公布日：2024.01.19

申請日：2023.12.19

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

摘要

本發明涉及一種高濃度氨氮污水用復合處理劑及其制備方法，屬于污水處理領域。本發明所述高濃度氨氮污水用復合處理劑中，以重量份計，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。利用本發明復合處理劑對高濃度氨氮污水具有較好的凈化效果，通過對菌種進行篩選和配比，形成有效菌群，實現對氨氮化合物的分解；各成分之間相互配合，可實現對氨氮化合物的有效動態吸附，提高對污水的處理效果，達到凈化高氨氮污水的作用。

權利要求書

1.一種高濃度氨氮污水用復合處理劑，其特征在于，以重量份計，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：將類球紅細菌、枯草芽孢桿菌、沼澤紅假單胞菌、亞硝酸細菌分別培養至菌濃度為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氣保護下置于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，在氮氣保護下攪拌并加熱，反應物黏稠后停止攪拌并升溫至70-80℃，保溫1-2小時，停止反應，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，得初產物；將初產物洗滌，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，在氮氣保護下置于700-900℃溫度下煅燒，煅燒后的煤矸石，采用質量濃度為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載在改性殼聚糖內部，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%，即得復合處理劑。

2.根據權利要求1所述的復合處理劑，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量濃度為30-50wt%；所述活化劑溶液中氟硅酸鈉的質量濃度為10-20wt%，氯化銨的質量濃度為15-20wt%，磷酸銨的質量濃度為30-50wt%；所述草莓秸稈與碳化硅、扇貝殼粉、聚丙烯酸鈉的質量比為(30-50):(1-5):(10-15):(10-20)。

3.根據權利要求1所述的復合處理劑，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量-體積比，以g/mL計，為1:(300-500)；所述淀粉磷酸酯與水的質量-體積比，以g/mL計，為(20-50):(200-300)。

4.根據權利要求1所述的復合處理劑，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、碳酸鈣的質量比為(100-200):(10-15):(1-5)。

5.根據權利要求1所述的復合處理劑，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量比為(10-20):(1-5)。

發明內容

本發明的主要目的在于一種可用于高濃度氨氮污水處理的復合處理劑，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，應用前景廣闊。

本發明采用了以下技術方案來實現上述目的：

一種高濃度氨氮污水用復合處理劑，以重量份計，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：

將類球紅細菌、枯草芽孢桿菌、沼澤紅假單胞菌、亞硝酸細菌分別培養至菌濃度為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氣保護下置于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。

進一步的，所述高錳酸鉀溶液中高錳酸鉀的質量濃度為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，氟硅酸鈉的質量濃度為10-20wt%，氯化銨的質量濃度為15-20wt%，磷酸銨的質量濃度為30-50wt%。

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

本發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，在氮氣保護下攪拌并加熱，反應物黏稠后停止攪拌并升溫至70-80℃，保溫1-2小時，停止反應，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，得初產物；將初產物洗滌，干燥，研磨，即得改性殼聚糖。

進一步的，所述亞硫酸氫鈉與水的質量-體積比，以g/mL計，為1:(300-500)；

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

所述淀粉磷酸酯與水的質量-體積比，以g/mL計，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、碳酸鈣的質量比為(100-200):(10-15):(1-5)。

本發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，在氮氣保護下置于700-900℃溫度下煅燒，煅燒后的煤矸石，采用質量濃度為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。

進一步的，所述煤矸石與氧化鈣的質量比為：(10-20):(1-5)。

本發明提供上述復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載在改性殼聚糖內部，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%，即得復合處理劑。

本發明具有以下有益效果：

1.本發明中采用微生物降解的方式對污水中的氨氮化合物進行降解，各微生物之間相互配合，協調共生，在投放入污水中可形成優勢菌群，迅速降低污水中的氨氮指標，效果迅速且顯著，且不受污水中其他成分的影響，能夠持續降解污水中的氨氮化合物。同時采用對微生物菌劑采用包埋方式，將微生物負載在改性殼聚糖的內部，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境中造成的微生物死亡，從而導致降解能力下降；采用本發明包埋方式可有效保持微生物的穩定性，對微生物具有一定的保護作用，保證有效的微生物數量，顯著增強微生物的氨氮降解能力。

2.本發明對殼聚糖進行了改性，是殼聚糖內部形成較多的微孔結構，可有效負載微生物菌劑，同時具有一定的吸附能力，保證微生物在內部可以穩定存在，不易溶出，對微生物具有較好的保護作用。對煤矸石的改性，同樣使得煤矸石內部同樣存在微孔結構，增大其吸附能力；采用本發明制得的草莓秸稈活性炭，其表面積及孔容大，吸附性能優良。此外，本發明中改性殼聚糖、改性煤矸石、草莓秸稈活性炭三者因內部結構的不同，在一定程度上形成協同作用，實現對氨氮化合物的不同濃度的動態吸附，在用于污水中，海藻酸鈉緩慢形成溶脹，實現對氨氮化合物的快速吸附，同時在內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較高，且氨氮化合物濃度過高時，停止吸附，待微生物降解后，重新進行吸附，可避免因氨氮化合物濃度過高對微生物的影響。海藻酸鈉溶脹破碎后，污水中的氨氮化合物亦有所下降，負載的微生物被釋放至污水中，實現對剩余氨氮化合物的有效降解。

3.本發明中采用的草莓秸稈、扇貝殼粉、煤矸石均為農業、水產、工業中的廢棄物，實現了廢物利用，避免資源浪費及環境污染。

（發明人：李帥;李墨愛）