【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水、废水、污水或污泥的处理，尤其涉及一种用于污水处理的复合碳源及其制备方法。
技术介绍
1、随着社会经济的飞速发展，生活污水、工业废水及农业非点源污染中营养物质的排放造成地表水体富营养化现象日益严重，造成水体污染最主要的原因是水中氮化物的含量严重超标，城市生活污水，动物粪便，农田灌溉，以及各种污染的工厂废水等都是水中氮素超标的主要因素，含氮量过多会对生态系统和人体健康构成十分严重的危害。当前，物理法、化学法和生物法是城市污水处理厂除氮的主要方法，其中，生物法是主流的除氮技术。在低氧条件下，微生物以有机物为电子供体，催化硝态氮和亚硝态氮最终生成氮气城市生活废水中存在着难以提供脱氮所需的有机碳源问题，从而使得脱氮效率低下。针对该问题，需在废水中加入外加碳源，提高其有机物含量，以增强微生物除氮的效能。外部碳源可分为三类：一是液态碳源，主要包括有机废弃物处理后的水解液和工业废渣渗滤液；二是气态碳源，主要是甲烷等气体；三是固态碳源，主要包括自然植物纤维素、人工合成可生物降解高聚物(bdps)和复合碳源。
2、中国专利201910541662.2公开了一种用于反硝化的新型复合碳源、制备方法及应用，属于污水处理
，制备包括以下步骤：1)将农作物秸秆热解残液导入至电渗析处理系统，得到电渗析浓水和电渗析淡水；2)将电渗析淡水导入减压蒸馏系统，经过蒸馏处理得到冷凝液和蒸发残液，再将蒸发残液进行下一级的减压蒸馏处理，分别得到多级蒸馏的冷凝液；3)将所述的多级蒸馏的冷凝液和电渗析浓水按照重量比例混合，加入碱液调节ph值，
3、中国专利202111662476.8涉及污水处理
，提供了一种复合碳源材料，其具有核壳结构，包括内核和包覆在内核表面的外壳层；其中，内核的材料包括释碳原料和粘合剂，外壳层的材料包括生物蜡和反硝化促进剂。该申请提供的复合碳源材料具有核壳结构，因此机械强度高，结构稳定性好，易于投放和回收。通过含有生物蜡的外壳层包覆在含有释碳原料和粘合剂的内核表面，外壳层能起到很好的缓释作用，使该复合碳源材料释放碳源的持久性和稳定性好，能避免释碳原料直接投放时产生悬浮物、色度和浊度偏高的问题，还可避免释碳原料在浸泡时发生扩散、软化等问题，不会对水质造成二次污染。反硝化促进剂可以加强对硝酸盐的吸附，促进反硝化反应，能够进行高效生物脱氮。
4、目前固态碳源的应用最为广泛，但是植物纤维素初期释碳速率过高，抗压强度低，系统启动缓慢，极易受温度、溶氧量等因素的影响，而人工合成可生物降解高聚物所释放的有机物含量偏少，组成成分简单且成本高，因此研发出一种碳释放速率稳定、有机物含量丰富、抗压能力强的复合碳源将具有十分重要的应用价值。
技术实现思路
1、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一种用于污水处理的复合碳源及其制备方法。
2、缓释复合固体碳源是由预处理过的自然植物和人工合成大分子化合物共混后经各种方法制备而来。将自然植物进行不同的预处理后，其物化性质发生了相应的改变，表面形貌变得更加粗糙，更有利于细菌挂膜生长，同时释放出的有机物更多，更加满足微生物脱氮过程所需。缓释复合碳源相较于自然纤维素材料而言，出水中有机质含量较低，持续释碳性能更强，不会对水体造成负面影响，脱氮性能良好；而对于人工合成大分子化合物来说，又具有成本低廉，营养成分较丰富，能满足微生物反硝化阶段的能量需求等特点。本专利技术中通过对玉米芯、芦苇杆进行处理能够分解植物材料内部的木质素、纤维素等以形成孔洞，从而有利于后续细菌在内部生长繁殖，处理后的植物材料也更容易发生水解，从而被微生物吸收利用。将聚乙烯醇与2-(1-苯基-2-磺丙基)戊二酸交联，再与处理后的植物材料及改性后的石墨烯复合得到复合碳源，其中处理后的植物材料作为供碳体，交联、复合改性的聚乙烯醇作为骨架材料，同时也可释碳，进而为反硝化阶段补充碳源。石墨烯经过氧化改性后提高了亲水性，还能够提升聚乙烯醇分子链之间的交联程度，并且改性后表面丰富的亲水基团能够增大微生物固定的效率，而通过2-(1-苯基-2-磺丙基)戊二酸与聚乙烯醇进行交联后可通过π-π相互作用与改性石墨烯发生吸附，从而提升改性石墨烯在骨架材料中的相容性。由于骨架材料中引入了高强度的改性石墨烯，因而抗压能力增强，所制备的复合碳源能够适应更为复杂的水力条件。
3、为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于污水处理的复合碳源的制备方法，包括如下步骤：
4、s1将玉米芯、芦苇杆共20～50重量份切段后洗净、烘干至恒重，然后加入2wt％的氢氧化钠水溶液浸泡6～8h，水洗至ph呈中性后烘干至恒重得到处理后的植物材料；
5、s2将10～20重量份石墨粉、10～15重量份五氧化二磷和10～15重量份过硫酸钾加入到100～250重量份的98wt％浓硫酸中，分散均匀后升温至70～90℃下搅拌4～8h，冷却至室温加水稀释，过滤，残余物水洗后干燥，再分散于400～800重量份的98wt％浓硫酸中，加入30～50质量份高锰酸钾，升温至30～45℃下搅拌2～4h，加水稀释后再加入50～100重量份30wt％双氧水，静置20～30h后过滤，残余物水洗后烘干得到改性石墨烯；
6、s3将5～15重量份聚乙烯醇加入到80～95重量份的水中，升温至80～95℃搅拌3h直至溶液变透明，再加入2-(1-苯基-2-磺丙基)戊二酸1～2.5重量份，室温下搅拌20～30h，再升温至100～120℃搅拌1～2h得到混合物a；
7、s4将1～2重量份步骤s2中的改性石墨烯分散于10～20重量份的水中，得到溶液b；将溶液b加入到步骤s3的混合物a中，搅拌混合均匀后加入步骤s1中处理后的植物材料15～25重量份，混合均匀，倒入模具，在﹣30～﹣20℃冷冻16～24h，再在室温下解冻2～4h，此为一次循环，循环3次后在﹣30～﹣20℃冷冻16～24h冷冻成型即得用于污水处理的复合碳源。
8、进一步的，所述玉米芯和芦苇杆的质量比为1：1。
9、进一步的，所述玉米芯、芦苇杆混合物与氢氧化钠水溶液的料液比为1:8～10。
10、本专利技术还提供了一种用于污水处理的复合碳源，由上述方法制备而成。
11、本专利技术的有益效果：
12、1、与现有技术相比，本专利技术所制备的复合碳源碳释放速率稳定，持续释碳性能更强，不会对水体造成负面影响，且脱氮性能良好、抗压能力强。
13、2、本专利技术通过将聚乙烯醇与2-(1-苯基-2-磺丙基)戊二酸交联，再与处理后的植物材料及改性后的石墨烯复合得到复合碳源，石墨烯经过氧化改性后提高了亲水性，能够提升聚乙烯醇分子链之间的交联程度，改性后表面丰富的亲水基团能够增大微生物固定的效率，而通过2-(1-苯基-2-磺丙基)戊二酸本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于污水处理的复合碳源的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的复合碳源的制备方法，其特征在于，所述玉米芯和芦苇杆的质量比为1：1。
3.如权利要求1所述的复合碳源的制备方法，其特征在于，所述玉米芯、芦苇杆混合物与氢氧化钠水溶液的料液比为1:8～10。
4.如权利要求1所述的复合碳源的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中浸泡的时间为6～8h。
5.如权利要求1所述的复合碳源的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中静置的时间为20～30h。
6.如权利要求1所述的复合碳源的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中冷冻的温度为﹣30～﹣20℃。
7.如权利要求1所述的复合碳源的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中冷冻的时间为16～24h。
8.如权利要求1所述的复合碳源的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中解冻的时间为2～4h。
9.如权利要求1所述的复合碳源的制备方法，其特征在于，步骤S4中循环的次数为3次。
10.一种用于污水处理的复合碳源。其特征在于
...【技术特征摘要】
1.一种用于污水处理的复合碳源的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的复合碳源的制备方法，其特征在于，所述玉米芯和芦苇杆的质量比为1：1。
3.如权利要求1所述的复合碳源的制备方法，其特征在于，所述玉米芯、芦苇杆混合物与氢氧化钠水溶液的料液比为1:8～10。
4.如权利要求1所述的复合碳源的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中浸泡的时间为6～8h。
5.如权利要求1所述的复合碳源的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中静置的时间为20～30h。
【专利技术属性】
技术研发人员：苏林东，齐泽宁，高晓军，李强，苏璐，
申请(专利权)人：西安益维普泰环保股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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