[发明专利]污水处理剂、自养反硝化微生物载体及其制备方法

说明书

本申请公开了一种污水处理剂、自养反硝化微生物载体及其制备方法。自养反硝化微生物载体的制备方法包括：S100、采用包括钙盐和磷酸盐的原料制备钙磷酸盐混合物；S200、采用包括无机物的原料制备无机物溶胶；S300、采用包括通过S100获得的钙磷酸盐混合物和通过S200获得的无机物溶胶的原料，制备自养反硝化微生物载体。本申请的自养反硝化微生物载体能够为自养反硝化细菌提供适宜的生存环境，以提高自养反硝化细菌对污水的脱氮效率和效果。

技术领域

本申请属于污水处理的技术领域，具体涉及一种污水处理剂、自养反硝化微生物载体及其制备方法。

背景技术

近年来，随着生活污水排放量的增加，工业化水平的提高，以及农业生产过程中对农药和化肥的广泛使用，生活污水和工业、农业废水中的硝酸盐含量明显升高。

为了控制和抑制硝酸盐污染，降低水资源中的氮含量，现有技术中通常采用例如细菌的微生物对污水进行反硝化(即脱氮)处理。

目前较为常用的脱氮方式包括异养反硝化处理和自养反硝化两种。其中，微生物在通过异养反硝化实现反硝化处理时，该类微生物(通常为厌氧菌)以有机碳源作为电子供体，通过生物还原作用将硝酸盐还原为氮气。该类微生物在实现反硝化处理时通常需要额外添加例如葡萄糖的有机碳源，以促进反硝化反应的顺利进行。因此其存在的弊端是反应条件相对苛刻，对水中碳氮比的要求比较严格，并且因需要额外添加有机碳源而导致成本相对较高。

微生物在通过自养反硝化实现反硝化处理时，该类微生物(即自养型微生物)可以利用无机碳(例如二氧化碳、碳酸氢盐、碳酸盐)作为碳源，以无机物(例如硫酸盐、硫化物、铁或铁盐)作为硝酸盐氮还原的电子供体，以完成微生物的新陈代谢，并将硝酸盐还原为氮气。其中，微生物可以通过包括氢自养反硝化、硫自养反硝化、铁自养反硝化和厌氧氨氧化等几种反应方式实现自养反硝化。由于自养反硝化反应不需要添加有机碳源，因此其成本相对较低，是相对理想的反硝化污水处理方案。

微生物在通过自养反硝化实现反硝化处理时，需要附着或栖息在载体之上。载体的作用在于为自养反硝化微生物提供适宜的栖息、繁殖环境，并提供包括无机电子供体(即碳源)、无机电子供体(即硫酸盐、硫化物、铁或铁盐等物质)，以及微量元素或营养物质的微生物生存、反应所需的物质原料。载体的成分、结构和性能对微生物的自养反硝化反应效率和效果有着至关重要的影响。

比如，公开号为CN111056634A的中国专利文献公开了一种自养反硝化脱氮载体及其制备方法，该自养反硝化脱氮载体包括以下成分：液态硫磺、惰性粉剂矿物质、菱镁矿、碳酸钙、氯化钙、硅藻土。载体的制备方法为：将上述惰性粉剂矿物质、菱镁矿、碳酸钙、氯化钙、硅藻土成分称重混合后粉碎成粉末，加入到液态硫磺中，经物料混合器进行混合搅拌，均匀混合，将物料经过成型器进行载体塑形处理，经成型器塑形后的载体进入干燥器进行干燥处理，经干燥处理后的载体进入壳体分筛器中进行筛分，最后包装成品。

上述中国专利文献提供了一种能够为自养反硝化微生物提供无机物质原料的脱氮载体，其通过对脱氮载体的原料选择和对脱氮载体的结构设计，可以实现有效保护自养反硝化细菌的目的。具体而言，该技术方案采用液态硫磺释放电子供体，并采用含有钙、铁、镁、硅、碳酸盐的无机物为自养反硝化微生物提供必要的营养和微量元素。此外，该技术方案通过在3毫米至 8毫米的球体或椭球体结构的载体上开设一处直径0.5毫米至1毫米的小孔，作为自养反硝化细菌的栖息场所，以达到保护自养反硝化细菌，尽量避免其随水流失的作用。

通过上述分析可知，尽管现有技术已经能够通过制备脱氮载体而为自养反硝化微生物提供适宜的栖息和繁殖环境，然而，现有技术中仍存在着以下的不足。

首先，现有技术通常将制备颗粒状的脱氮载体。因此，其通常需要施加额外的加工步骤(例如开孔)，才能为自养反硝化细菌提供栖息场所，由此带来的问题是增加了制造成本并降低了生产效率。此外，开孔结构对水流的抗冲击能力仍然不够理想，自养反硝化细菌随水流程的速度和程度仍然较高。