一种活性炭基生物增效剂及其制备方法和应用

本发明属于污水处理，具体涉及一种活性炭基生物增效剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、近年来污水处理出水指标越来越高，各个地方标准越来越严格，国家一级a标准(cod：50mg/l，tn：15mg/l)越来越难以满足日益严格的出水指标，而一些污水厂还在沿用一些老的处理方法和运行工艺，难以达到地方标准。

2、现有常见的处理废水的方法有物化法，化学法和生物法，其中生物法是应用最为广泛的方法。生物法分为活性污泥法和生物膜法，其中活性污泥法因其处理效果好，处理成本低，适用性强，成为污水厂处理废水的主流方法。传统活性污泥法，sbr法，mbr法，氧化沟法均以活性污泥为核心，最常见的aao法，通过好氧池降解cod，缺氧池反硝化脱氮，厌氧池释磷，其中若缺氧池碳源不足，使得缺氧反硝化脱氮过程难以保持高效，而额外投加碳源会造成运行成本升高，出水水质变差。而且传统污水处理厂提标改建基建成本大，因此寻求一种在不改变原有运行工艺而加强污水脱氮效果的方法成为近年来研究的热点。

3、制备高效生物增效剂是一种加强污水脱氮的简单，经济，便捷的方法，在不改变污水厂基本设施的情况下，就能达到排放要求。中国专利cn115465958a公开了一种污水脱氮生物营养剂及其制备方法和装置，将过期变质的食品及果蔬废料进行发酵转化为可利用的微生物营养剂，特别是作为污水脱氮处理过程中的碳源，实现资源的回收利用和污水处理降本增效的目的。但是发酵转化为营养液仅仅增加了碳源，虽然会增强脱氮效果，若投加量控制不好可能会造成出水二次污染，没有从根本上加强微生物活性，提高种群丰度，使得脱氮效果也难再进一步提高。中国专利cn107804917a公开了一种用于提高工业废水生化系统处理效率的生物增效剂，该生物增效剂由a剂和b剂组成，a剂由微生物菌体处理产物、含有金属的营养盐混合物、保存剂、剩余为水；b剂为固态絮凝剂混合物；该生物增效剂能够为微生物的分裂增殖提供必须的营养物质，增强活性污泥的絮凝性能。但是其对强化脱氮效果不明显，制作方式且投加方式复杂，保存不方便，环境条件对其处理效率影响较大。因此，现有的生物增效剂的强化脱氮效果不佳且存在二次污染的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种活性炭基生物增效剂及其制备方法和应用，所述活性炭基生物增效剂可以增强污水处理过程中脱氮微生物的活性，提高污染物降解能力，且可以避免出水二次污染的问题。

2、本发明提供了一种活性炭基生物增效剂，包括活性炭和负载至所述活性炭上的发酵提取物和含有金属离子的营养盐；

3、所述发酵提取物的制备方法包括：将脱氮菌种的大豆饼粕发酵混合物、dna提取酚试剂和蛋白酶进行混合和超声提取，将得到的混合物进行固液分离，得到的发酵提取液中含有所述发酵提取物。

4、优选的，所述发酵提取液和含有金属离子的营养盐的质量比为1～2：0.2～0.5；所述含有金属离子的营养盐和活性炭的质量比为10～20：45～55。

5、优选的，所述脱氮菌种的大豆饼粕发酵混合物的制备方法包括：将大豆饼粕、脱氮菌种和水进行混合和发酵，得到所述所述脱氮菌种的大豆饼粕发酵混合物；

6、所述发酵的温度为30～35℃，时间为10～15d，ph值为6.5～7.2，氧气量为3000～5000l/m3。

7、优选的，所述脱氮菌种包括假单胞菌、芽孢杆菌、类芽孢杆菌、酵母菌、不动杆菌、嗜水气单胞菌、奥斯陆莫拉氏菌和脱氮硫杆菌中的一种或多种；所述脱氮菌种的有效活菌数为8～15亿个/g。

8、优选的，所述大豆饼粕、脱氮菌种和水的质量比为40～50：2～6：50～80。

9、优选的，所述dna提取酚试剂包括体积百分比为5～10％的dna提取酚试剂，所述dna提取酚试剂为所述脱氮菌种的大豆饼粕发酵混合物体积的5～15％；所述蛋白酶包括中性蛋白酶、碱性蛋白酶、胰蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶和内肽酶中的一种或多种，所述蛋白酶的用量为2000～5000u/g脱氮菌种的大豆饼粕发酵混合物。

10、优选的，所述超声提取的频率为35～60hz，时间为0.5～1h，温度为30～35℃。

11、优选的，所述含有金属离子的营养盐包括七水硫酸亚铁、聚合氯化铁、二水氯化钙和氯化镁；所述七水硫酸亚铁、聚合氯化铁、二水氯化钙和氯化镁的质量比为1：1.5：5～6：8～10；

12、本发明还提供了上述技术方案所述活性炭基生物增效剂的制备方法，包括：将发酵提取液、含有金属离子的营养盐和活性炭通过液相浸渍法进行负载，得到所述活性炭基生物增效剂；所述液相浸渍法在醇环境中进行。

13、本发明还提供了上述技术方案所述活性炭基生物增效剂或所述制备方法制备得到的的活性炭基生物增效剂在污水处理中的应用。

14、有益效果：

15、本发明提供了一种活性炭基生物增效剂，所述活性炭基生物增效剂包括活性炭和负载至所述活性炭上的发酵提取物和含有金属离子的营养盐；所述发酵提取物的制备方法包括：将脱氮菌种的大豆饼粕发酵混合物、dna提取酚试剂和蛋白酶混合和超声提取，将得到的混合物进行固液分离，得到的发酵提取液中含有所述发酵提取物。

16、本发明将脱氮菌种的发酵混合物进行破壁提取，将得到的包括dna、蛋白质、多糖以及胞外聚合物的发酵提取物与含有金属离子的营养盐共同负载至活性炭上制备得到所述生物增效剂。本发明所述生物增效剂中的发酵提取物能够为污水处理过程中的微生物提供必需的营养物质，提高生物的活性，增加微生物种群丰度，加强微生物种群的感应机制；同时，所述生物增效剂中的含有金属离子的营养盐能够提供微生物生长繁殖所需要的元素，其中的金属元素可以增强活性污泥的絮凝性能，抵抗微生物受到的冲击和负荷变化；再者，以大豆饼粕为发酵底物可以为污水脱氮过程补充一定碳源，避免碳源添加过量所导致的出水二次污染，同时在一定程度上进行资源再生；且通过活性炭负载保存方便，活性炭的吸附能力可以提高其对污染物的去除能力。

17、同时，本发明所述生物增效剂的制备过程简单，保存时间长，使用方便，脱氮效果显著，适用于工业大规模生产。

技术特征：

1.一种活性炭基生物增效剂，其特征在于，包括活性炭和负载至所述活性炭上的发酵提取物和含有金属离子的营养盐；

2.根据权利要求1所述的活性炭基生物增效剂，其特征在于，所述所述发酵提取液和含有金属离子的营养盐的质量比为1～2：0.2～0.5；所述含有金属离子的营养盐和活性炭的质量比为10～20：45～55。

3.根据权利要求1所述的活性炭基生物增效剂，其特征在于，所述脱氮菌种的大豆饼粕发酵混合物的制备方法包括：将大豆饼粕、脱氮菌种和水进行混合和发酵，得到所述脱氮菌种的大豆饼粕发酵混合物；

4.根据权利要求1或3所述的活性炭基生物增效剂，其特征在于，所述脱氮菌种包括假单胞菌、芽孢杆菌、类芽孢杆菌、酵母菌、不动杆菌、嗜水气单胞菌、奥斯陆莫拉氏菌和脱氮硫杆菌中的一种或多种；所述脱氮菌种的有效活菌数为8～15亿个/g。

5.根据权利要求3所述的活性炭基生物增效剂，其特征在于，所述大豆饼粕、脱氮菌种和水的质量比为40～50：2～6：50～80。

6.根据权利要求1所述的活性炭基生物增效剂，其特征在于，所述dna提取酚试剂包括体积百分比为5～10％的dna提取酚试剂，所述dna提取酚试剂为所述脱氮菌种的大豆饼粕发酵混合物体积的5～15％；所述蛋白酶包括中性蛋白酶、碱性蛋白酶、胰蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶和内肽酶中的一种或多种，所述蛋白酶的用量为2000～5000u/g脱氮菌种的大豆饼粕发酵混合物。

7.根据权利要求1或6所述的活性炭基生物增效剂，其特征在于，所述超声提取的频率为35～60hz，时间为0.5～1h，温度为30～35℃。

8.根据权利要求1或2所述的活性炭基生物增效剂，其特征在于，所述含有金属离子的营养盐包括七水硫酸亚铁、聚合氯化铁、二水氯化钙和氯化镁；所述七水硫酸亚铁、聚合氯化铁、二水氯化钙和氯化镁的质量比为1：1.5：5～6：8～10；

9.权利要求1～8任一项所述活性炭基生物增效剂的制备方法，其特征在于，包括：将发酵提取液、含有金属离子的营养盐和活性炭通过液相浸渍法进行负载，得到所述活性炭基生物增效剂；所述液相浸渍法在醇环境下进行。

10.权利要求1～8任一项所述活性炭基生物增效剂或权利要求9所述制备方法制备得到的的活性炭基生物增效剂在污水处理中的应用。

技术总结
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种活性炭基生物增效剂及其制备方法和应用。本发明所述生物增效剂中的发酵提取物能够为污水处理过程中的微生物提供必须的营养物质，提高生物的活性，增加微生物种群丰度，加强微生物种群的感应机制；同时，所述生物增效剂中的含有金属离子的营养盐能够提供微生物生长繁殖所需要的元素，其中的金属元素可以增强活性污泥的絮凝性能，抵抗微生物受到的冲击和负荷变化；再者，以大豆饼粕为发酵底物可以为污水脱氮过程补充一定的碳源，避免碳源添加过量所导致的出水二次污染，同时在一定程度上进行资源再生；且通过活性炭负载保存方便，活性炭的吸附能力可以提高其对污染物的去除能力。

技术研发人员：刘波,范遥,吴圣凯,彭震,刘其松,叶旭
受保护的技术使用者：南京大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5