具体实施方式

在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节，以提供对发明的各种实施例或实施方式的透彻理解。如在此所使用的，“实施例”和“实施方式”是可互换的词语，并且是采用在此公开的发明构思中的一个或更多个的装置或方法的非限制性示例。然而，明显的是，可以在没有这些具体细节或者具有一个或更多个等同布置的情况下实践各种实施例。此外，各种实施例可以不同，但不必是排他的。

除非另外定义，否则在此所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开是其一部分的领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。术语(诸如在通用字典中定义的术语)应被解释为具有与它们在相关领域的上下文中的含义一致的含义，而不应以理想化的或过于形式化的意思来进行解释，除非在此明确地如此定义。

反硝化脱氮，是指细菌将硝酸盐(NO₃ ^-)中的氮(N)通过一系列中间产物(NO₂ ^-、NO、N₂O)还原为氮气(N₂)的生物化学过程。参与这一过程的细菌统称为反硝化菌。利用NO₂ ^-和NO₃ ^-为呼吸作用的最终电子受体并把硝酸还原成氮(N₂)被称为反硝化作用或脱氮作用：NO₃ ^-→NO₂ ^-→N₂↑。能进行反硝化作用的只有少数细菌，这个生理群被称为反硝化菌。大部分反硝化细菌是异养菌，它们以有机物为氮源和能源，进行无氧呼吸。

本发明提供了一种复合碳源组合物，该复合碳源组合物长期常温储藏未发生结晶现象。该复合碳源组合物反硝化效果显著，硝酸盐去除率高，可以广泛应用于市政生活、印染等污水处理厂，降低运行成本。

以下，将结合示例性实施例来详细描述根据本发明的复合碳源组合物。

根据示例性实施例的复合碳源组合物可以按照质量百分比包括如下组分：

在根据发明构思的实施例中，复合碳源的主要组分可以为多元醇。在实施例中，多元醇的分子量可以小于等于100。单独的分子量≤100的多元醇与乙酸、乙酸钠等碳源相比，脱氮效率稍慢，但是在配方中同时引入矿物质、有机酸和生物酶的情况下，有机酸和生物酶共同作用，能够激发微生物的表面活性，大幅提高微生物对于多元醇的吸收效率，使得复合碳源组合物具有较高的脱氮效率。另外，相对于单组份的乙酸、乙酸钠等碳源，根据本发明的示例实施例的复合碳源组合物仅需加入少量的多元醇便可实现较高的脱氮效率。

在根据发明构思的实施例中，多元醇可以包括乙二醇、丙二醇和丙三醇中的至少一种，但不限于此。优选地，基于所述多元醇的总质量，所述多元醇可以包括55％-65％的乙二醇、5％-15％的丙二醇和20％-40％的丙三醇。优选地，基于所述多元醇的总质量，所述多元醇可以包括60％的乙二醇、10％的丙二醇和30％的丙三醇。多元醇的物理性状稳定，不易挥发，不易燃易爆，安全性高，同时选择多元醇的分子量≤100，能够促进微生物的吸收。

在根据发明构思的实施例中，矿物质可以包括锌、锰和铁中的至少一种，但不限于此。锌、锰、铁等矿物元素可以促进微生物繁殖，强化系统微生物的多样性，配合多元醇、有机酸两种碳源，在能够保证系统碳营养需求量的同时，强化系统微生物多样性，能够维持生化系统中活性污泥良好性状，提高系统抗冲击能力，同时也更有利于脱氮效率的提升。在实施例中，基于所述矿物质的总质量，所述矿物质可以包括5％-15％的锌、25％-35％的锰和55％-65％的铁。优选地，基于所述矿物质的总质量，所述矿物质可以包括10％的锌、30％的锰和60％的铁。

在根据发明构思的实施例中，所述有机酸可以包括乙酸和丙酸中的至少一种，但不限于此。乙酸和丙酸可以辅助调节反硝化促进剂pH的同时，亦可被微生物吸收分解，提升总氮去除效率。在实施例中，基于所述有机酸的总质量，所述有机酸可以包括70％-90％的乙酸和10-30％的丙酸。优选地，基于所述有机酸的总质量，所述有机酸可以包括80％的乙酸和20％的丙酸。

在根据发明构思的实施例中，所述生物酶可以包括果胶酶、葡萄糖氧化酶和木质纤维素酶中的至少一种，但不限于此。果胶酶可以使细胞间的果胶质降解，葡萄糖氧化酶在分子氧存在下能氧化葡萄糖生成D-葡萄糖酸内酯，同时消耗氧生成过氧化氢。木质纤维素酶可以将纤维素降解为葡萄糖，从而进一步提高反硝化促进剂的脱氮效率。在实施例中，基于所述生物酶的总质量，所述生物酶可以包括25％-35％的果胶酶、35％-45％的葡萄糖氧化酶和25％-35％的木质纤维素酶。优选地，基于生物酶的总质量，生物酶可以包括30％的果胶酶、40％的葡萄糖氧化酶和30％的木质纤维素酶。

根据示例性实施例的复合碳源组合物可以按照质量百分比包括如下组分：

在根据发明构思的实施例中，复合碳源组合物可以有效去除污水中的硝酸盐，反硝化效果显著，可以广泛应用于市政生活、印染等污水处理厂。

在根据发明构思的另一实施例中，根据本发明的示例性实施例的制备该复合碳源组合物的方法可以包括依次执行如下步骤：

(1)将纯碱加入反应釜中，再向反应釜中加入多元醇和葡萄糖、淀粉；

(2)将矿物质用水稀释后，再加入反应釜中；

(3)将有机酸用水稀释后，再加入反应釜中；

(4)将生物酶用水稀释后，再加入反应釜中；以及

(5)加水稀释。

在步骤(1)中，可以按照配方比将纯碱加入反应釜中，再向反应釜中加入作为多元醇的乙二醇、丙二醇和丙三醇以及葡萄糖、淀粉。在步骤(2)中，可以将矿物质用水稀释至合适的质量浓度，再加入反应釜中常温反应。所述质量浓度可以为1％-3％，例如，2.25％。在步骤(3)中，可以将有机酸用水稀释至合适的质量浓度，再加入反应釜中常温反应。在实施例中，所述质量浓度可以为6％-8％，例如，7％。有机酸可以包括乙酸和丙酸中的至少一种，优选地，基于所述有机酸的总质量，所述有机酸包括70％-90％的乙酸和10-30％的丙酸。例如，有机酸可以包括80％的乙酸和20％的丙酸。在步骤(4)中，可以将生物酶用水稀释至合适的质量浓度(优选地，该质量浓度可以为6％-9％，例如，8％)后，再加入反应釜中，搅拌均匀，常温反应若干小时，后检验、成品灌装，最终可以获得根据示例性实施例的复合碳源组合物。

根据示例性实施例的制备复合碳源组合物的方法是多级反应，确定了原材料投加顺序，过程控制严格，配制比例严格，因此，可以避免制备过程的不确定性。

根据示例性实施例的复合碳源组合物可以具有显著的反硝化效果，硝酸盐去除率高，长期常温储藏未发生结晶现象，可以广泛用于污水处理。

以上，结合示例性实施例详细描述了根据本发明构思的示例性实施例的复合碳源组合物及其制备方法和应用。其中，为了使本发明构思更充分地传达给本领域技术人员而避免了部分公知技术的描述。

在下文中，将结合根据本发明的示例和对比示例来更清楚地理解本发明的有益效果。

碳源组合物的制备

[示例1]

在示例1中，复合碳源组合物可以按照质量百分比包括30％的多元醇、1％的矿物质、5％的有机酸、5％的生物酶、3％的纯碱、30％的葡萄糖、16％的淀粉和10％的水。具体的制备方法如下。

按照配方比将纯碱加入反应釜中，再向反应釜中加入作为多元醇的乙二醇2.8L、丙二醇1L、丙三醇1.3L和葡萄糖溶液、淀粉溶液各1L。将矿物质用水稀释至质量浓度为2.25％，再加入反应釜中常温反应，其中，基于矿物质的总质量，所述矿物质包括10％的锌、30％的锰和60％的铁。将有机酸用水稀释至质量浓度为7％，再加入反应釜中常温反应，其中，基于所述有机酸的总质量，所述有机酸包括80％的乙酸和20％的丙酸。将生物酶用水稀释至质量浓度为8％后，再加入反应釜，搅拌均匀，常温反应7小时，后检验、成品灌装。其中，基于所述生物酶的总质量，所述生物酶可以包括30％的果胶酶、40％的葡萄糖氧化酶和30％的木质纤维素酶(西安大丰收生物科技有限公司)。复合碳源组合物的COD值为100万，BOD值为14.6万，pH值为6.9，BOD/COD比为0.146，常温储藏2个月未发生结晶现象。

[对比示例1]

使用甲醇作为单一碳源。

[对比示例2]

使用乙酸钠作为单一碳源。

[对比示例3]

使用葡萄糖作为单一碳源。

反硝化试验

对示例1的复合碳源组合物和对比示例1至3中的单一碳源进行反硝化试验。具体步骤如下：

(1)取样：取某水厂的好氧池末端污泥和污水混合样6L作为实验样品；

(2)曝气：将所取泥水混合样曝气14小时；

(3)清洗：对曝气后泥水混合样静置，取上清液后对污泥进行清洗，使用纯净水清洗3次；

(4)混合：将清洗后污泥和之前留存的上清液混合均匀；

(5)静置：将混合均匀的污泥和上清液静置30分钟；

(6)确定硝态氮值：测量步骤(5)中的静置后水样的上清液，其中，硝态氮浓度为4.13mg/L，补充定量硝酸钾，折算成外补约20mg/L的硝态氮进行后续试验；

(7)将步骤6中的水样用玻璃棒搅拌使得泥水分布均匀，然后向5个1000mL的烧杯中加入900mL的分布均匀的泥水，放在电磁搅拌器上调整磁珠转速，使搅拌产生小漩涡但不能有气体吸入，防止富氧搅拌10分钟，消耗去除水中的溶解氧。分别向其中4个烧杯加入100mL的示例1和对比示例1至3中的不同碳源，搅拌均匀之后，开始计时，每批次试验共4小时；

(8)5个烧杯分别编号①空白、②空白+甲醇、③空白+乙酸钠、④空白+复合碳源、⑤空白+葡萄糖。

(9)每隔1小时，取样一次。取样时关闭搅拌器并静置5分钟，然后用移液管吸取上清液40ml，过滤后测硝态氮含量和COD。

反硝化效果评价

图1示出了示例1的复合碳源组合物和对比示例1至3的单一碳源的反硝化效果。

从图1可以看出，分别使用不同碳源的实验组，同一COD浓度条件下，4h内硝态氮浓度随着时间变化均有不同程度降低。复合碳源和乙酸钠组的硝态氮降低十分明显，葡萄糖组的硝态氮降低较小，甲醇组的硝态氮降低最小。复合碳源组的硝态氮4h内降低14.83mg/L，硝酸盐去除率为64.5％。乙酸钠实验组的硝态氮降低12.48mg/L，硝酸盐去除率为53.5％。因此，根据本发明的示例性实施例制备的复合碳源的反硝化效果显著。

因此，使用根据本发明构思的示例性实施例的复合碳源组合物的硝酸盐去除率明显高于使用根据现有技术的对比示例的单一碳源的硝酸盐去除率。

通过总结和回顾，本发明开发了一种复合碳源组合物及其制备方法，并进行反硝化效果试验。其中，该复合碳源组合物反硝化效果显著，硝酸盐去除率高，长期常温储藏未发生结晶现象。此外，本发明方法清晰，操作简单，经济效益好，无污染，适用性强，广泛应用于市政生活、印染等污水处理厂，降低运行成本。

在此已经公开了示例实施例，虽然采用了特定的术语，但是仅以一般的和描述性的含义来使用和解释它们，而不是出于限制的目的。在一些情况下，对于到提交本申请时为止的本领域的普通技术人员而言将明显的是，结合具体实施例描述的特征、特性和/或元件可以单独使用，或者可以与结合其它实施例描述的特征、特性和/或元件组合使用，除非另有明确说明。因此，本领域技术人员将理解的是，在不脱离如权利要求书中阐述的本发明的精神和范围的情况下，可以做出形式上和细节上的各种改变。