[0001]
本发明属于污水处理中反硝化相关技术领域，具体涉及一种用于污水处理的脱氮碳源的制备方法。
背景技术：
[0002]
生物脱氮机理：污水生物脱氮的基本原理就是在将有机氮转化为氨态氮的基础上，先利用好氧段经硝化作用，由硝化细菌和亚硝化细菌的协同作用，将氨氮通过硝化作用转化为亚硝态氮、硝态氮。在缺氧条件下通过反硝化作用将硝氮转化为氮气，溢出水面释放到大气，参与自然界氮的循环，大量减少水中含氮物质，降低出水的潜在危险性，达到从废水中脱氮的目的。
[0003]
具有脱氮除磷功能的污水厂，有机物主要消耗在释磷、反硝化脱氮和异养菌生长等方面。但是，一般城市污水中所含的易降解cod(化学需氧量)是有限的，在低碳源污水处理系统中，cod/tn(化学需氧量与总氮的比值)较低的现象更为突出，vfas(挥发性脂肪酸)含量更是十分有限，碳源不足成为反硝化和释磷的限制因素，所以在生物脱氮除磷系统中，聚磷菌和反硝化菌因碳源不足而产生竞争，影响去除效果，因此目前进水情况下，仅靠生物作用，脱氮及除磷效率一般都较低。因此，在反硝化过程中，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。
[0004]
为了提高反硝化作用效率，国内外学者做了许多研究工作，并有相关文献公开。例如，申请号为cn201610747796.6的中国发明专利公开了一种高钙高盐污水脱氮碳源，由电子供体组分，阻垢组分，反硝化控制组分和助剂组分组成。本发明所述高钙高盐污水脱氮碳源，有效降低污水中总氮的同时，有效防止钙硬的沉积，同时适应水质波动，保持污水处理系统的稳定运行。由于其电子供体涉及到甲醇、乙醇等物质，这些物质由于具有一定毒性，且为易燃易爆危险物品，在实际应用时存在困难。
[0005]
又如，申请号为cn201210442218.3的中国发明专利公开了豆秸作为生物法反硝化脱氮碳源的用途，以豆秸作为固体碳源，接种活性污泥后用于水体的反硝化脱氮处理，能在短时间内除去水体中的绝大部分氮元素，豆秸来源广泛，成本低廉。采用了豆秸作为碳源进行水产养殖循环水的脱氮处理，可在不换水、不添加药剂的条件下，维持循环系统中的硝酸盐氮浓度不超过10mg/l、ph值稳定在7-8。本发明提供的脱氮系统结构简单，实用性强，可方便地用于各种循环水产养殖系统中，具有非常广阔的应用前景。该文献中仅仅使用豆秸作为反硝化过程中的碳源，其成分单一，无法满足反硝化细菌的生长所需。
[0006]
基于以上，期待一种用于污水处理中反硝化过程的碳源，该类碳源不仅来源广泛，并且还具有反硝化细菌所需要的其他营养物质。
技术实现要素：
[0007]
本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于污水处理的脱氮碳
源的制备方法。本发明的碳源来源丰富，能有效提高反硝化速率，且对水质和菌群实用性良好。
[0008]
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
[0009]
本发明提供了一种用于污水处理的脱氮碳源的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0010]
将聚氨基酸或其钠盐和无机碱溶解于丙三醇中，将淀粉浸没在该溶液中并按照重量比为：淀粉:聚氨基酸或其钠盐:无机碱:丙三醇＝1:(4～8):(0.5-10):(20～40)进行反应，反应温度为100～120℃，反应时间为10～20h，反应结束后加入聚乙烯醇和乳化剂并按照质量比为(2～4):(1～2):(0.5～1)的量混合并在60～80℃下反应1～2h，降温至室温并加入助凝剂，微量元素和维生素，搅拌均匀，干燥，即得到脱氮碳源。
[0011]
前述的制备方法，其中，所述无机碱包括氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾。
[0012]
前述的制备方法，其中，所述聚氨基酸的粘均分子量为30000～40000。
[0013]
前述的制备方法，其中，所述聚氨基酸为聚(l-谷氨酸)和/或聚(l-天冬氨酸)。
[0014]
前述的制备方法，其中，所述乳化剂为单硬脂酸甘油酯和/或硬脂酰乳酸钠。
[0015]
前述的制备方法，其中，所述助凝剂、微量元素以及维生素按照质量比为(1～2):(0.001～0.005):(0.001～0.005)的量加入。
[0016]
前述的用于污水处理的脱氮碳源，其中，所述助凝剂选自琼脂、明胶、瓜儿胶、阿拉伯胶中的一种或多种。
[0017]
前述的用于污水处理的脱氮碳源，其中，所述微量元素包括mg
2+
，fe
3+
，zn
2+
，cu
2+
，k
+
。
[0018]
前述的用于污水处理的脱氮碳源，其中，所述维生素为维生素b1和/或维生素b
12
。
[0019]
借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点：本发明通过淀粉与聚氨基酸的化学接枝引入羧基和氨基，得到含丰富羧基和氨基的改性淀粉材料，利用羧基和氨基的离子交换和络合功能，可用于吸附去除或分离提取水中的多种金属离子、酸根离子和有机分子。另外，本发明的聚氨基酸与淀粉络合后可以促进反硝化过程中微生物的活性，反硝化利用性好。本发明通过乳化剂的乳化作用能够将聚乙烯醇更好的分散于改性淀粉的体系中，用于本发明的脱氮碳源，来源丰富且充足。本发明的碳源中还添加了微量元素和维生素，能够为微生物提供必要的生存物质，有效提高生物活性和反向消化效率，使得碳源利用量少。
[0020]
综上所述，本发明特殊的用于污水处理的脱氮碳源来源丰富，能有效提高反硝化速率，且对水质和菌群实用性良好。其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类产品和方法中未见有类似的设计公开发表或使用而确属创新，其不论在方法上或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的产品具有增进的多项功效，从而更加适于实用，而具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
[0021]
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
[0022]
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面将
结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0023]
实施例1
[0024]
将60g聚(l-谷氨酸)(分子粘度为40000)和50g氢氧化钾溶解于300ml丙三醇中，然后将10g淀粉浸没在该溶液中进行反应，反应温度为110℃，反应时间为15h，反应结束后得到混合液，然后在所得到的的混合液中加入20g聚乙烯醇和8g单硬脂酸甘油酯搅拌均匀并在70℃下反应2h，降温至室温并加入琼脂15g、微量元素(mg
2+
，fe
3+
，zn
2+
，cu
2+
，k
+
的混合)0.03g和维生素b
1 0.02g，搅拌均匀，干燥，即得到脱氮碳源。
[0025]
实施例2
[0026]
将40g聚(l-天冬氨酸)(分子粘度为30000)和50g碳酸钠溶解于200ml丙三醇中，然后将10g淀粉浸没在该溶液中进行反应，反应温度为120℃，反应时间为10h，反应结束后得到混合液，然后在所得到的的混合液中加入10g聚乙烯醇和5g单硬脂酸甘油酯搅拌均匀并在80℃下反应1h，降温至室温并加入明胶15g、微量元素(mg
2+
，fe
3+
，zn
2+
，cu
2+
，k
+
的混合)0.03g和维生素b
12 0.02g，然后搅拌均匀，干燥，即得到脱氮碳源。
[0027]
实施例3
[0028]
将80g聚(l-天冬氨酸)(分子粘度为30000)和100g碳酸钠溶解于400ml丙三醇中，然后将10g淀粉浸没在该溶液中进行反应，反应温度为100℃，反应时间为20h，反应结束后得到混合液，然后在所得到的的混合液中加入20g聚乙烯醇和5g硬脂酰乳酸钠搅拌均匀并在60℃下反应2h，降温至室温并加入明胶15g、微量元素(mg
2+
，fe
3+
，zn
2+
，cu
2+
，k
+
的混合)0.03g和维生素b1和b
12 0.02g，然后搅拌均匀，干燥，即得到脱氮碳源。
[0029]
实施例4
[0030]
将40g聚(l-天冬氨酸)(分子粘度为35000)和100g碳酸氢钠溶解于400ml丙三醇中，然后将10g淀粉浸没在该溶液中进行反应，反应温度为110℃，反应时间为18h，反应结束后得到混合液，然后在所得到的的混合液中加入15g聚乙烯醇和5g硬脂酸甘油酯搅拌均匀并在70℃下反应2h，降温至室温并加入琼脂10g、微量元素(mg
2+
，fe
3+
，zn
2+
，cu
2+
，k
+
的混合)0.05g和维生素b
2 0.01g，然后搅拌均匀，干燥，即得到脱氮碳源。
[0031]
实施例5
[0032]
将80g聚(l-谷氨酸)(分子粘度为30000)和80g碳酸钠溶解于350ml丙三醇中，然后将10g淀粉浸没在该溶液中进行反应，反应温度为110℃，反应时间为16h，反应结束后得到混合液，然后在所得到的的混合液中加入20g聚乙烯醇和5g硬脂酰乳酸钠搅拌均匀并在70℃下反应1h，降温至室温并加入阿拉伯胶20g、微量元素(mg
2+
，fe
3+
，zn
2+
，cu
2+
，k
+
的混合)0.01g和维生素b1和b
12 0.05g，然后搅拌均匀，干燥，即得到脱氮碳源。
[0033]
实施例6
[0034]
将60g聚(l-天冬氨酸)(分子粘度为40000)和80g碳酸氢钾溶解于300ml丙三醇中，然后将10g淀粉浸没在该溶液中进行反应，反应温度为120℃，反应时间为14h，反应结束后得到混合液，然后在所得到的的混合液中加入20g聚乙烯醇和5g硬脂酸甘油酯搅拌均匀并在80℃下反应1h，降温至室温并加入阿拉伯胶10g、微量元素(mg
2+
，fe
3+
，zn
2+
，cu
2+
，k
+
的混
合)0.01g和维生素b
1 0.01g，然后搅拌均匀，干燥，即得到脱氮碳源。
[0035]
对比实施例1
[0036]
将10g淀粉与20g聚乙烯醇和8g单硬脂酸甘油酯搅拌均匀并在70℃下反应2h，降温至室温并加入琼脂15g、微量元素(mg
2+
，fe
3+
，zn
2+
，cu
2+
，k
+
的混合)0.03g和维生素b
1 0.02g，搅拌均匀，干燥，即得到脱氮碳源。
[0037]
试验例1脱氮碳源对反硝化速率和总氮去除率的影响
[0038]
选取某污水厂厌氧段水样进行反硝化试验，污泥浓度4000～4500mg/l，测试原水总氮67mg/l，cod 80mg/l。取1000ml水样在搅拌器中同速搅拌，分别添加实施例1～6和对比实施例1的脱氮碳源作为外加碳源，并统计其对反硝化速率和总氮去除率的影响，结果见表1。
[0039]
表1脱氮碳源对反硝化速率和总氮去除率的影响
[0040][0041]
由表1的结果可知，本发明实施例1～6的脱氮碳源相比于对比实施例1的脱氮碳源，具备更高的反硝化速率和cod利用率，反硝化总氮去除率高、用量少，相比于单纯碳源，反硝化总氮去除效率和能力在短期和长期过程中均具备明显技术优势。
[0042]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
技术特征：
1.一种用于污水处理的脱氮碳源的制备方法，该方法包括以下步骤：将聚氨基酸或其钠盐和无机碱溶解于丙三醇中，将淀粉浸没在该溶液中并按照重量比为：淀粉:聚氨基酸或其钠盐:无机碱:丙三醇＝1:(4～8):(0.5-10):(20～40)进行反应，反应温度为100～120℃，反应时间为10～20h，反应结束后加入聚乙烯醇和乳化剂并按照质量比为(2～4):(1～2):(0.5～1)的量混合并在60～80℃下反应1～2h，降温至室温并加入助凝剂，微量元素和维生素，搅拌均匀，干燥，即得到脱氮碳源。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述无机碱包括氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾。3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述聚氨基酸的粘均分子量为30000～40000。4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述聚氨基酸为聚(l-谷氨酸)和/或聚(l-天冬氨酸)。5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述乳化剂为单硬脂酸甘油酯和/或硬脂酰乳酸钠。6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述助凝剂、微量元素以及维生素按照质量比为(1～2):(0.001～0.005):(0.001～0.005)的量加入。7.根据权利要求1所述的用于污水处理的脱氮碳源，其中，所述助凝剂选自琼脂、明胶、瓜儿胶、阿拉伯胶中的一种或多种。8.根据权利要求1所述的用于污水处理的脱氮碳源，其中，所述微量元素包括mg
2+
，fe
3+
，zn
2+
，cu
2+
，k
+
。9.根据权利要求1所述的用于污水处理的脱氮碳源，其中，所述维生素为维生素b1和/或维生素b
12
。
技术总结
本发明公开了一种用于污水处理的脱氮碳源的制备方法，该方法包括以下步骤：将聚氨基酸或其钠盐和无机碱溶解于丙三醇中，将淀粉浸没在该溶液中并按照重量比为：淀粉:聚氨基酸或其钠盐:无机碱:丙三醇＝1:(4～8):(0.5
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