[发明专利]一种双层碳源微球及其制备和应用

说明书

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种具有深度处理低C/N比生活污水作用的双层碳源微球及其制备方法和应用。具体涉及一种用明胶和海藻酸钠搭建的双层微球，所述微球内层包埋大分子碳源，所述微球外层包埋小分子碳源。在对低C/N生活污水进行深度处理时，直接将一定量的微球投入生活污水中即可。本发明提供的微球制备方法简单，反应条件温和，所用载体材料为可降解材料。微球投入生活污水中，碳源释放，能提供适量碳源满足生物脱氮正常进行，且不会引入污染物，处理完成后载体材料能自然降解，不会对环境造成二次污染。

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种具有深度处理低C/N比生活污水作用的双层碳源微球及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，低C/N污水，即氮浓度较高、有机物浓度相对不高的污水的排放越来越受到人们的高度重视。如果此类污水未经适当处理便直接排入水体，将导致水体富营养化程度越来越严重，生态系统退化，生态服务功能下降。

目前，利用生物反硝化脱氮实现的净水技术是处理低C/N污水脱氮的常用方式。传统脱氮理论认为，要实现完全反硝化作用，系统的C/N比值为2.86以上，考虑到微生物的同化作用，实际所需的C/N比值应在4.2以上，才可给反硝化细菌提供适量的碳源，使得生物脱氮正常进行。但我国的污水水质特点为低C/N，COD/TN(C/N浓度比)通常在1.42～3.03。生活污水经过前端处理后，氨氮浓度和总磷浓度能有效降低，但由于污水低C/N比的特点，需要对处理后的生活污水进行深度处理，以去除氮类污染物质，为了促进反硝化作用的正向进行，往往需要向水体中投入一定量的碳源。

在微生物的反硝化过程中，碳源作为氮转化过程中的重要电子供体，对于氮的去除起着至关重要的作用。低C/N比污水中有机物缺乏，微生物之间产生资源竞争，导致了硝化与反硝化反应平衡被打破，抑制了生物脱氮过程的进行，氮类污染物质的去除效果不佳，出水水质难以达标。传统碳源投加方式主要为：直接向水体中投放低分子有机物和糖类物质液体碳源，如甲醇、乙酸、葡萄糖等，其缺点是用量不易控制、出水水质不稳定、易产生二次污染，具有一定的毒性，而且作用时间短，不具有缓释性。因此，溶出性更为稳定，脱氮效果更加优越的固相碳源被广泛认可并应用于污水强化脱氮技术中。固体碳源投加一次即可长期使用，操作运行简单。

但现有的固相碳源一般为在碳源表面包覆一层缓释剂，多数缓释剂为了达到避免被水体溶解、发挥缓释作用，往往难以降解，容易向水体中引入新的污染物，而且这类固相碳源向水体中投入的碳源种类单一，各碳源间无法起到联合作用。

微球(microsphere)是指药物分散或被吸附在高分子、聚合物基质中而形成的微粒分散体系，具有控制内容物释放、提高内容物稳定性、使内容物浓集等特点，现在多用于医药领域。制备微球的载体材料很多,主要分为天然高分子微球(如淀粉微球，白蛋白微球，明胶微球，壳聚糖等)和合成聚合物微球(如聚乳酸微球)。应用可生物降解的材料作为固定化碳源的载体，载体材料能在应用环境中自然降解，不会对环境造成二次污染。

海藻酸钠(Sodium Alginate，SA)又称褐藻酸钠，是一种天然的聚阴离子多糖，由β-D-甘露糖醛酸(M)单元和α-L-古罗糖醛酸(G)单元通过(1，4)糖苷键链接而成的一种无规线型嵌段共聚物，具有良好的可降解性、生物相容性、无毒性、来源广等特点，被广泛应用于缓释剂型的开发中。海藻酸钠可以与二价阳离子Ca²⁺发生螯合作用，形成不溶于水的海藻酸钙凝胶，作为释放或包埋药物、蛋白与细胞的囊壁材料。但其易腐蚀，机械强度低且具有较强的亲水性，所形成的凝胶孔径大，因而对内容物的释放速度较快且易发生突释。所以，需要将SA与很多其他材料进行复合改性。

发明内容

本发明的目的是提供一种双层碳源微球及其制备方法，可向水体中缓释碳源，满足生物脱氮的正常进行，从而对低C/N比生活污水进行深度处理。