缓释碳源材料及其在低碳氮比废水处理中的应用.docx

1、缓释碳源材料及其在低碳氮比废水处理中的应用张旭啜刘佳哙许兵1渊1.山东建筑大学市政与环境工程学院袁济南25010102.济南水务集团有限公司袁济南250118冤摘要院在低碳忽比废水的处理过程中袁碳源量成为影响总氮去除效率的主要制约因素遥外加碳源是种常见的提高总筑去除效率的手段袁综述了制取缓释碳源的主要材料尧合成方法袁并指出了缓释碳源材料在实际应用中所存在的问题和今后的研究方向袁总结了碳源材料的选择尧制备在实际工程应用中的重要性遥关键词院缓释碳源日反硝化日改性处理日碳氮比中圈分类号院载苑03.1文献标志码院粤文章编号院员同园怨原圆源缘缘渊圆同21冤园2原柯园同1原园5Slow-reeasecar

2、bonsourcematerialanditsapplicationinlowcarbon-nitrogenratiosewagetreatment时搏鼬就夏嘲藏耘翻哦翻础早a询1.SchoolofMunicipalandEnvironmentalEngineering,ShandongJianzhuUniversity,Jinan250101,China;2.JinanWalerGroupCo.,Lid,Jinan250118,China受AbstractDuringtheprocessoflowcarbon-nitrogenratiosewagetreatment,theamountofc

3、arbonsourcewasthemainlimitingfactoraffectingtheremovalefficiencyoftotalnitrogen.Addingcarbonsourceisacommonmethodtoimprovelheremovalefficiencyoftotalniirogen.Themainmaterialsandsyntheticmethodofslow-re§leasecarbonsourceweresummarized:besides,theexistingproblemsofthiskindofmaterialinpracticalapp

4、lica§tionaswellasitsfutureresearchdirectionwerepointedout.Finally,thesignificanceofcarbonsourcematerialselectionandpreparationinactualprojectwassummarized.Keywordsslow-releasecarbonsource;denitrification:inodificaiton;carbon-nitrogcnratio传统的生物脱氮处理工艺主要是利用微生物在缺氧条件下进行反硝化脱氮袁反硝化细菌利用碳源作为电子供体袁将水中的硝态氮和

5、亚硝态氮还原成氮气袁达到脱氮的效果倾"中的欧比四下林“袂上探方可的IR氛效梆mJ.fi荐4««*.瞬3脚明蜥*»?蜜¥从网15粒瞬冰««网的去除卓从醐洋捉fl到坳玳tu废水处理工程实际运行中泉传藐*做象工/存在诺名不足&如废水IHJSfMifi<1生物因成迥不尽讹无法进行反化作川察为提离脱氛般果箫堂外m碳滋等i£诸右学KliWMX乙族铀液仓成2送行反殉化的研完探零0发现水洛性aUUtMJN,&济解尧反应速度快等特成血得到广泛应用甫投如弟耶性玫池容&透见投如不hl或?iilht的问题宣不

6、仅增加了反硝化的成本袁而且导致系统运行复杂及二次污染等比较突出的问题概驱近几年松时若-直在螂林无耽颇的吨碳础邸传g*琳加幢晞制F声时，及柯捉取秘员维君WWfi>iJ5c»化碳海的相关研如渐成为学者关注的4b醐采川新察村，,作为外如碳心成为当前提商脱禄成果的个瓯健解决X案电坂龚将（1价并可持蝶仕攸成就的咒体“机碳潭来代普作统稼渔的研究己成为新近妙点申员醐MlWfWIMfeTi机邮大致诃以分为3芯由人工合成的何生物降样的!&分子索普森#如入工合成的索径基脂肪俄棉？沸疑池弓宕EStiffen9独爰哀该MH的主要特点是价格相料权鬲尧昔弗过于机一宜应用受到IW的初卷MfiH于以纤

7、谁蠢为主的天然材料袁如甘草尧芦苇尧玉米芯尧麦秆等袁其机械强度较低袁使用寿命短曰盂对天然材料进行添加合成的新型复A材料用时仙辆区域材K"J以为微；.将提供诂”的r存坏境供治生两凝牌M袁固体缓释碳源在经过适当处理后袁在物理尧生物等协同作用下袁可以缓慢释放碳源袁解决了投加量不易控制或者初期释放量过高等诸多不利问题遥因此袁选择高效稳定的缓释碳源材料作为废水脱氮的外加碳源具有重要的意义员缓释碳源材料的筛选矽觥针对反硝化水体中碳源不足的情况袁许多学者主张投加不溶性的固态有机碳物质等遥通过在水体中缓慢释放溶解性有机碳来进行脱氮遥同时袁缓释碳源材料在水体中也可以作为微生物载体来使用遥通过目前的研究发

8、现袁现阶段的固体有机碳源大体上可以分为以下3大类院淤以植物纤维素为主的天然材料日于是对植物纤维进行改性处理的新型材料通对孤工合成的可降解高分子有机材料1员根员天然植物材料碳源天然植物碳源通常选用的材料有芦苇尧芦竹尧玉米芯尧花生外壳尧稻草尧腐朽木等遥此类植物体中含有大星的纤维素袁并且价格实惠袁来源广泛袁在水体中水解时袁其产物多为糖类物质袁可以很好地促进反硝化作用遥以天然植物材料作为外加碳源时袁不同植物的释碳速率及释碳平衡饱和悦韵阅浓度有很大的差距遥因此袁在对水体进行脱氮时袁最优选的反硝化速率对应的碳氮比不同遥同时袁天然植物材料通常都普遍存在前期释放速率过快袁有机碳过度溶出袁而后期释放缓慢的现象遥

9、因此袁利用植物材料作为缓释碳源时袁如何实现稳态释放成为技术研究的关键之一遥李斌等翎UBIiifiil研？玉米芯等农业废升粉来探究其破博肝我特性tl并肉作为微生物的反的化碳潭*试的粘果发啾玉米芯初期町滔性有机构救彩R易于法生物Rt籽和解单g5球吗艇凿累计去除了圆愿源龄麟早的硝态氮日棉花尧稻草前期处理效果较好袁但长期反硝化能力不如玉米芯遥邵留等*利用玉米芯捕惊跖草"g做业废弃物M为反用化0和生物txt级体亥结果表明EiJ帅破滥材X的灼清足一续动力学方和俄共中以稽”做为破涣的ifiiffi在KE3尚町§该相比姣其他联波材料袁稻草的有机碳释放量最大袁释放速率最快遥刘江霞等附皖栗用以

10、麦H为诙源和反应介Hi的牛物反应ii去除地下水中研酸次哀研充表明r在控韧反应器弟照和水力停贸时斜策ti下女汕迎投擎个水中砂&乳的去以±a朽木作为破源和反阮介成的水解更反研化生物反应SS去险废水中确试软*，果W朽木可有效地转收喉类捞收更在安女粼将保嫩:A4E衣度为粮Hi1融代职8«惘为园#的条件下2水反昭化反应割酝初很好的腴故效果也总象去隧率达到UfilW以上i£?HSi«等研究常地为宏什和JikWfl：方反的化反险器生物迁泄弁员|»Wisa的人除率可现坝®s»£4i«W¥:swssift

11、wnoft当迎*有机物浓度枚低mrifitt向及水中投仙裕华作为外化作用A在有效提高1418的条件下*捋软能除却以达到纨腱Jia，研究探讨了应用典型农林废弃物源如麦秆尧杏核尧硬核桃壳等冤用于人工湿地脱氮的碳源袁在低悦蒐晕渊比值为3冤的废水中袁总氮去除率可以达到远远崔苑缘怨裁论远苑豫遥天然植物材料来源广泛尧成本低廉袁其水解产物多为腐殖酸类化合物袁无毒害作用袁在水体中亦可作为微生物生长的载休袁有效提高废水悦另晕遥但是袁天然植物材料在释放周期结束后袁植物残体可能会对系统造成堵塞袁需单独设立投加区域袁以便口后维护运行通员费圆改性天然材料碳源改性天然材料是通过在天然材料的基础上对其特性进行改性处理袁将原

12、有的天然材料进行预处理或者同高分子材料共混加工成新型的材料作为固体缓释碳源遥此类改性缓释碳源不仅具有天然材料来源广泛尧释碳性能优良的传统特点袁更兼有机械强度高袁在水体中能被微生物缓慢降解的特点遥杨帆等崔站计研究大麻纠维w3怜膏淀粉什为砍源材料衣也用的成深外部计梁材n为就盘H构码靴E侦过枝制成源村抑；微材料的成分以及IV比袁合成_种新型的缓释碳源匀月耘袁经过试验验证表明院在进水氮的质量浓度为猿园皂早®蕴时袁去除率可接近员园园豫袁并且在较低温度的不良条件下依然可以保持较高的脱氮效率遥沈志强等电心WW球听供岫%TWiffi源代用于去除废水中的硝态氮袁试验研究表明院在接种活性污泥后袁杂孕悦缆

13、缘碳源材料可以立即表现出很好的释碳效果袁在整个释碳周期内袁其平均反硝化速率为园艮园圆园愿皂花岫窑瘫唐丹琦荆猿苑暂以被硝酸盐污染的地下水为研究对象袁利用共混摄焰融聚合技术将聚乳酸和淀粉混合袁制备成兼具碳源和生物载体的新型缓释碳源遥结果表明院当聚乳酸与淀粉质量比为缘艮缘袁反硝化效果最佳袁硝酸盐去除率这怨怨豫日采用该碳源进行反硝化填充柱连续动态试验袁反应器中反硝化效果显著袁出水硝酸盐质量浓度在圆皂早整蕴以下袁为开发环境友好的可控型缓释碳源提供科学依据谡改性天然材料经改性处理或者与其他材料复合成新型物质袁通过改变天然材料的表面结构袁增加了内部的比表面积袁使其更容易释放碳元素袁从而提高天然材料的可生化性

14、和微生物对碳源体的利用率曰同时袁改性材料兼具来源广泛尧价格实惠等诸多优点袁正逐渐取代传统天然植物材料作为外加碳源茜员嵌崔人工合成高分子碳源材料人工合成高分子碳源材料是以小分子为基础袁通过在其分子链上合成聚羟基脂肪酸能尧聚乙酸尧聚己内酯等易于被分解利用的高分子聚合物作为缓释碳源遥人工合成的高分子缓释碳源材料机械强度高袁对水体无害袁并且不会造成二次污染遥同时释碳速率稳定袁能够达到很好的脱氮效果袁是固体缓释碳源的理想材料袁但是高分子材料的化学成分比较单一袁制备流程复杂袁造价昂贵袁这也限制了此类材料的大规模使用遥范振N等电策10竹利用*表酸#粒作为反旃化的固休WW：和生物股栽体更硝酸盐的去除率可达到H

15、另投员同其投无米乳峻也为生物携的供了良蜉的条件W王地坍等叫瞭S研冗了梁己内I&作为反ifi化网体嗯林巧:物费我佝地下水中的tfJKftfttiW化建作为反化础何以大大M少亚酸Jt筋积国苏彤等听#何B利用可15解聚合饬聚径暴折的破惭作为反玳化外加酸由去除地下水中外破众京可以瓯籽很好的功破他去除笠梁il泌出Ilf等砌娜栗用聚己内Si作为外moWSMt?修个反反&统的葛沮去除率可以达到皿iftR同时囊己内Ift溶解枪定W人工合成高分子碳源是一种无污染的新型碳源材料袁其机械强度和生物可降解性要远高于天然植物材料袁可以很好地促进微生物的反硝化作用袁是外加碳源的最佳选择袁但其昂贵的造价和复

16、杂的制作流程限制了此类材料的应用g圆缓释碳源外部骨架材料的研究缓释碳源的外部骨架材料主要对碳源本体起支撑包裹的作用袁同时可以强化缓释碳源材料的机械抗压能力遥骨架材料的选择不仅要求材料来源广尧价格低廉袁同时在水中也可被微生物分解袁且对水体不产生二次污染遥骨架材料在水中的分解速率要低于碳源材料袁进而起到保护作用遥在碳源释放完之后袁骨架材料可以继续被微生物分解作为反硝化过程的可利用碳源袁或者作为人工湿地中的基质底泥袁以此对生物脱氮和生长的全过程起到促进作用遥目前袁外部骨架材料主要是各类有机材料如聚乙烯醇渊PVA冤尧聚己内酯等袁以及各类硅酸盐水泥等无机材料遥聚己内酯是一种人工合成的可生物降解聚合物袁具

17、有良好的生物相容性尧可生物降解性和加工f生N住辱瞬辨5以强己内昭羌淀®共混物为Bi混&研兄其和砾石系统的反S1化待性。研冗姑唳衣明*利用累己内酷和淀粉所合成的成评宜碳海体的机械强度大停提岛水史有利于生构反化作用遥早灾粤具有良好的机械性能弟抗静电性充耐化学药品性务可生物降解性等性能真广泛应用于纤维弟塑料石油化工先医药材料表面改性等领域浒明"郴UPVA为廿梁材nA失水山染（擀脂防板船*诗8奴为A化制A¥美鸟。淀粉成雄比为X做9时可机因和碳源&研冗发现&林鸟骨架对范於起到故好的iitffJiii传碳效果和（RH效果更优素对于含氮质量浓度为圆喙赏园

18、皂早醵算的模拟废水京其去除率可以达到俄嗦豫以上素出水位韵阅质量浓度保持在国园皂早牖左右遑一些具有多孔结构尧比表面积大尧抗压强度高的颗粒无机材料袁更有利于微生物生长遥范鹏宇等|脉有利用H条上为沸石帝为矿流沛鼓带水泥等材料与R米芯混金U地过边放机刑畋粹成SJ用丁植牛.物IR氤京结果表明京新IH的级尊碳3#机械游度榆袁可以明显强化微生物的反硝化作用袁提高总氮的去除率曰同时袁经杂耘酝观察袁多孔的无机材料也为微生物提供了可附着栖息的环境遥针对碳源外部骨架材料的选用袁大部分都是可生物降解的高分子化合物袁同时袁也有利用石英砂尧硅酸盐类等无机材料作为外部骨架遥上述材料作为缓释碳源的外部骨架成分袁其应用特点和功

19、能各不相同袁所以需要结合碳源材料来进行选择遥费结语渊员冤缓释碳源主要用于低悦整晕废水的脱氮袁目前其主要材料是天然植物材料尧改性天然材料以及人工合成的可降解高分子材料遥这些材料在水中均能够达到很好的释碳效果袁可有效促进微生物的反硝化作用遥源圆冤缓释碳源的外部骨架材料主要包括各类无机材料和有机高分子材料袁无机材料可以提供足够的机械强度袁并且可作为微生物的生长环境日有机高分子材料在水中亦可以分解袁作为碳源进行释放遥渊猿冤处理低悦墨晕废水袁需要综合考虑水体中氮的存在形态遥对于氨氮浓度高的废水袁仅靠外加碳源并不能达到很好的处理效果袁还需要利用硝化作用来实现总氮的去除遥参考文献院m黄力彦克壬志宏素陈大志京

20、等推低碳源城市污水生物处理方法研充进展枇嬲工业用水与废水百目眺舫就戒赚魏叙mtOMASSOJRsKARIEk宰克月ILL厚辣新曜物螂th獭碣霰燧砒猴聂演瑚邈甫熙碇舞艇感说漩他IIWt琥牝锹幅髓就甑斜艇钢吸。贱顷炭版员兢斯以麟顾n勰运0HN&姬SELN1CKS簌再Eil藏单梆皂瞬蛔邮瓣髭卷或嬲狮蛾临岫搬蹈膀猷我翱；8富懒舰典瞬勰济皂螂豳蜘融妻B蹒髀昧盹F熠联阕的都爵崩朔限京4NDERSENJHSCONELYD族旧知懒融锹踢猊瞬幽辟嬲H犹照I!翻漏袒谶蜘状繇iSWillW渊螂械髀做膀验黑蜥布砌存粉就概兼散曜蹶解狱竟珥困演遵爵员贩静麒mWZANNE脱fclCHELLE顾辙睥萩箱锄H粉婀如褊靡

21、婀做MMATYASi运ABAYN,SSKSEI.M»彩廊g段睐调菸细础蹒i艇靛醐食段眦瓯嘏藏员瞒嘟蹴m陈宏来&高浓度有机工业废水补充反硝化碳源的试验研究故蓉隹工业用水与废水京丽距再懿制更充财藤觥figsttOfNo织RESAntAVlER盟IxHiffift!IftOtt岫剧I械最酣.缺龄嫌片瞄故赚燃航烈疏mt愁捽酬酗帽胜.魂虢sm潮8瓒n橱斓毗籍咐廓吕啷勰琲峨碱飙麒漱园魅目园踏瞰赃顺呻素撕源洒就牺舞睇耗翻尴赧翻湖旗蹦辙蹒暇窑1窑翻嫩慵骊嬲i*巍微瞄赫登倒廉H耕槌勰醍蛔赣雄"解瞬潞球蹒酸滕盛疆腿龌酰辍襁瞰勰院邮芯婀失ER2INICAnISABELRftRANUELS

22、疑涌S?浏簸厩瑞妣稚化峻璃艘蜩蔑您楠呻ira辫输螂明斓邮圈既就瞬?潍稣岫跳顺斌战螂辙岷illitO社推沛於蹴酬备膊岫LlHjClllZFiYANflXMli觥O娜骤邮麻潮*唾诚秘蹦瞬鼬解硼贼睇目瑚献襁喝散岫布踽醐i懈岫撒K谶岫糙还瞅期缺糖毓髓普邪哉觌就湫簸田睇翩报械靡李华索周子明屯刘育松玄等长稻壳作为反硝化碳源在海水中的脱氮性能研究航瞧工业水处理素g鼬蕨航糅蛾弑鼬贱用员孀宰EN颠OEN醯SHENG我撕再哉戡姿眦通蹒瓣剩&.蹴遍能螂髓觥！职衡嘲皂眦魏tS?fifiW砒眼测嘛鼬t魏葡UHiWifim.吸隰01众牌购舅捌探褫员顾桩鹳HUETT倒竦MORRISi瞬SMITH瞄etall堡诚物t

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24、水处理氏踞眺素耽鞭戢r姻聪麒暇演曾文平直张后虎直汪银梅按以纤维素物质为反硝化碳源和载体去除水中硝酸盐觥酸工业水处理京藐员晚鼬粮聚兼家邮魇杨嫩玄孙永利京郑兴灿众等我不同外加碳源的反硝化效能与技术经济性分析觥畿给水排水京戏员眺麒赧员簸员解艮员目我邮飓沈志强宜吴为中忠杨春平/等民利用淀粉基共混物作为反硝化固体碳源的研究觥籍环境科学克就;聘媛碗明朗拔然娜营X1NG再X§ZHANGD$ClUM籍期tHHttl醐如IMt褊藕血藐Oil醯祯亲廨宙n，撤所毓赫潴cmt樱imm碰觥群觐输w£§朋菸建圈§脚滞£翳股殳器蕴溉醐赐料的微0款嫉帽敏潮的潇嗣朦瞬或员隧员的

25、诚邮祥李晔K章旻克陈家宏其等辰污水反硝化脱翅的固态有机碳源选择实验研究就醮武汉理工大学学报百豳婀直朝颛部鲫旅辅融脱娜斩月碓醐巍盹由就襄脂料蜗期洌跚我新瞬御娜!翻e斓貌她骚湿菇液瓠瞬彳m生瞰毓殖蜩国埔翻粉顺跚聊眼遍麒#.同恭娘赃海就藏法凌电盛西WU鸵直YANG金膝WANG允诚I嘛雌眦魅磷朝舱北贵规醵趋就酝泄I遂雌勰鼬燃藤巍RI建峙*细&蛾幄探!薜拥幡梆岫洋做隙砒缺¥谜薜凰勰敝歇聚做吉剧麟毓魂褴B员鞘筷版此哉早融酮员兢溉艇思晚暇旗醵蔽勰蕤L1网ZUOtHXING宰宜H秘娜帅联我慵宾崎峻蹄噩麒脚景赫鞋mil飙娜鞅眼罹舫曜器魇撷倒翼19疆蹒麟醐段咪料揪般燃推测疑联磁场螂簸捋夏酮赚宜N

26、朝姻簸戏勰麒甑澜fi0«S王静静宜任莉素郎建峰也反硝化脱领固体碳源材料研究进展秋龈中国环境管理F部学院学报京朋员明旅版蛾懿腰觥李斌京茄瑞霞K固体纤维素类废物作为反动化碳源滤料的比选枇概环境科学真甑员兢mm员醐服员麒酸常用免舌邵留泉徐祖信亲王晟页等择新型反硝化固体碳源释碳性能研究顿甜环境科学点即员财航秘族屯度园普刘江霞直罗泽娇直靳孟贵素等,以麦秆作为好氧反梢化碳源的研究航髀环境工程直mm甑帼觥旅就演帝&膳孙雅丽素张国臣女阎中直等授以腐朽木为碳源去除废水中硝酸盐氮的研究电储技环境科学泉卵员时麒漩败癖旅明觥即毓稣宰1LL1Et月棘9HILIP宰宰京DIOMAS近郁宰楙KH琳谶翻嶷耕

27、榭!轻耕¥鼬!调摭娜X窿葬腆瓠跳地蹴锹朦靴卿鞭y髀瞬撷照槛髓瓢解颛融瞄趋坚位梆&娜费球砌莪储.蜓牌鼬雕政物硼砒叛困暇筑幡职队思赧可熙gLIANG技QftLIN笠MilYE再SiHl薇象MI曲螟就源区建枷戢IX除诵斓撤勰殡维堪翩K畿渤H嬲醐嫩茂毓剥瓣料麒朋员繇员获醐稣勰夏砌我航翻JIA真X克GUOgHLIU匀更航最长懿部衅uSBR««成雄菸宜职勘鼬蹴成理涪砒圈旅赃魄者阂旅臆浅湖!I测栅-驻略觥戴md脂糖髀:割髓mh鲜鼬爆魅n观腰早黜谖.赃£镶臆聪锵疏般房模程戒赣曜息职员貌做膘能员瞭E筋成痍杨帆豆王鹤立艮缓释碳源红合材料的制备及其用于地卜-水州酸盐污

28、染修复的研究觥哉水处理技术京卵艮兢兢源戏敏就演用集远哲沈志强袁周岳溪屯王建龙*利用淀粉W粮鱼共混物作为反硝化固体碳源和生物膜载体的研究响允苦K环境工程技术学报克圜园贝源柬通m.员畛原员相廓陷成苑暂唐丹埼黄王娟欢郑天龙真等艮聚乳酸艮淀粉固体绥释碳源生物反偷化研泗允酗环境科糙踞员融耕旋贩瞄碗融邮酎范振兴省王:建龙长利用聚乳酸作为反硝化固体碳源的研究航酬环境科学泉甑团猊艘员牖明员狷鸣软够酉王旭明表从匚丁克罗文龙克等长固体碳源用于异养反硝化去除地下水中的偷酸盐用允炭中国科学醐辑院化学冤直服园瞬勰洲魏陡嬲源泉跚麒苏形专范铮炭以聚羟基脂肪酸酯为固体碳源去除地下水中的硝酸盐成醍北方环境直踞员戏恭艇盟覆赛员就隹融贿测酷娜A践转激燃就