保，效果稳定的复合碳源乃大势所趋。
[0004]秸秆是成熟农作物茎叶部分的总称，包括小麦、水稻、玉米、薯类、油 菜等农作物在收获籽实后的剩余部分。秸秆是由纤维素、半纤维素和木质 素三大组分组成，其中纤维素和半纤维素可以降解转化为糖类，进而转化为 可被微生物利用的还原糖；纤维素处于木质素的包蔽鞘中，而木质素是一种 高度抵抗生物降解的高分子聚合物，并具有一定的结晶度，其聚合度和结晶 度愈高，木质素的包蔽现象愈严重，导致纤维素的生物降解也更加困难。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种生物质基高效碳源及 其制备方法，包括通过优化秸秆处理酶解和发酵阶段的反应条件形成反硝化 细菌生长优势碳源，反硝化细菌生长优势碳源可为反硝化细菌的生长和繁殖 提供营养物质，为反硝化作用过程提供电子；反硝化细菌生长促生剂能够激 活污泥，增加该碳源的普适性，促进反硝化菌的生长，该复合碳源可广泛应 用于污水预处理领域，增强微生物活性，促进微生物脱氮反应，缩短微生物 适应期，三者协同作用，提升污水处理厂的生物脱氮效率。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下。
[0007]本专利技术的目的之一是提供一种生物质基高效碳源的制备方法，包括如下 步骤：
[0008]S1、作物秸秆预处理：将秸秆粉碎过筛的秸秆A，加入碳酸钙和氧化氢 制成的混合溶液中，120～130℃静置得到秸秆B；将秸秆B加入到水中， 40～60℃静置得秸秆C；将秸秆C烘干至恒重，再进行高压灭菌处理，得到 预处理后的秸秆D；
[0009]S2、酶解液：向柠檬酸钠缓冲液中加入S1得到秸秆D，然后加入复合 酶液，酶解得到秸秆酶解液；
[0010]S3、发酵：将S2得到的秸秆酶解液进行高温灭菌处理，然后加入复合 厌氧菌剂进行发酵得到秸秆酶解发酵液；
[0011]S4、碳源的制备：将S3得到的秸秆酶解发酵液和小分子酸、小分子醇、 糖类混合搅拌均匀得到复合原料，然后加入反硝化细菌生长促生剂，搅拌均 匀制成生物质基高效复合碳源。
[0012]优选的，S1中，所述秸秆粉碎后过30目筛；所述混合溶液中碳酸钙的 质量分数为1.5～2.5％，过氧化氢的质量分数为0.5～1.5％；所述混合溶液与秸 秆A的质量比为9～10：1；高温静置的时间为70～80min。
[0013]优选的，S1中，所述秸秆B与水的质量体积比为5g:1mL，保温静置的 时间为10～30min；所述烘干的温度为60～80℃。
[0014]优选的，S2中，所述柠檬酸钠缓冲液的pH为4.8，柠檬酸钠缓冲液和 秸秆D体积质量比为100mL：8～10g；
[0015]所述复合酶液包括纤维素酶和吐温80，为柠檬酸钠缓冲液和秸秆D总 质量的1.5～3％，酶解的温度为55～65℃，时间为48h。
[0016]优选的，S3中，所述复合厌氧菌剂为秸秆酶解液总质量的0.5～1％；发 酵的温度为30～37℃，时间为48h；
[0017]所述复合厌氧菌剂为白地酶菌、伯克氏菌属、有益杆菌属以及金黄杆菌 属按照体积比1：1：1：1混合形成的发酵菌液。
[0018]优选的，S4中，所述秸秆酶解发酵液、小分子酸、小分子醇、糖类和 乙酸钠的质量比为5：2：1：1：1，其中，水为秸秆酶解发酵液、小分子酸、 小分子醇、糖类和乙酸钠总量的10～30％。
[0019]优选的，所述小分子酸类物质为乙酸、丙酸、柠檬酸、乳酸和脂肪酸的 两种或三种；
[0020]所述小分子醇类物质为甲醇、乙二醇和丙三醇的一种或者两种；
[0021]所述糖类物质为葡萄糖、蔗糖、果糖、木糖和红糖中的一种或多种。
[0022]优选的，S4中，反硝化细菌促生剂占秸秆酶解发酵液质量的1～3％；所 述反硝化细菌促生剂由复合生物酶类、表面活性剂、复合氨基酸、复合维生 素和水组成；
[0023]其中复合生物酶类质量占比0.5～1.5％，表面活性剂质量占比0.5～1.5％， 复合氨基酸质量占比0.5～5％，复合维生素质量占比0.5～4.5％，水质量占比 87.5～98％；
[0024]所述复合生物酶类包括纤维素酶和木聚糖酶中的一种或两种；
[0025]所述复合氨基酸包括甘氨酸、亮氨酸、精氨酸、谷氨酸和天冬氨酸中的 两种或多种；
[0026]所述表面活性剂包括包括吐温80、十二烷基磺酸钠中的一种或两种；
[0027]所述复合维生素包括包括维生素B、维生素D和维生素K中的两种或 者三种。
[0028]本专利技术的目的之二是提供上述制备方法制备的生物质基高效碳源，所述 高效碳源中反硝化细菌生长优势碳源为65～75％，COD为50～60万mg/L， pH值为4～8。
[0029]本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：
[0030]1、本专利技术提供的一种生物质基高效碳源的制备方法，采用我国主要农 业废弃物秸秆，成本低廉，操作简单，得到的产品安全环保，性能稳定，便 于存储、运输和使用。
[0031]2、本专利技术提供的一种生物质基高效碳源，包括反硝化细菌生长优势碳 源、反硝化细菌生长促生剂和厌氧菌液，通过优化中各类碳源的比例，避免 单一碳源对系统微生物菌群的破坏，反硝化细菌生长促进剂促进反硝化细菌 的快速生长，丰富反硝化菌群的生物多样性，添加厌氧菌菌液有助于提高发 酵效率，增加去除废水中的总氮速率。
[0032]3、本专利技术提供的一种生物质基高效碳源，通过优化酶解和发酵阶段的 反应条件，
使其更加高效的应用于污水的脱氮处理，为其能够工业化生产奠 定基础。
具体实施方式
[0033]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例， 对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用 以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0034]基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前 提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例中， 所采用的材料如无特殊说明，均可在市场上购买得到。
[0035]实施例1
[0036]一种生物质基高效碳源的制备方法，包括如下步骤：
[0037]S1、作物秸秆预处理：将秸秆粉碎过30目筛的秸秆A，加入质量分数 为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物质基高效碳源的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、作物秸秆预处理：将秸秆粉碎过筛得到秸秆A，加入碳酸钙和氧化氢制成的混合溶液中，120～130℃静置得到秸秆B；将秸秆B加入到水中，40～60℃静置得秸秆C；将秸秆C烘干至恒重，再进行高压灭菌处理，得到预处理后的秸秆D；S2、酶解液：向柠檬酸钠缓冲液中加入S1得到秸秆D，然后加入复合酶液，酶解得到秸秆酶解液；S3、发酵：将S2得到的秸秆酶解液进行高温灭菌处理，然后加入复合厌氧菌剂进行发酵得到秸秆酶解发酵液；S4、碳源的制备：将S3得到的秸秆酶解发酵液和小分子酸、小分子醇、糖类混合搅拌均匀得到复合原料，然后加入反硝化细菌生长促生剂，搅拌均匀制成生物质基高效复合碳源。2.根据权利要求1所述的生物质基高效碳源的制备方法，其特征在于，S1中，所述秸秆粉碎后过30目筛；所述混合溶液中碳酸钙的质量分数为1.5～2.5％，过氧化氢的质量分数为0.5～1.5％；所述混合溶液与秸秆A的质量比为9～10：1；高温静置的时间为70～80min。3.根据权利要求1所述的生物质基高效碳源的制备方法，其特征在于，S1中，所述秸秆B与水的质量体积比为5g：1mL，保温静置的时间为10～30min；所述烘干的温度为60～80℃。4.根据权利要求1所述的生物质基高效碳源的制备方法，其特征在于，S2中，所述柠檬酸钠缓冲液的pH为4.8，柠檬酸钠缓冲液和秸秆D体积质量比为100mL：8～10g；所述复合酶液复合酶液包括纤维素酶和吐温80，为柠檬酸钠缓冲液和秸秆D总质量的1.5～3％，酶解的温度为55～65℃，时间为48h。5.根据权利要求1所述的生物质基高效碳源的制备方法，其特征在于，S3中，所述复合厌氧菌剂为秸秆酶解液总质量的0.5～1％；发酵的温度为30～37℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永军，李杉，李晓巍，
申请(专利权)人：益水源生物技术西安有限公司，
类型：发明
国别省市：