一種養(yǎng)殖廢水的反硝化處理方法與流程
1.本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種養(yǎng)殖廢水的反硝化處理方法。
背景技術(shù)：
2.養(yǎng)殖廢水中含有較為豐富的氮磷元素，若將養(yǎng)殖廢水不經(jīng)過處理直接排放，則會導(dǎo)致水體的富營養(yǎng)化；因此，相關(guān)技術(shù)中通過一系列的方法對養(yǎng)殖廢水中氮元素進(jìn)行處理。
3.相關(guān)技術(shù)中常規(guī)的氮元素去除技術(shù)有物理處理技術(shù)、化學(xué)處理技術(shù)和生物處理技術(shù)；生物處理技術(shù)是指利用微生物的反硝化作用，從而實現(xiàn)將養(yǎng)殖廢水中氮源進(jìn)行去除；而相關(guān)技術(shù)中生物處理技術(shù)存在脫氮的效率低且成本較高的問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
4.本發(fā)明的目的在于提供一種養(yǎng)殖廢水的反硝化處理方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題和缺陷的至少一個方面。
5.具體如下，本發(fā)明提供了一種養(yǎng)殖廢水的反硝化處理方法，包括以下步驟：s1、將養(yǎng)殖廢水沉降后固液分離，收集第一液相；s2、將所述第一液相進(jìn)行反硝化處理；所述反硝化處理在生物填料中進(jìn)行；所述生物填料為負(fù)載有好氧反硝化細(xì)菌的反硝化載體；所述反硝化載體包括以下重量份數(shù)的制備原料：100份硅烷改性纖維素、10份~20份改性生物炭、3份~4份聚乙烯醇和硫磺0.5份~1份；所述改性生物炭的制備方法，包括以下步驟：將生物炭添加至堿溶液中處理。
6.根據(jù)本發(fā)明處理方法技術(shù)方案中的一種技術(shù)方案，至少具備如下有益效果：本發(fā)明的處理方法利用生物填料對第一液相中氮元素進(jìn)行處理；本發(fā)明的生物填料中負(fù)載了好氧反硝化細(xì)菌；通過生物填料對好氧反硝化細(xì)菌的固定，從而提升了細(xì)菌的脫氮效果；同時通過聚乙烯醇將硅烷改性纖維素、改性生物炭和硫磺三者進(jìn)行固定，從而使得反硝化細(xì)菌的傳質(zhì)過程大大加快，從而提升脫氮效率；而硅烷改性纖維素相對于纖維素具有強度高的特點，從而提升了材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；同時纖維素和生物炭具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，比表面積大，從而使得載體材料與水、空氣以及微生物的接觸面積大，增大微生物附著生長的機會，從而提升脫氮效率。
7.且改性生物炭具有優(yōu)異的吸附性能，從而不僅能夠吸附固定大量的好氧反硝化微生物，且對養(yǎng)殖廢水中的氨氮化合物也具有一定的吸附性，從而起到更好的凈化效果。
8.根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述養(yǎng)殖廢水中總氮在100mg/l以上。
9.根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述養(yǎng)殖廢水中總氮為100mg/l~500mg/l。
10.根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述養(yǎng)殖廢水中總氮為100mg/l~400mg/l。
11.根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述養(yǎng)殖廢水中總氮為100mg/l~200mg/l。
12.根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述反硝化處理的溫度為25℃~35℃。
13.根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述反硝化處理的時間為2h~3h。
14.根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述反硝化處理的溶氧量為3mg/l~4mg/l。
15.根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述反硝化處理的ph為7~7.5。
16.本發(fā)明中通過對反硝化處理的ph、溫度和溶氧量進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)了對好氧硝化細(xì)菌的活性進(jìn)行控制，從而進(jìn)一步提升了反硝化處理的效果。
17.根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述反硝化處理的細(xì)菌為好氧假單胞菌和除烴海桿菌組成。
18.根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述好氧假單胞菌和所述除烴海桿菌的質(zhì)量比為1:0.5~0.8。
19.本發(fā)明中通過對好氧假單胞菌和除烴海桿菌的質(zhì)量比進(jìn)行控制，利用兩者之間的協(xié)同作用，從而顯著降低水體中氮元素含量。
20.根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述硅烷改性纖維素的制備方法，包括以下步驟：s01、將纖維素和氫氧化鈉溶液混合后反應(yīng)，固液分離，收集固相；s02、再將所述固相與氨基硅烷混合后反應(yīng)，固液分離；所述纖維素和所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量體積比為1g：100ml~200ml；所述纖維素和所述氨基硅烷的質(zhì)量比為1:0.01~0.02。
21.氨基硅烷的用量過小，則對硅烷改性纖維素的強度提升效果有限；而氨基硅烷的用量過多，則會導(dǎo)致硅烷改性纖維素表面的疏水性增強，從而影響到反硝化載體與第一液相的接觸，進(jìn)一步影響到第一液相中氮元素的去除效果。
22.根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，步驟s01中所述反應(yīng)的溫度為40℃～60℃。
23.根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，步驟s01中所述反應(yīng)的時間為1h~2h。
24.根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，步驟s02中所述反應(yīng)的時間為1h~2h。
25.根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，步驟s02中所述反應(yīng)的溫度為20℃～80℃。
26.通過對反應(yīng)的溫度和時間進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)了對反應(yīng)的進(jìn)程進(jìn)行控制，從而有利于在較短的時間內(nèi)實現(xiàn)改性，提高工藝過程的效率。
27.根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述氨基硅烷為3-氨基丙基三甲氧基硅烷。
28.根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述聚乙烯醇的分子量mw為20000~40000。
29.根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述反硝化載體的制備方法，包括以下步驟：制備聚乙烯醇分散液；將所述硅烷改性纖維素、所述改性生物炭、所述硫磺添加至所述聚乙烯醇分散液中，混合、烘干和造粒。
30.根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述烘干的溫度為60℃~80℃。
31.根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述聚乙烯醇溶液的質(zhì)量濃度為5%~10%。
32.根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述堿溶液包括氫氧化鈉溶液和氫氧化鉀溶液。
33.根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述堿溶液的摩爾濃度為0.5mol/l~1mol/l。
34.根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述反硝化載體的粒徑為5mm~10mm。
35.根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述沉降為依次經(jīng)過初沉淀、粗格柵、細(xì)格柵和沉淀池處理。
36.根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述生物炭的制備方法，包括以下步驟：將生物質(zhì)原料在500℃~600℃下熱裂解。
37.通過將熱裂解溫度控制在上述范圍，有利于提升生物炭材料的性能。
38.根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述生物質(zhì)原料包括玉米秸稈和棉花秸稈中的至少一種。
39.根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述熱裂解的氣氛為保護(hù)性氣體。
40.根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述保護(hù)性氣體包括氮氣和稀有氣體中的至少一種。
41.根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，所述稀有氣體包括氦氣、氬氣、氖氣和氪氣中的至少一種。
具體實施方式
42.以下將結(jié)合實施例對本發(fā)明的構(gòu)思及產(chǎn)生的技術(shù)效果進(jìn)行清楚、完整地描述，以充分地理解本發(fā)明的目的、特征和效果。顯然，所描述的實施例只是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部實施例，基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的其他實施例，均屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
43.本發(fā)明的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示意性實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中；在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例；而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
44.實施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行；所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
45.本發(fā)明實施方式中養(yǎng)殖廢水的總氮為356mg/l。
46.本發(fā)明實施方式中生物炭的制備方法，由以下步驟組成：本發(fā)明實施方式中生物炭的制備方法，由以下步驟組成：s1、取玉米秸稈粉碎成2mm～3mm的玉米秸稈顆粒；s2、將玉米秸稈裝入充滿氮氣的馬弗爐中，加熱至550℃后，保持4h，冷卻后生成生物炭。
47.本發(fā)明實施方式中好氧假單胞菌為施氏假單胞菌a1501。
48.本發(fā)明實施方式中除烴海桿菌購自谷研的goyj13792。
49.實施例1一種養(yǎng)殖廢水的反硝化處理方法，包括以下步驟：s1、將養(yǎng)殖廢水依次進(jìn)行初沉淀、粗格柵、細(xì)格柵和沉淀池處理，制得第一液相；s2、再將第一液相經(jīng)過反硝化處理，即得處理后養(yǎng)殖廢水；反硝化處理過程中工藝參數(shù)如下：溶氧量為4mg/l，ph為7~7.5，溫度為30℃，時間為2h；
反硝化處理在生物填料上進(jìn)行；生物填料與第一液相的質(zhì)量體積比為1g：100ml；生物填料為負(fù)載有好氧反硝化細(xì)菌的反硝化載體；反硝化載體的粒徑為5mm；好氧反硝化細(xì)菌由好氧假單胞菌和除烴海桿菌按照質(zhì)量比為1:0.5組成；反硝化載體包括以下重量份數(shù)的制備原料：100份硅烷改性纖維素、20份改性生物炭、4份聚乙烯醇和硫磺1份。
50.生物填料的制備方法，由以下步驟組成：將硅烷改性纖維素、改性生物炭和硫磺添加至聚乙烯醇溶液（聚乙烯醇bp-05（長春化工），分子量mw為27000~32000，聚乙烯醇溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%）中，混合均勻后干燥，干燥（干燥的溫度為80℃，干燥的時間為12h）后造粒，制得反硝化載體；再將反硝化載體添加至好氧反硝化微生物菌劑（反硝化載體和好氧反硝化微生物菌劑的質(zhì)量比為1:10）中，在25℃下曝氧條件下浸泡處理10h，停止曝氧并降溫至4℃，收集反硝化載體并冷凍干燥至水含量為15%。
51.好氧反硝化微生物菌劑的制備方法，由以下步驟制得：將好氧反硝化細(xì)菌接種至液體培養(yǎng)基（葡萄糖10g，氯化鈉35g，醋酸鈉0.6g，硝酸鉀0.2g，磷酸二氫鉀0.01g，氯化鎂0.02g，氯化鈣0.1g，水1l，ph調(diào)節(jié)為7.0~7.5，121℃滅菌15min后冷卻至25℃）中，在30℃下曝氧培養(yǎng)20h。
52.硅烷改性纖維素的制備方法，由以下步驟組成：將纖維素（cas號，9004-34-6；購自西格瑪奧德里奇（上海）貿(mào)易有限公司，貨號為310697，平均粒徑為20μm）添加至氫氧化鈉溶液（1mol/l，纖維素和氫氧化鈉溶液的質(zhì)量體積比為1g：100ml）中反應(yīng)（反應(yīng)溫度為50℃，反應(yīng)時間為2h）；反應(yīng)后固液分離，收集固相，水洗3次；再將固相添加至3-氨基丙基三甲氧基硅烷乙醇分散液（1mol/l，3-氨基丙基三甲氧基硅烷與纖維素的質(zhì)量比為1:0.02）中反應(yīng)（反應(yīng)溫度為30℃，反應(yīng)時間為2h），反應(yīng)完成后固液分離，收集固相，洗滌，干燥。
53.改性生物炭的制備方法，由以下步驟組成：將生物炭添加至氫氧化鈉溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%，生物炭和氫氧化鈉溶液的質(zhì)量體積比為1g：20ml）中處理（處理溫度為80℃，處理時間為2h），處理后固液分離，收集固相；將固相用水洗滌3次，洗滌后干燥，即得改性生物炭。
54.實施例2本實施例為一種養(yǎng)殖廢水的反硝化處理方法，與實施例1的差異在于：反硝化載體包括以下重量份數(shù)的制備原料：100份硅烷改性纖維素、20份改性生物炭、4份聚乙烯醇和硫磺0.5份。
55.實施例3本實施例為一種養(yǎng)殖廢水的反硝化處理方法，與實施例1的差異在于：本實施例中3-氨基丙基三甲氧基硅烷與纖維素的質(zhì)量比為1:0.01。
56.實施例4本實施例為一種養(yǎng)殖廢水的反硝化處理方法，與實施例1的差異在于：
本實施例中3-氨基丙基三甲氧基硅烷與纖維素的質(zhì)量比為1:0.04。
57.實施例5本實施例為一種養(yǎng)殖廢水的反硝化處理方法，與實施例1的差異在于：不加入好氧假單胞菌。
58.實施例6本實施例為一種養(yǎng)殖廢水的反硝化處理方法，與實施例1的差異在于：不加入除烴海桿菌。
59.實施例7本實施例為一種養(yǎng)殖廢水的反硝化處理方法，與實施例1的差異在于：本實施例中好氧假單胞菌和所述除烴海桿菌的質(zhì)量比為1:1。
60.對比例1本對比例為一種養(yǎng)殖廢水的反硝化處理方法，與實施例1的差異在于：本對比例中纖維素不經(jīng)過改性處理（即將硅烷改性纖維素替換為纖維素）。
61.對比例2本對比例為一種養(yǎng)殖廢水的反硝化處理方法，與實施例1的差異在于：本對比例中生物炭不經(jīng)過改性處理（即將改性生物炭替換為生物炭）。
62.對比例3本對比例為一種養(yǎng)殖廢水的反硝化處理方法，與實施例1的差異在于：本對比例中不加入改性生物炭。
63.對比例4本對比例為一種養(yǎng)殖廢水的反硝化處理方法，與實施例1的差異在于：本對比例中不加入硫磺。
64.本發(fā)明實施例1~7及對比例1~4中處理后的養(yǎng)殖廢水中總氮含量及去除率見表1。
65.表1本發(fā)明實施例1~7及對比例1~4養(yǎng)殖廢水中總氮含量及去除率
綜上所述，本發(fā)明的處理方法利用生物填料對第一液相中氮元素進(jìn)行處理；本發(fā)明的生物填料中負(fù)載了好氧反硝化細(xì)菌；通過生物填料對好氧反硝化細(xì)菌的固定，從而提升了細(xì)菌的脫氮效果；同時通過聚乙烯醇將硅烷改性纖維素、改性生物炭和硫磺三者進(jìn)行固定，從而使得反硝化細(xì)菌的傳質(zhì)過程大大加快，從而提升脫氮效率；而硅烷改性纖維素相對于纖維素具有強度高的特點，從而提升了材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；同時纖維素和生物炭具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，比表面積大，從而使得載體材料與水、空氣以及微生物的接觸面積大，增大微生物附著生長的機會，從而提升脫氮效率；且改性生物炭具有優(yōu)異的吸附性能，從而不僅能夠吸附固定大量的好氧反硝化微生物，且對養(yǎng)殖廢水中的氨氮化合物也具有一定的吸附性，從而起到更好的凈化效。
66.以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
技術(shù)特征：
1.一種養(yǎng)殖廢水的反硝化處理方法，其特征在于，包括以下步驟：s1、將養(yǎng)殖廢水沉降后固液分離，收集第一液相；s2、將所述第一液相進(jìn)行反硝化處理；所述反硝化處理在生物填料上進(jìn)行；所述生物填料為負(fù)載有好氧反硝化細(xì)菌的反硝化載體；所述反硝化載體包括以下重量份數(shù)的制備原料：100份硅烷改性纖維素、10份~20份改性生物炭、3份~4份聚乙烯醇和硫磺0.5份~1份；所述改性生物炭的制備方法，包括以下步驟：將生物炭添加至堿溶液中處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的養(yǎng)殖廢水的反硝化處理方法，其特征在于，所述反硝化處理的溫度為25℃~35℃。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的養(yǎng)殖廢水的反硝化處理方法，其特征在于，所述反硝化處理的溶氧量為3mg/l~4mg/l。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的養(yǎng)殖廢水的反硝化處理方法，其特征在于，所述反硝化處理的細(xì)菌由好氧假單胞菌和除烴海桿菌組成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的養(yǎng)殖廢水的反硝化處理方法，其特征在于，所述硅烷改性纖維素的制備方法，包括以下步驟：s01、將纖維素和氫氧化鈉溶液混合后反應(yīng)，固液分離，收集固相；s02、再將所述固相與氨基硅烷混合后反應(yīng)，固液分離；所述纖維素和所述氫氧化鈉溶液的質(zhì)量體積比為1g：100ml~200ml；所述纖維素和所述氨基硅烷的質(zhì)量比為1:0.01~0.02。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的養(yǎng)殖廢水的反硝化處理方法，其特征在于，所述氨基硅烷為3-氨基丙基三甲氧基硅烷。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的養(yǎng)殖廢水的反硝化處理方法，其特征在于，所述聚乙烯醇的數(shù)均分子量為20000~40000。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的養(yǎng)殖廢水的反硝化處理方法，其特征在于，所述反硝化載體的制備方法，包括以下步驟：s001、制備聚乙烯醇分散液；s002、將所述硅烷改性纖維素、所述改性生物炭、所述硫磺添加至所述聚乙烯醇分散液中，混合后造粒。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的養(yǎng)殖廢水的反硝化處理方法，其特征在于，所述造粒后烘干的溫度為60℃~70℃。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的養(yǎng)殖廢水的反硝化處理方法，其特征在于，所述堿溶液包括氫氧化鈉溶液和氫氧化鉀溶液。
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種養(yǎng)殖廢水的反硝化處理方法，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域；該方法包括以下步驟：S1、將養(yǎng)殖廢水沉降后固液分離，收集第一液相；S2、將所述第一液相進(jìn)行反硝化處理；所述反硝化處理在生物填料上進(jìn)行；所述生物填料為負(fù)載有好氧反硝化細(xì)菌的反硝化載體；所述反硝化載體包括以下重量份數(shù)的制備原料：硅烷改性纖維素、改性生物炭聚乙烯醇和硫磺；所述改性生物炭的制備方法，包括以下步驟：將生物炭添加至堿溶液中處理。本發(fā)明的處理方法利用生物填料對第一液相中氮元素進(jìn)行處理；本發(fā)明的生物填料中負(fù)載了好氧反硝化細(xì)菌；通過生物填料對好氧反硝化細(xì)菌的固定，從而提升了細(xì)菌的脫氮效果。氮效果。
