[发明专利]一种能直接投放的可完全生物降解的缓释固体碳源及其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种能直接投放的可完全生物降解的缓释固体碳源及其制备方法及应用，涉及污水处理技术领域，用于解决现有缓释碳源存在不易释放、利用速率低、缓释过程有污染且制作工艺复杂的问题。缓释固体碳源由可生物降解材料包覆可生物降解固体碳源而制成，可生物降解材料包括可生物降解棉网和覆盖在棉网上的可生物降解无纺布；可生物降解固体碳源占缓释固体碳源总重量的90%以上；包括碳源基质和粘结剂；碳源基质由短链碳源、纤维素材料、人造可降解纳米纤维纺丝、微生物益生因子硫酸盐和维生素复合而成。本发明的缓释固体碳源具有制作成本低、环保无污染等优点，且用作污水处理生物脱氮过程的缓释碳源时，能在较短的时间内稳定地释放碳源。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，更具体地说，它涉及一种能直接投放的可完全生物降解的缓释固体碳源及其制备方法及应用。

背景技术

随着我国经济的发展，含氮废料过渡使用，加之工业废水的违规排放使得地下水特别是浅层地下水汇总硝酸盐含量急剧升高，地下水污染日益严重。

目前，关于水中硝酸盐的处理技术主要有物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术，其中生物脱氮修复技术因具有较好的处理效果而成为最为广泛使用的处理方法。生物脱氮过程中，反硝化菌以水中有机碳源为电子供体，通过反硝化作用将硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气，从而达到脱氮目的。然而，多数情况下，地下水中溶解的有机碳含量并不充足，需要人为投加。常用的液态有机碳源如甲醇、乙醇等虽具有良好的供碳效果，但是其在经济性和安全性方面均存在不足，甲醇的毒性会造成二次污染。

因此，有研究者主张以水不溶性固态有机碳物质如棉花、秸秆等作为反硝化过程的缓释碳源，代表性技术如下：

中国实用新型专利“缓释型复合碳源速分脱氮球”(申请号201721890309.8，公开日2018年11月9日)公开的缓释型复合碳源速分脱氮球包括球壳、缓释碳源填料、生物脱氮填料、包裹结构、配重装置，球壳为网格状结构，采用聚丙烯材料制成；缓释碳源填料为经碱液浸泡的木块，生物脱氮填料为聚氨酯泡沫块，配重装置为石子，包裹结构采用铁丝网制成，铁丝网将木块和聚氨酯泡沫包裹后放入球壳内。该技术中，木块释放的碳链为长链，不利于碳源的利用，包裹结构为铁丝网，无法降解，且易锈蚀。

中国发明专利申请“一种含缓释碳源的复合吸附填料的制备方法及其应用”(申请号201810942764.0，公开日2018年12月11日)公开的含缓释碳源的复合吸附填料的制备方法是：由重量百分比计的：水泥28％～35％、粉煤灰14％～20％、沸石粉10％～25％、硅藻土20％～25％、膨润土8％～12％和碳源3％作固体原料，加水搅拌成泥状，填充于模具中；在温度15-25℃、湿度50％～60％下，3～5天脱模，继续养护7天，晾干即得。从配方看，缓释碳源含量太少，脱氮效果非常有限。

中国发明专利申请“一种适用于农村污水处理用缓释碳源及其制备方法”(申请号201811301778.0，公开日2019年1月8日)所公开的缓释碳源包含或由20-50份碳源成分、3-5份碱度成分、30-60份骨架材料和0.5-5份成型助剂组成，制备时，进行真空干燥；然后在高速混料机中混合均匀后注入双螺杆挤出机，熔融共混造粒，然后挤出成型得到缓释碳源片材。