一种复合碳源及其生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种复合碳源及其生产工艺，该复合碳源包括如下组分：玉米芯、花生壳、淀粉、可降解高聚物和硅烷偶联剂。本发明专利技术所用材料均为可生物降解材料，避免了使用过程中造成二次污染的问题，节能环保；通过用可降解高聚物和淀粉的交联物对天然材料进行负载，能够长期缓慢稳定释放碳源，可以避免反复投加，同时其本身作为碳源的同时可以为微生物提供附着载体，有利于反硝化过程的进行，提高了碳源的稳定脱氮性能。本发明专利技术的复合碳源在使用时，可加入水中或溶剂中搅拌均匀，进行喷洒；也可以直接投料进行污水处理。直接投料进行污水处理。

【技术实现步骤摘要】
一种复合碳源及其生产工艺


[0001]本专利技术涉及污水处理
，尤其涉及一种复合碳源及其生产工艺。

技术介绍

[0002]随着我国经济发展和居民生活水平提高，城市中污水排放量逐年增多，污水成为城市环境主要影响污染物，对城市环境影响极大。经过多年发展，城市中已建立相对健全的污水收集、处理、排放和回用污水处理体系，在一定程度上改善了城市环境污染问题。由于人们生活方式的转变，污水中氮、磷浓度也急剧上升，导致污水处理成本和难度增加，同时更易引发水环境的生态破坏，对水质及水生动植物等造成不可逆伤害，严重威胁人类的健康安全。根据调查，污水厂很容易将氨态氮转化为硝态氮，氨氮很容易达到排放标准，但由于碳源的缺乏，C/N值低，反硝化过程普遍存在碳源不足的问题，严重制约硝态氮反硝化转化成氮气的能力，影响了脱氮效率，使总氮难以达到排放标准。
[0003]为了取得理想的脱氮效果，往往需要在反硝化反应器中添加碳源，碳源是含有碳元素且能被微生物生长繁殖所利用的一类营养物质。传统碳源主要以甲醇、乙酸钠和葡萄糖等简单有机物为主。由于简单有机物分子量低，在作为反硝化碳源时代谢途径相对简单，更容易被反硝化相关微生物利用，进而拥有相对较高的反硝化速率，但是存在投加量大、运行成本高、水质不稳定的问题。随着对反硝化碳源的深入研究，研究者们发现将多种传统碳源物质混配后作为反硝化碳源能增加反硝化菌的丰度，进而提高脱氮效果。
[0004]CN115072865A按质量百分比计，包括如下用量的原料：羟基乙酸钠15％
‑
25％、醇类10％
‑
15％、糖类10％
‑
20％、可溶性淀粉1％
‑
5％和水50％
‑
60％，采用该污水处理生物脱氮复合碳源进行污水脱氮处理，成本低，反硝化反应的速率快，污泥产量低且COD的当量高，脱氮效果好。CN114409072A公开了一种用于生物脱氮的复合碳源及其制备方法，本专利技术的用于生物脱氮的复合碳源，包括下述组分：酸类、醇类、糖类、无机盐、聚甲基丙烯酸酯、生长因子和微量元素。本专利技术的用于生物脱氮的复合碳源成分多样，可有效避免单一碳源长期使用，降低活性污泥中微生物菌群多样性的问题。此外，本专利技术的用于生物脱氮的复合碳源的相对分子量小，易被反硝化细菌利用，提高脱氮效率，并能够快速降解，使出水符合国家COD标准。本专利技术的用于生物脱氮的复合碳源产品安全无毒，科学合理，生产工艺简单，便于推广。但是这两种方法均存在前期释碳量大、后期释碳量小、且可持续性较差的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种持续脱氮效果好的复合碳源及其生产工艺。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种复合碳源的生产工艺，该复合碳源可满足微生物群中处于不同生长阶段的微生物所需营养，实现废水高效脱氮，解决了长期投加单一碳源影响反硝化的细菌微生物以及反硝化细菌群落结构多样性的技术问题；可为低碳比污水提供稳定的碳源、实现高效、稳定脱氮过程的同时，具有成本低廉、碳源控释效果好、无二
次污染的特点。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0008]一种复合碳源，包括如下组分：玉米芯、花生壳、淀粉、可降解高聚物和硅烷偶联剂。
[0009]优选的，一种复合碳源，包括如下重量份的组分：20
‑
30份玉米芯、20
‑
30份花生壳、40
‑
60份淀粉、5
‑
15份可降解高聚物和1
‑
5份硅烷偶联剂。
[0010]优选的，所述淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉中的一种或多种。
[0011]进一步优选的，所述玉米淀粉为多孔玉米淀粉，其制备方法如下：
[0012]将20
‑
30g玉米淀粉超声分散于100
‑
200mL pH为3
‑
5的柠檬酸
‑
磷酸氢二钠缓冲溶液中，然后在功率为200
‑
400W的微波化学反应器中处理1
‑
5min，然后加热至50
‑
60℃，加入0.1
‑
0.3gα
‑
淀粉酶、0.3
‑
0.5g淀粉葡萄糖苷酶，继续水解10
‑
12h，再加入5
‑
10mL 0.5
‑
1mo/L氢氧化钠水溶液终止反应后在转速为2000
‑
4000rpm下离心10
‑
20min，收集沉淀物，沉淀物用水洗2
‑
3次后在50
‑
70℃下干燥20
‑
24h，得到多孔玉米淀粉。
[0013]优选的，所述可降解高聚物是以丁香酚为原料，先与硫醇反应转化成丁香酚二聚体；然后发生酯化反应得到甲基丙烯酸聚合物单体；最后通过甲基丙烯酸聚合物单体和硫醇发生硫醇
‑
烯点击反应得到。
[0014]进一步优选的，所述可降解高聚物的制备方法为丁香酚、3,6
‑
二氧杂
‑
1,8
‑
辛二硫醇、偶氮二异丁腈反应生成丁香酚二聚体；然后丁香酚二聚体与甲基丙烯酸酐发生酯化反应得到甲基丙烯酸聚合物单体，最后通过甲基丙烯酸聚合物单体和硫醇发生硫醇
‑
烯点击反应得到。
[0015]进一步优选的，所述可降解高聚物的制备方法，包括如下步骤：
[0016]1)在氮气氛围下，将15
‑
20g丁香酚、16
‑
20g 3,6
‑
二氧杂
‑
1,8
‑
辛二硫醇混合均匀，加入1
‑
2g偶氮二异丁腈，于室温下搅拌20
‑
30min后置于60
‑
100℃反应10
‑
12h，反应完成后减压蒸除溶剂，将剩余物分别用饱和食盐水和水洗涤2
‑
3次后溶解于150
‑
250mL氯仿中，然后用硅胶柱色谱法纯化，收集有机相，将有机相减压蒸除溶剂后得到丁香酚二聚体；
[0017]2)将6
‑
10g丁香酚二聚体、3
‑
5g甲基丙烯酸酐、30
‑
40mg 4
‑
二甲氨基吡啶混合后在60
‑
80℃下搅拌10
‑
12h，再加入10
‑
20mL水，搅拌1
‑
2h得到混合液，然后将混合液倒入200
‑
300mL乙酸乙酯中，加入30
‑
50mL饱和食盐水搅拌20
‑
30min后用无水硫酸镁干燥10
‑
12h；过滤，将滤液减压蒸除溶剂后在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合碳源，其特征在于，包括如下组分：玉米芯、花生壳、淀粉、可降解高聚物和硅烷偶联剂。2.如权利要求1所述的复合碳源，其特征在于，包括如下重量份的组分：20
‑
30份玉米芯、20
‑
30份花生壳、40
‑
60份淀粉、5
‑
15份可降解高聚物和1
‑
5份硅烷偶联剂。3.如权利要求1或2所述的复合碳源，其特征在于：所述可降解高聚物是以丁香酚为原料，先与硫醇反应转化成丁香酚二聚体；然后发生酯化反应得到甲基丙烯酸聚合物单体；最后通过甲基丙烯酸聚合物单体和硫醇发生硫醇
‑
烯点击反应得到。4.如权利要求3所述的复合碳源，其特征在于：所述可降解高聚物的制备方法为丁香酚、3,6
‑
二氧杂
‑
1,8
‑
辛二硫醇、偶氮二异丁腈反应生成丁香酚二聚体；然后丁香酚二聚体与甲基丙烯酸酐发生酯化反应得到甲基丙烯酸聚合物单体，最后通过甲基丙烯酸聚合物单体和硫醇发生硫醇
‑
烯点击反应得到。5.如权利要求4所述的复合碳源，其特征在于：所述可降解高聚物的制备方法，包括如下步骤：1)在氮气氛围下，将15
‑
20g丁香酚、16
‑
20g 3,6
‑
二氧杂
‑
1,8
‑
辛二硫醇混合均匀，加入1
‑
2g偶氮二异丁腈，于室温下搅拌20
‑
30min后置于60
‑
100℃反应10
‑
12h，反应完成后减压蒸除溶剂，将剩余物分别用饱和食盐水和水洗涤2
‑
3次后溶解于150
‑
250mL氯仿中，然后用硅胶柱色谱法纯化，收集有机相，将有机相减压蒸除溶剂后得到丁香酚二聚体；2)将6
‑
10g丁香酚二聚体、3
‑
5g甲基丙烯酸酐、30
‑
40mg 4
‑
二甲氨基吡啶混合后在60
‑
80℃下搅拌10
‑
12h，再加入10
‑
20mL水，搅拌1
‑
2h得到混合液，然后将混合液倒入200
‑
300mL乙酸乙酯中，加入30
‑
50mL饱和食盐水搅拌20
‑
30min后用无水硫酸镁干燥10
‑
12h，过滤，将滤液减压蒸除溶剂后在60
‑
80℃下干燥6
‑
8h，得到甲基丙烯酸聚合物单体；3)将5
‑
8g甲基丙烯酸聚合物单体、15
‑
20g三羟甲基丙烷三(3
‑
巯基丙酸酯)、10
‑
12g 1
‑
羟基环己基苯基酮在室温混合搅拌10
‑
20m...

【专利技术属性】
技术研发人员：何振鑫，
申请(专利权)人：宁夏水投清水源水处理科技有限公司，
类型：发明
国别省市：