公布日：2024.01.19

申請(qǐng)日：2023.12.19

分類號(hào)：C02F3/34(2023.01)I;C02F1/28(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N

摘要

本發(fā)明涉及一種高濃度氨氮污水用復(fù)合處理劑及其制備方法，屬于污水處理領(lǐng)域。本發(fā)明所述高濃度氨氮污水用復(fù)合處理劑中，以重量份計(jì)，含有以下組分：微生物菌劑10-20份、海藻酸鈉100-150份、草莓秸稈活性炭20-30份、改性殼聚糖30-50份、改性煤矸石10-20份。利用本發(fā)明復(fù)合處理劑對(duì)高濃度氨氮污水具有較好的凈化效果，通過對(duì)菌種進(jìn)行篩選和配比，形成有效菌群，實(shí)現(xiàn)對(duì)氨氮化合物的分解；各成分之間相互配合，可實(shí)現(xiàn)對(duì)氨氮化合物的有效動(dòng)態(tài)吸附，提高對(duì)污水的處理效果，達(dá)到凈化高氨氮污水的作用。

權(quán)利要求書

1.一種高濃度氨氮污水用復(fù)合處理劑，其特征在于，以重量份計(jì)，含有以下組分：微生物菌劑10-20份、海藻酸鈉100-150份、草莓秸稈活性炭20-30份、改性殼聚糖30-50份、改性煤矸石10-20份；所述微生物菌劑的制備方法為：將類球紅細(xì)菌、枯草芽孢桿菌、沼澤紅假單胞菌、亞硝酸細(xì)菌分別培養(yǎng)至菌濃度為OD600≈3的菌液，然后按照2:1:3:1的菌液體積比混合，得到混合菌液，制成凍干粉，即為微生物菌劑；所述草莓秸稈活性炭的制備方法為：草莓秸稈粉碎，采用高錳酸鉀溶液浸泡24-48h，浸泡后的秸稈用水沖洗，后置于由氟硅酸鈉、氯化銨、磷酸銨三種成分組成的活化劑溶液中浸泡24-48h，活化后的秸稈與碳化硅、扇貝殼粉混合后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下置于500-700℃溫度下煅燒1-3h，煅燒后的混合物冷卻，加入聚丙烯酸鈉混合，粉碎，即得草莓秸稈活性炭；所述改性殼聚糖的制備方法為：將亞硫酸氫鈉加水溶解后加入殼聚糖、羧甲基纖維素加熱糊化，得混合物Ⅰ備用；將淀粉磷酸酯加水溶解，加入過硫酸銨、丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌并加熱，反應(yīng)物黏稠后停止攪拌并升溫至70-80℃，保溫1-2小時(shí)，停止反應(yīng)，得混合物Ⅱ，備用；向混合物Ⅰ中加入混合物Ⅱ、聚合硫酸鐵、碳酸鈣，加熱，得初產(chǎn)物；將初產(chǎn)物洗滌，干燥，研磨，即得改性殼聚糖；所述改性煤矸石的制備方法為：煤矸石粉碎，采用濃度為10-20%的鹽酸溶液浸泡3-5h，浸泡后的煤矸石干燥，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下置于700-900℃溫度下煅燒，煅燒后的煤矸石，采用質(zhì)量濃度為10-30wt%的硫酸銨溶液浸泡3-5h，干燥，加入氧化鈣，粉碎，即得改性煤矸石；所述復(fù)合處理劑的制備方法為：步驟1，將微生物菌劑加入到改性殼聚糖水溶液中，攪拌均勻，使微生物菌劑均勻的負(fù)載在改性殼聚糖內(nèi)部，干燥至水分含量≤5%，得物料1；步驟2，將物料1、草莓秸稈活性炭、改性煤矸石加入到海藻酸鈉水溶液，300-500r/min攪拌5-10min，30℃烘干至水分含量≤3%，即得復(fù)合處理劑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合處理劑，其特征在于，所述草莓秸稈活性炭制備方法中，所述高錳酸鉀溶液中高錳酸鉀的質(zhì)量濃度為30-50wt%；所述活化劑溶液中氟硅酸鈉的質(zhì)量濃度為10-20wt%，氯化銨的質(zhì)量濃度為15-20wt%，磷酸銨的質(zhì)量濃度為30-50wt%；所述草莓秸稈與碳化硅、扇貝殼粉、聚丙烯酸鈉的質(zhì)量比為(30-50):(1-5):(10-15):(10-20)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合處理劑，其特征在于，所述改性殼聚糖制備方法中，所述亞硫酸氫鈉與水的質(zhì)量-體積比，以g/mL計(jì)，為1:(300-500)；所述淀粉磷酸酯與水的質(zhì)量-體積比，以g/mL計(jì)，為(20-50):(200-300)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合處理劑，其特征在于，所述改性殼聚糖制備方法中，所述亞硫酸氫鈉與殼聚糖、羧甲基纖維素的質(zhì)量比為1:(100-200):(30-50)；所述殼聚糖與淀粉磷酸酯、過硫酸銨、丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯的質(zhì)量比為(100-200):(20-50):(1-3):(5-10):(10-20):(20-50)；所述殼聚糖與聚合硫酸鐵、碳酸鈣的質(zhì)量比為(100-200):(10-15):(1-5)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合處理劑，其特征在于，所述改性煤矸石制備方法中，煤矸石與氧化鈣的質(zhì)量比為(10-20):(1-5)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于一種可用于高濃度氨氮污水處理的復(fù)合處理劑，該處理劑可有效去除污水中的氨氮化合物，迅速降低污水中的氨氮指標(biāo)，應(yīng)用前景廣闊。

本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：

一種高濃度氨氮污水用復(fù)合處理劑，以重量份計(jì)，含有以下組分：

微生物菌劑10-20份、海藻酸鈉100-150份、草莓秸稈活性炭20-30份、改性殼聚糖30-50份、改性煤矸石10-20份。

本發(fā)明提供上述微生物菌劑的制備方法，具體步驟為：

將類球紅細(xì)菌、枯草芽孢桿菌、沼澤紅假單胞菌、亞硝酸細(xì)菌分別培養(yǎng)至菌濃度為OD600≈3的菌液，然后按照2:1:3:1的菌液體積比混合，得到混合菌液，制成凍干粉，即為微生物菌劑。

本發(fā)明提供上述草莓秸稈活性炭的制備方法，具體步驟為：

草莓秸稈粉碎后，采用高錳酸鉀溶液浸泡24-48h，浸泡后的秸稈用水沖洗，后置于活化劑溶液中浸泡24-48h，活化后的秸稈與碳化硅、扇貝殼粉混合后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下置于500-700℃溫度下煅燒1-3h，煅燒后的混合物冷卻，加入聚丙烯酸鈉混合，粉碎，即得草莓秸稈活性炭。

進(jìn)一步的，所述高錳酸鉀溶液中高錳酸鉀的質(zhì)量濃度為30-50wt%。

所述活化劑溶液為氟硅酸鈉、氯化銨、磷酸銨的混合溶液；其中，氟硅酸鈉的質(zhì)量濃度為10-20wt%，氯化銨的質(zhì)量濃度為15-20wt%，磷酸銨的質(zhì)量濃度為30-50wt%。

所述草莓秸稈與碳化硅、扇貝殼粉、聚丙烯酸鈉的質(zhì)量比為(30-50):(1-5):(10-15):(10-20)。

本發(fā)明提供上述改性殼聚糖的制備方法，具體步驟為：

將亞硫酸氫鈉加水溶解后加入殼聚糖、羧甲基纖維素加熱糊化，得混合物Ⅰ備用；將淀粉磷酸酯加水溶解，加入過硫酸銨、丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌并加熱，反應(yīng)物黏稠后停止攪拌并升溫至70-80℃，保溫1-2小時(shí)，停止反應(yīng)，得混合物Ⅱ，備用；向混合物Ⅰ中加入混合物Ⅱ、聚合硫酸鐵、碳酸鈣，加熱，得初產(chǎn)物；將初產(chǎn)物洗滌，干燥，研磨，即得改性殼聚糖。

進(jìn)一步的，所述亞硫酸氫鈉與水的質(zhì)量-體積比，以g/mL計(jì)，為1:(300-500)；

所述亞硫酸氫鈉與殼聚糖、羧甲基纖維素的質(zhì)量比為1:(100-200):(30-50)；

所述淀粉磷酸酯與水的質(zhì)量-體積比，以g/mL計(jì)，為(20-50):(200-300)；

所述殼聚糖與淀粉磷酸酯、過硫酸銨、丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯的質(zhì)量比為(100-200):(20-50):(1-3):(5-10):(10-20):(20-50)。

所述殼聚糖與聚合硫酸鐵、碳酸鈣的質(zhì)量比為(100-200):(10-15):(1-5)。

本發(fā)明提供上述改性煤矸石的制備方法，具體步驟為：

煤矸石粉碎，采用濃度為10-20%的鹽酸溶液浸泡3-5h，浸泡后的煤矸石干燥，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下置于700-900℃溫度下煅燒，煅燒后的煤矸石，采用質(zhì)量濃度為10-30wt%的硫酸銨溶液浸泡3-5h，干燥，加入氧化鈣，粉碎，即得改性煤矸石。

進(jìn)一步的，所述煤矸石與氧化鈣的質(zhì)量比為：(10-20):(1-5)。

本發(fā)明提供上述復(fù)合處理劑的制備方法，具體步驟為：

步驟1，將微生物菌劑加入到改性殼聚糖水溶液中，攪拌均勻，使微生物菌劑均勻的負(fù)載在改性殼聚糖內(nèi)部，干燥至水分含量≤5%，得物料1；

步驟2，將物料1、草莓秸稈活性炭、改性煤矸石加入到海藻酸鈉水溶液，300-500r/min攪拌5-10min，30℃烘干至水分含量≤3%，即得復(fù)合處理劑。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1.本發(fā)明中采用微生物降解的方式對(duì)污水中的氨氮化合物進(jìn)行降解，各微生物之間相互配合，協(xié)調(diào)共生，在投放入污水中可形成優(yōu)勢菌群，迅速降低污水中的氨氮指標(biāo)，效果迅速且顯著，且不受污水中其他成分的影響，能夠持續(xù)降解污水中的氨氮化合物。同時(shí)采用對(duì)微生物菌劑采用包埋方式，將微生物負(fù)載在改性殼聚糖的內(nèi)部，外圍包裹草莓秸稈活性炭、改性煤矸石，可有效避免微生物菌劑因直接暴露在高濃度氨氮環(huán)境中造成的微生物死亡，從而導(dǎo)致降解能力下降；采用本發(fā)明包埋方式可有效保持微生物的穩(wěn)定性，對(duì)微生物具有一定的保護(hù)作用，保證有效的微生物數(shù)量，顯著增強(qiáng)微生物的氨氮降解能力。

2.本發(fā)明對(duì)殼聚糖進(jìn)行了改性，是殼聚糖內(nèi)部形成較多的微孔結(jié)構(gòu)，可有效負(fù)載微生物菌劑，同時(shí)具有一定的吸附能力，保證微生物在內(nèi)部可以穩(wěn)定存在，不易溶出，對(duì)微生物具有較好的保護(hù)作用。對(duì)煤矸石的改性，同樣使得煤矸石內(nèi)部同樣存在微孔結(jié)構(gòu)，增大其吸附能力；采用本發(fā)明制得的草莓秸稈活性炭，其表面積及孔容大，吸附性能優(yōu)良。此外，本發(fā)明中改性殼聚糖、改性煤矸石、草莓秸稈活性炭三者因內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，在一定程度上形成協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)氨氮化合物的不同濃度的動(dòng)態(tài)吸附，在用于污水中，海藻酸鈉緩慢形成溶脹，實(shí)現(xiàn)對(duì)氨氮化合物的快速吸附，同時(shí)在內(nèi)部改性殼聚糖中濃度最小，外部改性煤矸石、草莓秸稈活性炭中濃度相對(duì)較高，且氨氮化合物濃度過高時(shí)，停止吸附，待微生物降解后，重新進(jìn)行吸附，可避免因氨氮化合物濃度過高對(duì)微生物的影響。海藻酸鈉溶脹破碎后，污水中的氨氮化合物亦有所下降，負(fù)載的微生物被釋放至污水中，實(shí)現(xiàn)對(duì)剩余氨氮化合物的有效降解。

3.本發(fā)明中采用的草莓秸稈、扇貝殼粉、煤矸石均為農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)、工業(yè)中的廢棄物，實(shí)現(xiàn)了廢物利用，避免資源浪費(fèi)及環(huán)境污染。

（發(fā)明人：李帥;李墨愛）