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专利号: 2020115930723
申请人: 浙江海洋大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 水、废水、污水或污泥的处理
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种同步硝化反硝化生物载体耦合系统的构建方法,其特征在于,具体包括下述步骤:

1)制备可降解纤维素载体和生物炭;

2)构建生物膜装置;

3)将可降解纤维素载体和生物炭、常规载体布置于生物膜装置中,投加功能性细菌,形成同步硝化反硝化生物载体耦合系统;

其中,所述可降解纤维素载体经由下述方法制备得到:

将接枝率为18~26%的马来海松酸二酰亚胺接枝纤维素加入到盐酸/柠檬酸混合溶液中至终浓度为8~15wt%,40~50℃下预处理超过24h,加入柠檬酸钠,柠檬酸钠的添加量为马来海松酸二酰亚胺接枝纤维素添加量的2~3.5%,然后将混合溶液注入模具中,通过挤压、切断工艺制成可降解纤维素载体;

所述生物炭以稻壳、木屑、稻杆、锯末、玉米芯等农业废弃物为原料,采用限氧升温炭化法制备得到;

马来海松酸二酰亚胺接枝纤维素具体经由下述方法制备得到:

1)将农业废弃物浆粕加入到戊二酸中,加热至100~110℃使戊二酸熔化,恒温搅拌0.5~2h进行预水解,将预水解产物剪切处理,得到羧基化纤维素悬浮液,然后将羧基化纤维素悬浮液用去离子水离心洗涤3~5次,去除酸液,干燥得羧基化纤维素;

2)将羧基化纤维素超声分散于15~20重量倍的去离子水中,加入马来海松酸二酰亚胺,搅拌10~30min,升温至150~170℃,待反应产物全部溶解后,升温至190~210℃,抽真‑4 ‑3空至真空度为10 ~10 KPa,反应4~6h;

3)反应完后冷却至室温,用乙醇清洗5~8次,离心除去乙醇后干燥即得;

所述生物炭具体经由下述方法制备得到:

1)将农作物废料冷冻干燥后粉碎成颗粒为60~80目的粉末,备用;

2)将步骤1)得到的粉末加入到磷酸溶液中,40~50℃下超声处理30~60min,水洗后,加入到磷酸钠溶液中,升高温度至80~100℃,搅拌10~30min,然后过滤、水洗、冷冻干燥,备用;

3)将步骤2)得到的产物加入到氢氧化钠/硅酸钠混合溶液中,搅拌1.5~4h,过滤、水洗、冷冻干燥,备用;

4)将步骤3)得到的产物利用限氧升温炭化法进行碳化得到生物炭,碳化温度为500~

600℃,升温速率为5~10℃,碳化时间为3~5h。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤2)中,羧基化纤维素、马来海松酸二酰亚胺的添加重量比为1:0.2~0.3。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,制备生物炭的步骤3)中,氢氧化钠/硅酸钠混合溶液中,氢氧化钠质量分数为5~10%,硅酸钠的质量分数为20~25%。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,生物膜装置为长条形反应装置,底部设计一定坡度,坡度范围为0.3~1%,整体反应器分隔成四区,第一区为沉淀区,无载体布置,第二区到第四区为反应器均布置载体。

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,

第二区为可降解纤维素载体和生物炭混合区,可降解纤维素载体和生物炭的混合比为

7~8.5:1.5~3;

第三区为可降解纤维素载体和常规载体混合区,可降解纤维素载体和常规载体的混合比为5~6.5:3.5~5;

第四区为常规载体区。

6.根据权利要求4或5所述的方法,其特征在于,各区载体填充率为10~20%,除第一区不曝气外,其余均采用曝气方式,水体中的溶解氧浓度范围为2~4mg/L。

7.权利要求1~5任一项所述的方法构建的同步硝化反硝化生物载体耦合系统在处理受污染水体中的应用。

8.根据权利要求1所述构建方法中的马来海松酸二酰亚胺在接枝改性纤维素中的用途,其特征在于,马来海松酸二酰亚胺用于提高纤维素的吸附性能和机械强度。

9.氢氧化钠/硅酸钠混合溶液在提高生物炭的碳化率中的用途,其特征在于,使用权利要求1所述构建方法中的生物炭制备方法。