以稻草為外加碳源的研究進展

1、以稻草為外加碳源的研究進展 摘 要：我國生活污水具有低c/n的特點，碳源不足是限制污水反硝化的重要影響因素，外加碳源已成為增加脫氮效果的方法之一。稻草作為固體碳源可替代傳統(tǒng)工藝的反硝化碳源，并具有安全性和經(jīng)濟性的優(yōu)勢日益成為研究熱點。文章論述了稻草的構成成分、釋碳規(guī)律及反硝化特性研究的最新成果。 關鍵詞：稻草；固體碳源；低c/n；反硝化 水稻是世界主要糧食作物之一，20世紀末，年產(chǎn)量平均為4億噸左右，種植面積約為1.45億公頃。同時，稻草也是中國產(chǎn)量最高的農作物秸稈種類，2009年全國稻草總產(chǎn)量為18443.04萬噸，其產(chǎn)量占全國農作物秸稈總產(chǎn)量的1/5以上1。稻草中所含的纖維素和半纖維素的質

2、量分數(shù)在60%以上，其中碳元素的質量分數(shù)更是達到了 38.54%2。目前稻草可用來生產(chǎn)一次性餐具、造紙、加工板材、稻草編織等。而稻草作為固體碳源輔助微生物反硝化的研究卻鮮有報道。 傳統(tǒng)生物脫氮工藝處理低碳氮比污水時，低c/n限制了氮類污染物質的去除效果，為此，可通過投加液體碳源如乙酸、甲醇、乙醇等提高c/n，為反硝化菌提供電子受體，提高脫氮率。但液體碳源存在運輸不方便、具有一定毒性且易造成二次污染等缺點限制了液體碳源的繼續(xù)使用，固體碳源尤其是農業(yè)廢棄物，受到了眾多學者的廣泛關注。boussaid3等在1988年首先將稻草和藻團粒用于原位處理地下水；邵留等46以稻草為反硝化碳源和生物膜載體，硝態(tài)

3、氮去除率達90%以上。蔣琦等78認為稻草可作為理想的反硝化固體碳源和生物載體。 1 稻草的組成成分及浸出液分析 作為農業(yè)廢棄物，稻草成分組成為纖維素（34.2%）、果膠（3.10%）、半纖維素（26.10%）、木質素（11.71%）、灰分（17.11%）、以及少量的含氮化合物及其他物質9。木質素結構是一種復雜的酚類聚合物，很難分解，它與纖維素和半纖維素交聯(lián)在一起，降低了纖維素酶與纖維素的接觸。 邵留等45取10g稻草，浸泡14d后，未能檢出cu、pb、cd、cr四種金屬元素的含量。各浸出液as含量均 2 稻草釋碳特性的研究 釋碳性能是衡量碳源輔助微生物反硝化的一個重要指標，不僅要滿足微生物對有

4、機物質的需要，還不能短期大量釋碳造成有機物的污染與浪費。邵留等5，10通過對稻草釋碳性能的分析發(fā)現(xiàn)，浸泡液中tc和toc含量維持在130170mg/l之間，toc含量占tc的85%以上，且toc濃度與時間存在良好的線性關系，釋碳過程滿足二級動力學公式，擬合公式為1/c=0.1008/t+0.0213，r2=0.9335，cm=46.95mg（gl）-1，k=11.22mg（hgl）-1，t1/2=4.18h。宋愛紅等11研究稻草cod浸出速率時認為：前8d，2、4、8g稻稈的cod平均浸出速率分別為27.23、24.4、23.41mg/（gd）。 3 稻草輔助微生物反硝化 稻草擁有來源廣泛、經(jīng)

5、濟安全、易生物降解等優(yōu)點，事實證明稻草適合作為外加碳源為微生物提供電子供體。曹文平等在稻草填充床實驗中發(fā)現(xiàn)，當hrt為12h時，no3-n去除率保持在75%以上，cod維持在50mg/l以下。宋愛紅11利用稻草處理分散養(yǎng)豬廢水時發(fā)現(xiàn)，no3-n主要早稻草填充層被去除，去除率大于95%，且出水無明顯的no2-n積累。邵留等4在反應器內填充稻草作為反硝化碳源及生物膜載體，no3-n去除率超過90%，后期釋碳不足，但no3-n去除率仍超過了50%。蔣琦7也認為稻草具有較高的反硝化潛力，達到105.3mgno3-n/g。 4 結束語 外加固體碳源是提高反硝化效率的一種途徑，具有經(jīng)濟安全來源廣泛等優(yōu)點，

6、添加稻草既可提供碳源，又可為微生物提供生長載體，增大微生物與污水接觸面積。但稻草在使用過程中可能會釋碳不足，或是作為填料會變形甚至壓實，使填料層堵塞，反應產(chǎn)生的氣體無法排除等原因造成系統(tǒng)崩潰，故后期釋碳不足稻草的更換、材質性能的強化等都亟待解決。 參考文獻 1畢于運，王紅彥，王道龍，等.中國稻草資源量估算及其開發(fā)利用j.中國農學通報，2011，27（15）：137-143. 2韓彬，周美華，榮達.稻草秸稈活性炭的制備及其表征j.農業(yè)環(huán)境科學學報，2009，28（4）：828-832. 3boussaid f， martin g， et al. denitrification in-situ o

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