[发明专利]一种反硝化用复合碳源的配方及其制备方法

说明书

一种反硝化用复合碳源的配方及其制备方法，涉及水污染防治。配方为乙酸钙0～20％、乙酸钠5％～25％、葡萄糖5％～40％、乙醇0～20％、水40％～70％，总量为100％，配方中至少包括乙酸钠、葡萄糖和水，碳源配方中含碳源物质的质量百分比为30％～60％。制备方法：向反应釜中注入自来水并搅拌，再添加氢氧化钙，注入乙酸；控制反应温度和pH，反应生成的溶液为乙酸钙溶液；加入三水乙酸钠，至完全溶解；加入一水葡萄糖，搅拌至完全溶解；当溶液温度降低至室温时，加入乙醇。将溶液从反应釜中泵出至储罐中静置，上层清液即为配制的反硝化用复合碳源。

技术领域

本发明涉及水污染防治，尤其是涉及一种反硝化用复合碳源的配方及其制备方法。

背景技术

现有污水处理的反硝化深度处理中，由于污水本身的碳源不足，需要外加碳源作为还原剂。常见的碳源为甲醇、乙醇、乙酸、三水乙酸钠、一水葡萄糖等，都是直接使用某一种产品投加。

反硝化碳源主要是利用有机物中的碳氢作为电子受体，在反硝化细菌的催化下还原污水中的硝态氮。碳源中的碳氢含量越高反硝化的物质消耗量越少，甲烷、苯、甲苯等烃类物质不含氧，可作为理论中的反硝化碳源，但是由于反应活性和价格问题而无法使用。

甲醇、乙醇、乙酸只含碳氢氧三种元素，碳氢占比较高(乙醇、甲醇、乙酸中碳氢占比分别为65％、50％、47％)，最理想的碳源次序选择是乙醇、甲醇、乙酸。由于乙醇价格比甲醇高，应用中选择甲醇作为碳源，且甲醇参与反硝化反应的吉布斯自由能也较低，反应活性较大。

甲醇、乙醇、乙酸为化工产品，价格除受石油市场价格波动影响外，还因为其危险化学特性，容易产生安全问题，其生产、运输、贮存、使用等过程均需要按照危险化学品的管理方法严格管制。市场上正逐步淘汰甲醇、乙醇、乙酸作为碳源，逐步使用危险性较低、环境风险较小的物质三水乙酸钠。三水乙酸钠由于含三个结晶水，工业产品中乙酸钠含量一般为58％，能够被反硝化利用的碳氢含量较低，约为20％，运输量较高。以去除1吨硝态氮所消耗的物质量的理论测算，运输1吨三水乙酸钠，相对运输约0.31吨甲醇或约0.22吨乙醇或约0.44吨乙酸。

研究显示，反硝化速率大小排序为乙酸钠>乙酸>乙醇>葡萄糖>甲醇(夏琼琼等，不同外加碳源生物滤池的深度处理特性与经济分析，中国给水排水[J]，2011，27(15):91～94)，按照2011年的价格，经济性排序为甲醇<乙酸<乙酸钠<乙醇<葡萄糖。若按照2018年的价格排序，则为甲醇<乙醇<乙酸<葡萄糖<乙酸钠。

研究显示(李建等，不同碳源对反硝化细菌生长的影响，中国兽药杂志，2012,46(6):11～13)，葡萄糖促进反硝化细菌生长的作用明显优于乙酸和乙醇，细菌生长速度顺序为:葡萄糖>酒石酸钾钠>蔗糖>乙醇(或乙酸)。

反硝化碳源的选择，首先考虑安全性，甲醇虽然成本较低，但是已经从反硝化碳源中逐步消失。乙醇、乙酸也存在一定安全性，应用较少。乙酸钠虽然成本很高，但是安全性较好，成为普遍而流行的选择。葡萄糖由于效率、成本、安全中等，也是备选方案之一。

碳源中的甲醇、乙醇、乙酸、乙酸钠均为化工产品，价格与石油市场价格关联较大，价格波动较大，实际使用中往往因价格波动影响成本。葡萄糖作为农业产品，价格受农产品市场波动影响，与受石油市场影响较大的甲醇、乙醇、冰乙酸、乙酸钠可能会形成互补。