本發(fā)明屬于固相反硝化
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種同步脫氮除碳的固相反硝化耦合載體。
背景技術(shù)：
：對(duì)于農(nóng)業(yè)徑流中的氮素污染引起的富營養(yǎng)化等問題，生物反硝化技術(shù)受到較大的關(guān)注。但因農(nóng)業(yè)徑流中碳、氮比較低，僅靠采用內(nèi)碳源難以達(dá)到良好的脫氮效果，因此需要投加外碳源。傳統(tǒng)的碳源主要有甲醇、乙醇、葡萄糖等一些液體低分子碳源，雖然取得了良好的應(yīng)用效果，但應(yīng)用過程中也發(fā)現(xiàn)一些問題，如：運(yùn)行管理復(fù)雜、投加量不易控制、投加設(shè)備復(fù)雜、且液體碳源易流失、容易造成二次污染等；固體碳源釋放緩慢、運(yùn)行穩(wěn)定、不易造成二次污染，并且可作為生物膜載體，被稱為“固相反硝化”技術(shù)。近年來，許多研究者應(yīng)用固體碳源作為液體碳源的替代品應(yīng)用于反硝化過程中，這些固體碳源包括人工合成高分子聚合物(pla、pcl等)、生物體內(nèi)合成的高聚物(phas等)和一些天然材料，但是人工合成高聚物和生物合成高聚物費(fèi)用較高，不利于工業(yè)化應(yīng)用，天然材料雖然廉價(jià)易得，但單獨(dú)使用時(shí)存在出水有機(jī)物含量和色度增加的缺點(diǎn)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供了一種同步脫氮除碳的固相反硝化耦合載體，該載體在補(bǔ)充碳源的同時(shí)可以較好的富集微生物。本發(fā)明的技術(shù)原理與反硝化原理相同，在缺氧條件下，利用載體上富集的反硝化細(xì)菌將硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮等經(jīng)反硝化作用轉(zhuǎn)化為氮?dú)馊コ?。反硝化過程以有機(jī)碳源為電子供體，以亞硝酸鹽和硝酸鹽為電子受體的生物反應(yīng)，能實(shí)現(xiàn)脫氮的同時(shí)去除了水體中的有機(jī)物。將生物可降解載體與懸浮填料載體耦合浸沒在水體中，當(dāng)水體進(jìn)過時(shí)，附著在載體上的微生物吸附水體中的污染物，再進(jìn)行反硝化作用，得以去除氮和有機(jī)物。一種同步脫氮除碳的固相反硝化耦合載體由生物可降解載體和懸浮填料耦合制備得到，所述生物可降解載體與懸浮填料的重量比為1:1～1:1.2。作為優(yōu)選，所述生物可降解載體與懸浮填料的重量比為1:1。作為優(yōu)選，所述生物可降解載體為玉米芯、蘆葦、秸稈中的一種或者幾種；更優(yōu)選為玉米芯。作為優(yōu)選，所述玉米芯為洗凈烘干后玉米芯，所述玉米芯剪成1cm3大小，用網(wǎng)袋分裝好，每袋為5g。進(jìn)一步優(yōu)選，所述網(wǎng)袋的材質(zhì)為纖維，便于反硝化細(xì)菌的富集。進(jìn)一步優(yōu)選，所述網(wǎng)袋的尺寸優(yōu)選為7cm×9cm或5cm×7cm，更優(yōu)選為7cm×9cm。作為優(yōu)選，所述懸浮填料為pbs、pcl或pla高分子材料，更優(yōu)選為pbs材料。作為優(yōu)選，所述耦合方式為生物可降解載體前置耦合方式、懸浮填料前置耦合方式或生物可降解載體與懸浮填料混合均勻耦合方式，更優(yōu)選為生物可降解載體前置耦合方式。作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，一種同步脫氮除碳的固相反硝化耦合載體，由玉米芯和懸浮填料pbs耦合得到，所述耦合方式為懸浮填料pbs前置；所述玉米芯為洗凈烘干后玉米芯，所述玉米芯剪成1cm3大小，用纖維材質(zhì)網(wǎng)袋(7cm×9cm)分裝好，每袋為5g。作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，一種同步脫氮除碳的固相反硝化耦合載體，由玉米芯和懸浮填料pcl耦合得到，所述耦合方式為懸浮填料pcl前置；所述玉米芯為洗凈烘干后玉米芯，所述玉米芯剪成1cm3大小，用纖維材質(zhì)網(wǎng)袋(7cm×9cm)分裝好，每袋為5g。作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，一種同步脫氮除碳的固相反硝化耦合載體，由玉米芯和懸浮填料pla耦合得到，所述耦合方式為懸浮填料pla前置；所述玉米芯為洗凈烘干后玉米芯，所述玉米芯剪成1cm3大小，用纖維材質(zhì)網(wǎng)袋(7cm×9cm)分裝好，每袋為5g。作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，一種同步脫氮除碳的固相反硝化耦合載體，由玉米芯和懸浮填料pbs耦合得到，所述耦合方式為玉米芯和懸浮填料pbs混合均勻耦合；所述玉米芯為洗凈烘干后玉米芯，所述玉米芯剪成1cm3大小，用纖維材質(zhì)網(wǎng)袋(7cm×9cm)分裝好，每袋為5g。作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，一種同步脫氮除碳的固相反硝化耦合載體，由玉米芯和懸浮填料pcl耦合得到，所述耦合方式為玉米芯和懸浮填料pcl混合均勻耦合；所述玉米芯為洗凈烘干后玉米芯，所述玉米芯剪成1cm3大小，用纖維材質(zhì)網(wǎng)袋(7cm×9cm)分裝好，每袋為5g。作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，一種同步脫氮除碳的固相反硝化耦合載體，由玉米芯和懸浮填料pla耦合得到，所述耦合方式為玉米芯和懸浮填料pla混合均勻耦合；所述玉米芯為洗凈烘干后玉米芯，所述玉米芯剪成1cm3大小，用纖維材質(zhì)網(wǎng)袋(7cm×9cm)分裝好，每袋為5g。作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，一種同步脫氮除碳的固相反硝化耦合載體，由玉米芯和懸浮填料pbs耦合得到，所述耦合方式為玉米芯前置；所述玉米芯為洗凈烘干后玉米芯，所述玉米芯剪成1cm3大小，用纖維材質(zhì)網(wǎng)袋(7cm×9cm)分裝好，每袋為5g。作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，一種同步脫氮除碳的固相反硝化耦合載體，由玉米芯和懸浮填料pcl耦合得到，所述耦合方式為玉米芯前置，所述玉米芯為洗凈烘干后玉米芯，所述玉米芯剪成1cm3大小，用纖維材質(zhì)網(wǎng)袋(7cm×9cm)分裝好，每袋為5g。作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，一種同步脫氮除碳的固相反硝化耦合載體，由玉米芯和懸浮填料pla耦合得到，所述耦合方式為玉米芯前置，所述玉米芯為洗凈烘干后玉米芯，所述玉米芯剪成1cm3大小，用纖維材質(zhì)網(wǎng)袋(7cm×9cm)分裝好，每袋為5g。該本發(fā)明通過將生物可降解載體和懸浮填料耦合，生物可降解載體和懸浮填料比表面積大，能較好的附著生物膜，富集微生物，兩種載體上富集到的微生物對(duì)污染物的去除有不同的側(cè)重點(diǎn)，生物可降解載體對(duì)脫氮有較好的效果，而懸浮填料則對(duì)有機(jī)物的去除有較好的效果。采用本發(fā)明的耦合載體，不僅農(nóng)業(yè)廢棄物得到回收利用，反硝化性能增強(qiáng)，富集的微生物量增多，而且達(dá)到同步去除有機(jī)物，減少出水有機(jī)物含量的目的，避免二次污染的產(chǎn)生，并且可以通過調(diào)整生物可降解載體與懸浮填料的載體的耦合方式使得同步脫氮除碳的效果最佳。附圖說明圖1為實(shí)施例1中的固相反硝化裝置。圖2為實(shí)施例2中的固相反硝化裝置。圖3為實(shí)施例3中的固相反硝化裝置。圖4為實(shí)施例4中的固相反硝化裝置。圖5為實(shí)施例5中的固相反硝化裝置。其中1為懸浮填料前置耦合方式，2為生物可降解載體前置耦合方式，3為生物可降解載體與懸浮填料混合均勻耦合方式，4為懸浮填料單獨(dú)填充方式，5為生物可降解載體單獨(dú)填充方式。具體實(shí)施方式實(shí)施例1-7：采用同一農(nóng)業(yè)徑流水質(zhì)配置進(jìn)水(其中有機(jī)物濃度20.74mg/l，硝氮6.22mg/l，氨氮7.11mg/l，亞硝酸氮5.84mg/l)，進(jìn)水ph和溫度分別為7.0～8.0和25±2℃，并設(shè)置水力停留時(shí)間為6h。氨氮的測定采用蒸餾后納氏試劑比色法測定；硝氮的測定采用酚二磺酸紫外分光光度法測定；亞硝酸氮的測定采用重氮偶合分光光度法測定；有機(jī)物濃度測定采用重鉻酸鉀法測定。上述測定方法參考中國標(biāo)準(zhǔn)出版社第二編輯室.水務(wù)管理一法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范全書:水源環(huán)境卷[m].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2003:10-32。實(shí)施例1實(shí)驗(yàn)采用連續(xù)流生物反應(yīng)器，由有機(jī)玻璃制成，有效容積4l。選取懸浮填料為pbs載體，懸浮填料密度ρ為0.96g/cm3，比表面積約為500m2/m3。選用玉米芯為生物可降解載體，將玉米芯洗凈烘干，玉米芯剪成1cm3大小，用網(wǎng)袋(7cm×9cm)分裝好，每袋為5g。取50.0g玉米芯和50gpbs載體，填充方式為：懸浮填料前置，即將pbs載體填充在反應(yīng)器中靠近進(jìn)水口區(qū)域，玉米芯填充在反應(yīng)器靠近出水口區(qū)域。定期測定進(jìn)出水三態(tài)氮(硝氮、氨氮和亞硝酸氮)和有機(jī)物(總有機(jī)碳)的濃度，并分別計(jì)算硝氮、氨氮、亞硝酸氮及有機(jī)物去除速率，結(jié)果見表1。表1硝氮氨氮亞硝酸氮有機(jī)物去除速率7.24mgl-1d-17.01mgl-1d-17.09mgl-1d-17.03mgl-1d-1實(shí)施例2實(shí)驗(yàn)采用連續(xù)流生物反應(yīng)器，由有機(jī)玻璃制成，有效容積4l。選取懸浮填料為pbs載體，懸浮填料密度ρ為0.96g/cm3，比表面積約為500m2/m3。選用玉米芯為生物可降解載體，將玉米芯洗凈烘干，玉米芯且成1cm3大小，用網(wǎng)袋(7cm×9cm)分裝好，每袋為5g。取50.0g玉米芯和50gpbs載體，填充方式為：生物可降解載體前置，即將玉米芯填充在反應(yīng)器靠近進(jìn)水口區(qū)域，pbs載體填充在反應(yīng)器中靠近出水口區(qū)域。定期測定進(jìn)出水三態(tài)氮(硝氮、氨氮和亞硝酸氮)和有機(jī)物(總有機(jī)碳)的濃度，并分別計(jì)算硝氮、氨氮、亞硝酸氮及有機(jī)物去除速率，結(jié)果見表2。表2硝氮氨氮亞硝酸氮有機(jī)物去除速率7.69mgl-1d-17.54mgl-1d-17.13mgl-1d-17.77mgl-1d-1實(shí)施例3實(shí)驗(yàn)采用連續(xù)流生物反應(yīng)器，由有機(jī)玻璃制成，有效容積4l。選取懸浮填料為pbs載體，懸浮填料密度ρ為0.96g/cm3，比表面積約為500m2/m3。選用玉米芯為生物可降解載體，將玉米芯洗凈烘干，玉米芯且成1cm3大小，用網(wǎng)袋(7cm×9cm)分裝好，每袋為5g。取50.0g玉米芯和50gpbs載體，填充方式為：生物可降解載體與懸浮填料混合均勻耦合，即將玉米芯和pbs載體混合均勻填充在反應(yīng)器中。定期測定進(jìn)出水三態(tài)氮(硝氮、氨氮和亞硝酸氮)和有機(jī)物(總有機(jī)碳)的濃度，并分別計(jì)算硝氮、氨氮、亞硝酸氮及有機(jī)物去除速率，結(jié)果見表3。表3硝氮氨氮亞硝酸氮有機(jī)物去除速率7.34mgl-1d-17.24mgl-1d-17.22mgl-1d-16.98mgl-1d-1實(shí)施例4實(shí)驗(yàn)采用連續(xù)流生物反應(yīng)器，由有機(jī)玻璃制成，有效容積4l。選取懸浮填料為pbs載體，懸浮填料密度ρ為0.96g/cm3，比表面積約為500m2/m3。取100gpbs載體，均勻填充在反應(yīng)器中。定期測定進(jìn)出水三態(tài)氮(硝氮、氨氮和亞硝酸氮)和有機(jī)物(總有機(jī)碳)的濃度，并分別計(jì)算硝氮、氨氮、亞硝酸氮及有機(jī)物去除速率，結(jié)果見表4。表4硝氮氨氮亞硝酸氮有機(jī)物去除速率3.04mgl-1d-13.10mgl-1d-13.11mgl-1d-15.03mgl-1d-1實(shí)施例5實(shí)驗(yàn)采用連續(xù)流生物反應(yīng)器，由有機(jī)玻璃制成，有效容積4l。選用玉米芯為生物可降解載體，將玉米芯洗凈烘干，玉米芯且成1cm3大小，用網(wǎng)袋(7cm×9cm)分裝好，每袋為5g。取100g玉米芯，填充方式為：均勻填充在反應(yīng)器中。定期測定進(jìn)出水三態(tài)氮(硝氮、氨氮和亞硝酸氮)和有機(jī)物(總有機(jī)碳)的濃度，并分別計(jì)算硝氮、氨氮、亞硝酸氮及有機(jī)物去除速率，結(jié)果見表5。表5硝氮氨氮亞硝酸氮有機(jī)物去除速率3.14mgl-1d-13.87mgl-1d-15.11mgl-1d-12.03mgl-1d-1通過實(shí)驗(yàn)1-5的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出，生物可降解載體和懸浮填料耦合制備填充的方式明顯優(yōu)于單獨(dú)使用生物可降解載體填充或懸浮填料單獨(dú)填充的方式，且實(shí)施例2中的生物可降解載體前置的耦合方式對(duì)污染物的去除效果最好。實(shí)施例6實(shí)驗(yàn)采用連續(xù)流生物反應(yīng)器，由有機(jī)玻璃制成，有效容積4l。選取懸浮填料為pla載體，懸浮填料密度ρ為0.96g/cm3，比表面積約為500m2/m3。選用玉米芯為生物可降解載體，將玉米芯洗凈烘干，玉米芯且成1cm3大小，用網(wǎng)袋(7cm×9cm)分裝好，每袋為5g。取50.0g玉米芯和50gpla載體，填充方式為：生物可降解載體前置，即將玉米芯填充在反應(yīng)器靠近進(jìn)水口區(qū)域，pla載體填充在反應(yīng)器中靠近出水口區(qū)域。定期測定進(jìn)出水三態(tài)氮(硝氮、氨氮和亞硝酸氮)和有機(jī)物(總有機(jī)碳)的濃度，并分別計(jì)算硝氮、氨氮、亞硝酸氮及有機(jī)物去除速率，結(jié)果見表6。表6硝氮氨氮亞硝酸氮有機(jī)物去除速率7.44mgl-1d-17.31mgl-1d-17.01mgl-1d-17.22mgl-1d-1實(shí)施例7實(shí)驗(yàn)采用連續(xù)流生物反應(yīng)器，由有機(jī)玻璃制成，有效容積4l。選取懸浮填料為pcl載體，懸浮填料密度ρ為0.96g/cm3，比表面積約為500m2/m3。選用玉米芯為生物可降解載體，將玉米芯洗凈烘干，玉米芯且成1cm3大小，用網(wǎng)袋(7cm×9cm)分裝好，每袋為5g。取50.0g玉米芯和50gpcl載體，填充方式為：生物可降解載體前置，即將玉米芯填充在反應(yīng)器靠近進(jìn)水口區(qū)域，pcl載體填充在反應(yīng)器中靠近出水口區(qū)域。定期測定進(jìn)出水三態(tài)氮(硝氮、氨氮和亞硝酸氮)和有機(jī)物(總有機(jī)碳)的濃度，并分別計(jì)算硝氮、氨氮、亞硝酸氮及有機(jī)物去除速率，結(jié)果見表7。表7硝氮氨氮亞硝酸氮有機(jī)物去除速率7.11mgl-1d-17.28mgl-1d-17.01mgl-1d-17.59mgl-1d-1本處實(shí)施例對(duì)本發(fā)明要求保護(hù)的技術(shù)范圍中點(diǎn)值未窮盡之處以及在實(shí)施例技術(shù)方案中對(duì)單個(gè)或者多個(gè)技術(shù)特征的同等替換所形成的新的技術(shù)方案，同樣都在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍內(nèi)；同時(shí)本發(fā)明方案所有列舉或者未列舉的實(shí)施例中，在同一實(shí)施例中的各個(gè)參數(shù)僅僅表示其技術(shù)方案的一個(gè)實(shí)例(即一種可行性方案)，而各個(gè)參數(shù)之間并不存在嚴(yán)格的配合與限定關(guān)系，其中各參數(shù)在不違背公理以及本發(fā)明述求時(shí)可以相互替換，特別聲明的除外。本發(fā)明方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述技術(shù)手段所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。以上所述是本發(fā)明的具體實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁12