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2019

固态缓释碳源的研究与应用

作者：

固态缓释碳源的研究与应用

随着污水排放标准的日趋严格与监控指标的日益增多，污水总氮的去除成为困扰污水处理厂的一大难题。由于原水中可生化性碳源浓度低，C/N比较小，因此削弱了反硝化反应，导致脱氮（NO3--N转化为氮气）速率降低，总氮时有超标情况发生。为确保反硝化反应的正常进行，需外加碳源为反硝化菌提供充足的电子供体，当前常见的碳源为乙酸、乙酸钠、甲醇、葡萄糖等，一般可保证反硝化反应的进行，降低出水总氮。但产品价格较高，长期运行过程中，给污水处理厂带来较大的成本压力。
缓释碳源作为一种新型碳源材料，近年来受到国内外专家学者的广泛关注，其作用机理是对天然材料进行改性或采用人工合成材料，通过含碳物质溶出及微生物降解作用，从而达到持续释碳的目的。但当前所研究的固态缓释碳源普遍存在释碳速率过缓或过快、易破碎、二次污染等问题，难以进行大规模推广应用。
基于上述研究现状，我司研发人员通过大量的现场调研和实验，对不同材料进行成分分析及溶出物检测。材料共选取了天然材料和人工合成材料两种。天然材料方面，选取了玉米芯、纸浆、木屑等，采用碱、超声波、高温高压等方式分别对其进行预处理，破坏其表层交联的木质素及半纤维素，以探究实现内部纤维素最大释放的最佳改性方式；人工合成材料方面，将含碳丰富的淀粉作为包埋体，针对其水溶性大、不易成型等特点，采用聚乙烯醇（PVA）、聚乳酸（PLA）为骨架，通过调整其添加比例和包裹方式，自主研发制备了新型固态缓释碳源。上述材料的应用不仅可以实现碳源的稳定释放，同时其表面为微生物提供附着载体，易形成生物膜，从而大幅度提高脱氮效率、节约碳源投加量，减少了脱氮成本。
目前，我司通过大量批次试验，已经完成了多种固态缓释碳源材料的制备和脱氮性能对比试验，筛选出了农作物废料等多种材料作为目标缓释碳源，下一阶段将中试验证及其工程推广与应用。

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