缓释碳源材料的选择与制备探究_蓝梅

缓释碳源材料的选择与制备探究蓝梅，许志欣，孙文叶（河北工程大学城市建设学院，河北邯郸056038）［摘要］固体缓释碳材料可在地下水异氧反硝化过程中作为电子供体。目前，所研究的缓释碳源主要分为两大类：一类为天然释碳材料；另一类为人工合成释碳材料。复合释碳材料的制备工艺主要为挤出成型法、注塑成型法和压膜成型法3类。［关键词］缓释碳源；反硝化；成型工艺［中图分类号］TU992.3［文献标识码］A［文章编号］1005-829X（2017）02-0024-05Studyontheselectionandpreparationoftheslowly⁃releasingorganiccarbonsource（SOC）materialsLanMei，XuZhixin，SunWenye（CollegeofUrbanConstruction，HebeiUniversityofEngineering，Handan056038，China）Abstract：Solidslowly⁃releasingorganiccarbon（SOC）materialscanbeusedaselectrondonoringroundwaterheterotropicdenitrificationprocess.TheSOCresearchedcurrentlycouldbedividedintotwomajorcategories：oneisnaturalcarbonreleasingmaterialsandtheotherisartificialsyntheticSOCmaterials.ThepreparationprocessofcompositeSOCmaterialsmainlyincludes3categories：compressionmoldingprocess，injectionmoldingprocessanddiaphragmmoldingprocess.Keywords：slowly⁃releasingorganiccarbonsource；denitrification；moldingprocess第37卷第2期2017年2月工业水处理IndustrialWaterTreatmentVol.37No.2Feb.，2017地下水是人类重要的淡水资源。水利部数据显示，2010年全国一区水资源供水量达到6022.0亿m3，其中地下水源供水量1107.3亿m3，占总供水水量的18.4%。北方6区供水总量中，地下水占比为35.9%。然而随着经济的发展，含氮肥料过度使用，加之工业含氮废水的违规排放使得地下水特别是浅层地下水中硝酸盐含量急剧升高，地下水污染日益严重〔1］。含硝酸盐的水源对人体危害巨大，可导致高铁蛋白症，进而引发癌症，其对孕妇和婴儿的危害尤为明显〔2］。目前，关于地下水中硝酸盐的处理技术主要有物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术，其中生物脱氮修复技术因具有较好的处理效果成为最为广泛使用的处理方法。生物脱氮过程中，反硝化菌以水中有机碳源为电子供体，通过反硝化作用将硝酸盐和亚硝酸盐转化为氮气，从而达到脱氮目的〔3〕。然而，多数情况下地下水中溶解性有机碳源含量并不充足，需要人为进行投加。常用的液态有机碳源如甲醇、乙醇等虽然有良好的供碳效果，但是其在经济性和安全性方面均存在不足，并且甲醇的毒性会造成二次污染〔4〕。因此，选择合适的释碳材料作为反硝化过程的碳源成为一项重要的课题。1缓释碳源材料研究进展针对地下水中碳源不足的情况，M.I.M.Soares等〔5〕提出了固相反硝化（solid⁃phasedenitrification）工艺概念。其主张以水不溶性固态有机碳物质如棉花、秸秆等作为反硝化过程的缓释碳源，同时固体碳源也可作为生物膜载体投入使用。就目前研究而言，缓释碳源材料共分为两类：生活中常见的富含纤维素或多糖的天然材料和人工合成可降解材料。1.1天然材料碳源1.1.1可直接利用的纤维素材料纤维素存在于植物体内，来源广泛，价格相对较低，其水解产物为糖类，可作为碳源使用。其反硝化反应如下：(C6H10O5)n+NO3-→N2+CO2+H2OF.Boussaid等〔6〕于1988年首次提出以稻草进--24工业水处理2017-02，37（2）行地下水原位修复并取得了良好的效果，这为之后的纤维素类释碳材料的研究开创了先河。M.Vololita等〔7〕以报纸作为释碳材料进行了地下水中硝酸盐的去除研究，结果表明，硝酸盐去除率高达90%，并且无亚硝酸盐残留。经过6个多月的实验，报纸干重仅减少20%，可见其具有持续的释碳能力，并且报纸来源广泛，方便加工操作，无需任何预处理。麦秆和木屑是生活中常见的物质，来源广泛。W.J.B.Saliling等〔8〕以2种材料同