公布日：2023.11.24
申请日：2023.09.28
分类号：C02F3/28(2023.01)I;C02F1/28(2023.01)I;C02F1/56(2023.01)I
摘要
本发明涉及污水处理技术领域，具体为一种用于污水处理的复合碳源及其制备方法，S1、将生物质进行蒸汽爆破，得到预处理生物质；S2、在所述预处理生物质表面原位生长细菌纤维素，形成互穿网络；S3、对步骤S2的产物进行纤维素降解处理，得到复合碳源。本发明通过蒸汽爆破提高生物质孔隙率，且使纤维素进行一定降解，然后原位生长细菌纤维素，形成互穿网络一方面提高强度，另一方面提高纤维素含量，最后对纤维素进行一定程度的降解，便于碳源的释放，且其多孔骨架结构能够吸附水体中的氮素物质，有助于提高脱氮效率，脱氮完成后，还便于沉淀回收。
权利要求书
1.一种用于污水处理的复合碳源的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将生物质进行蒸汽爆破，得到预处理生物质；S2、在所述表面原位生长细菌纤维素，形成互穿网络；S3、对步骤S2的产物进行纤维素降解处理，得到复合碳源。
2.根据权利要求1所述的用于污水处理的复合碳源的制备方法，其特征在于，步骤S1包括：将粒径为1-5mm的生物质放入蒸汽爆破罐中，通入饱和水蒸气，于150-190℃、1.5-3MPa的压力下保持1-10min，然后瞬间泄压释放，得到预处理生物质。
3.根据权利要求2所述的用于污水处理的复合碳源的制备方法，其特征在于，所述生物质为稻壳、秸秆或玉米芯。
4.根据权利要求1所述的用于污水处理的复合碳源的制备方法，其特征在于，步骤S2包括：按照发酵培养基的配方称取所需成分并加水定容，pH调至6.0±0.5，与所述预处理生物质一起灭菌后，得到发酵培养基溶液；以8-12％的接种量接入木醋杆菌种子液，动态培养20-30h后静态培养20-30h。
5.根据权利要求4所述的用于污水处理的复合碳源的制备方法，其特征在于，所述发酵培养基的组成为：葡萄糖2.25±0.2wt％，蔗糖2.75±0.2wt％，硫酸铵0.1±0.05wt％，磷酸二氢钾0.5±0.1wt％，硫酸镁0.07±0.01wt％，乳酸钙0.02±0.01wt％，蛋白胨1.0±0.1wt％，酵母浸粉0.75±0.1wt％，冰乙酸0.15±0.01wt％，柠檬酸0.06±0.01wt％，羧甲基纤维素钠0.04±0.01wt％。
6.根据权利要求1所述的用于污水处理的复合碳源的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述纤维素降解采用纤维素酶或纤维素降解菌进行降解处理，生成葡萄糖。
7.根据权利要求1所述的用于污水处理的复合碳源的制备方法，其特征在于，所述纤维素的降解率控制在10-40％；和/或，所述细菌纤维素的生长量为所述预处理生物质质量的10-30％。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的用于污水处理的复合碳源的制备方法，其特征在于，先将所述预处理生物质与聚丙烯酰胺纤维复合，然后再原位生长所述细菌纤维素。
9.根据权利要求8所述的用于污水处理的复合碳源的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯酰胺纤维表面还涂覆有纤维素；所述纤维素的涂覆量为所述聚丙烯酰胺纤维质量的10-30％。
10.一种用于污水处理的复合碳源，其特征在于，采用权利要求1-9中任一项所述的制备方法制备得到。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于污水处理的复合碳源及其制备方法，所得复合碳源具有多孔骨架结构，既便于碳源的释放，又能够吸附水体中的氮素物质，提高脱氮效率，脱氮完成后，还便于沉淀回收，因此具有多功能特点。
为实现上述目的，本发明提供一种用于污水处理的复合碳源的制备方法，包括如下步骤：
S1、将生物质进行蒸汽爆破，得到预处理生物质；
S2、在所述预处理生物质表面原位生长细菌纤维素，形成互穿网络；
S3、对步骤S2的产物进行纤维素降解处理，得到复合碳源。
进一步的，步骤S1包括：将粒径为1-5mm的生物质放入蒸汽爆破罐中，通入饱和水蒸气，于150-190℃、1.5-3MPa的压力下保持1～10min，然后瞬间泄压释放，得到预处理生物质。
进一步的，所述生物质为稻壳、秸秆或玉米芯。
进一步的，步骤S2包括：按照发酵培养基的配方称取所需成分并加水定容，pH调至6.0±0.5，与所述预处理生物质一起灭菌后，得到发酵培养基溶液；以8-12％的接种量接入木醋杆菌种子液，动态培养20-30h后静态培养20-30h。
进一步的，所述发酵培养基的组成为：葡萄糖2.25±0.2wt％，蔗糖2.75±0.2wt％，硫酸铵0.1±0.05wt％，磷酸二氢钾0.5±0.1wt％，硫酸镁0.07±0.01wt％，乳酸钙0.02±0.01wt％，蛋白胨1.0±0.1wt％，酵母浸粉0.75±0.1wt％，冰乙酸0.15±0.01wt％，柠檬酸0.06±0.01wt％，羧甲基纤维素钠0.04±0.01wt％。
进一步的，步骤S3中，所述纤维素降解采用纤维素酶或纤维素降解菌进行降解处理，生成葡萄糖。
进一步的，所述纤维素的降解率控制在10-40％。
进一步的，所述细菌纤维素的生长量为所述预处理生物质质量的10-30％。
进一步的，先将所述预处理生物质与聚丙烯酰胺纤维复合，然后再原位生长所述细菌纤维素。
进一步的，所述聚丙烯酰胺纤维表面还涂覆有纤维素；所述纤维素的涂覆量为所述聚丙烯酰胺纤维质量的10-30％。
一种用于污水处理的复合碳源，采用以上任一项所述的制备方法制备得到。
本发明的有益效果如下：
1、本发明提供的用于污水处理的复合碳源，通过蒸汽爆破提高生物质孔隙率，且使纤维素进行一定降解；然后原位生长细菌纤维素，形成互穿网络一方面提高强度，另一方面提高纤维素含量；最后对纤维素进行一定程度的降解，便于碳源的释放，且其多孔骨架结构能够吸附水体中的氮素物质，提高脱氮效率，脱氮完成后，还便于沉淀回收。
2、本发明还通过在生物质骨架中复合聚丙烯酰胺纤维，赋予其絮凝沉淀作用，随着碳源的消解释放，聚丙烯酰胺纤维也逐渐溶解释出，能够对水体中的悬浮物进行絮凝沉淀，提高其功能性，同时也便于碳源本身的沉淀回收。
（发明人：王一显;郭远康;廖水球;高伟然;康旭;郑怀礼;张伟）
