CN116444845A - 一种改性可生物降解吸管及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于弃料回收再利用和废水处理技术领域，具体涉及一种改性可生物降解吸管及其制备方法和应用。所述改性可生物降解吸管的制备方法为将可生物降解吸管进行改性处理，制得改性可生物降解吸管；所述可生物降解吸管包括未使用的可生物降解吸管、废弃可生物降解吸管中的至少一种；所述改性处理包括热解、酸/碱溶液浸泡、添加酵母浸膏浸泡中的至少一种。本发明制得的改性可生物降解吸管能够实现较高的碳释放，同时将其制得的改性可生物降解吸管引进生物反硝化脱氮处理，开发废弃可生物降解吸管的后处理技术，操作简单，可实现废弃可生物降解吸管的二次利用，有效减缓可生物降解废弃物带来的资源浪费和环境污染等问题，提高资源的合理利用。

Description

一种改性可生物降解吸管及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于弃料回收再利用和废水处理技术领域，具体涉及一种改性可生物降解吸管及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，随着国家“双碳”政策的推动及“禁塑令”的实施，可生物降解塑料行业迎来了快速发展期。其中，聚乳酸、聚己内酯、聚己二酸－对苯二甲酸丁二醇酯等是目前应用较广的可生物降解材料，在塑料包装及纺织纤维等领域已经得到成功应用。然而，可生物降解塑料只有在最优的堆肥条件下才能完全被降解，且其尺寸大小和填埋环境对分解时间有较大影响。在自然的填埋条件下，可生物降解塑料可能会比不可生物降解塑料产生更多的微塑料并在环境中持续积累，造成严重污染。
在各种可生物降解产品中，可生物降解吸管替代不可生物降解吸管和纸吸管占据了市场主流。然而，废弃的可生物降解吸管具有脆性高、抗冲击能力差等缺点，严重限制了其回收再利用。此外，可生物降解吸管的保质期仅有1年，性能下降快，报废率高，大量报废吸管的直接填埋也造成极大的资源浪费。因此，开发废弃可生物降解吸管的后处理技术以实现其资源化利用对发展循环经济有重要意义。
可生物降解聚合物在低碳氮比污水的处理中可以作为微生物附着的载体，释放分解产物作为碳源被反硝化微生物利用，以实现水中硝酸盐的去除，具有广阔的应用前景，但是存在碳源释放缓慢的问题。目前反硝化工艺常用的可生物降解聚合物为颗粒状，存在以下的问题：(1)填料需求量大，成本高；(2)颗粒表面光滑且相对表面积小，微生物不易附着且附着面积小等问题，在实际应用过程中反硝化菌难于富集，工艺启动时间长。因此，亟需研发一种具有碳源释放快，能用于反硝化工艺的可生物降解材料。
发明内容
本发明旨在提供一种改性可生物降解吸管及其制备方法和应用。本发明制得的改性可生物降解吸管能够实现较高的碳释放，同时将其应用于反硝化脱氮工艺中能够实现较好的污水净化效果。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种改性可生物降解吸管的制备方法，将可生物降解吸管进行改性处理，制得改性可生物降解吸管；
所述可生物降解吸管包括未使用的可生物降解吸管、废弃可生物降解吸管中的至少一种；
所述改性处理包括热解、酸/碱溶液浸泡、添加酵母浸膏浸泡中的至少一种。
本发明通过加热、碱液浸泡及加入诱导物等的方式，加快聚合物的破碎和分解，促进碳释放，为废弃可生物降解吸管的资源化利用提供新方向。
优选地，所述可生物降解吸管的主要组分为聚乳酸，所述可生物降解吸管的直径为5～6mm，长度为200～210mm，密度为1.20～1.25g/cm3。
优选地，所述改性可生物降解吸管的制备方法，至少包括以下(1)～(5)中的一项：
(1)所述热解为将可生物降解吸管在60～90℃下进行加热水解1-3小时；
(2)所述酸/碱溶液浸泡为将可生物降解吸管置于酸溶液或者碱溶液中浸泡1-3小时；
(3)所述酸溶液的浓度为1～2mol/L；
(4)所述碱溶液的浓度为0.1～1mol/L；
(5)所述添加酵母浸膏浸泡为在含有可生物降解吸管的溶液中加入酵母浸膏浸泡1-3小时。
更优选地，所述酸溶液为盐酸溶液，所述碱溶液为氢氧化钠溶液。
更优选地，所述酵母浸膏的浓度为5-10mg/L。
本发明中对于改性处理方法的选择可以根据污水的水质及反应器规模进行调整，对于碳需求量较低的低碳氮比污水，投加酵母浸膏诱导物可以同时促进可生物降解的碳释放并补充少量碳源；对于碳需求量较高的污水，进行碱液浸泡或加热可以在较短时间内实现更高的碳释放。
一种所述制备方法制得的改性可生物降解吸管。
一种反硝化脱氮反应器，包括蠕动泵、进水口、出水口、配水区、承托层、填料区及排水区，所述反硝化脱氮反应器由下至上依次包括配水区、承托层、填料区及排水区，所述配水区与进水口连接，所述排水区与出水口连接；
所述填料区中选用的填料组分包括陶粒和所述改性可生物降解吸管。
所述反硝化脱氮反应器为上流式反硝化生物滤池。
优选地，所述改性可生物降解吸管的制备方法为：将直径6mm，长度210mm的可生物降解吸管进行裁剪，控制裁剪后可生物降解吸管的直径为6mm，长度为3～5mm，并将裁剪后的可生物降解吸管进行改性处理，制得改性可生物降解吸管。可生物降解吸管填料的裁剪长度可以根据污水的水质及反应器规模进行调整，在3-5mm的范围内能够保证在反应器内充分填充。
优选地，所述反硝化脱氮反应器，至少包括以下(1)～(2)中的一项：
(1)所述反硝化脱氮反应器为圆柱体结构，内径为80～100mm，高为400～450mm；
(2)所述反硝化脱氮反应器中的进水通过蠕动泵从反应器底端进水口注入，经过配水区、承托层、填料区、排水区，最后通过上部出水口溢流排出。
优选地，所述反硝化脱氮反应器，至少包括以下(1)～(2)中的一项：
(1)所述配水区的高度为50～60mm，所述承托层的高度为10～20mm，所述填料区的高度为200～250mm，所述排水区的高度为70～80mm；
(2)所述承托层中选用的填料为鹅卵石。
优选地，所述改性可生物降解吸管的高度与反硝化脱氮反应器的有效高度比为(0.3～0.7)：1。改性可生物降解吸管的填充高度与所述反应器的填料区总高度的比值可以根据污水的水质和反应器规模进行调整，在0.3～0.7的范围内能够保证改性可生物降解吸管有充分的能量释放。
一种所述反硝化脱氮反应器在污水处理中的应用，所述污水处理的步骤为：采用连续进水的方式，将低碳氮比污水通过蠕动泵泵入所述反硝化脱氮反应器中进行反硝化脱氮处理。
优选地，所述反硝化脱氮反应器在污水处理中的应用，至少包括以下(1)～(2)中的一项：
(1)所述低碳氮比污水的TOC浓度为13～17mg/L，NO3-N浓度为15mg/L；
(2)所述低碳氮比污水在反硝化脱氮反应器中的水力停留时间为2～4h。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过对可生物降解吸管进行改性处理，得到的改性可生物降解吸管具有较好的碳释放性能，为废弃可生物降解吸管的后处理技术提供了新方向。
2、本发明将制得的改性可生物降解吸管引进生物反硝化脱氮处理，开发废弃可生物降解吸管的后处理技术，操作简单，可实现废弃可生物降解吸管的二次利用，有效减缓可生物降解废弃物带来的资源浪费和环境污染等问题，提高资源的合理利用。
3、本发明的反硝化脱氮反应器具有固态缓释碳源及生物膜载体双重特征的改性可生物降解吸管作为填料，实现反硝化生物滤池的碳源供给及生物附着，提高反硝化***的脱氮率，相比于市售的可生物降解颗粒，其原料成本低，微生物附着表面积大，具有良好的发展前景。
附图说明
图1为本发明改性可生物降解吸管外观图。
图2为本发明反硝化脱氮反应器的结构示意图。
图3为本发明试验例二的碳释放情况数据图。
图4为本发明试验例三可生物降解塑料填料的生物膜附着情况。
图5为本发明实施例与对比例的NO3-N去除率数据图。
图6为本发明实施例与对比例的TN去除率数据图。
图7为本发明实施例15中改性可生物降解吸管反应前后的形态特征的电子扫描显微镜图。
其中，1、蠕动泵；2、进水口；3、出水口；4、配水区；5、承托层；6、填料区(a、陶粒；b、可生物降解吸管)；7、排水区。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例、对比例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例及对比例所用原料说明见表1。
表1
实施例1～7
称取1g未使用过的可生物降解吸管原材料裁剪至直径6mm，长度3-5mm。
2份加入50mL去离子水，并分别在60℃和90℃下进行加热水解；4份在常温下分别加入50mL的1mol/L盐酸、2mol/L盐酸、0.1mol/L氢氧化钠和1mol/L氢氧化钠进行浸泡；1份加入50mL 5mg/L酵母浸膏作为诱导物。
表2
组别 处理条件
实施例1 60℃下进行加热水解
实施例2 90℃下进行加热水解
实施例3 常温下加入1mol/L盐酸浸泡
实施例4 常温下加入2mol/L盐酸浸泡
实施例5 常温下加入0.1mol/L氢氧化钠浸泡
实施例6 常温下加入1mol/L氢氧化钠浸泡
实施例7 加入5mg/L酵母浸膏作为诱导物
实施例8～14
与实施例1-7相比，实施例8～14的区别仅在于，使用废弃的可生物降解吸管进行实验。
表3
组别 处理条件
实施例8 60℃下进行加热水解
实施例9 90℃下进行加热水解
实施例10 常温下加入1mol/L盐酸浸泡
实施例11 常温下加入2mol/L盐酸浸泡
实施例12 常温下加入0.1mol/L氢氧化钠浸泡
实施例13 常温下加入1mol/L氢氧化钠浸泡
实施例14 加入5mg/L酵母浸膏作为诱导物
实施例15
参阅附图2，本实施例选用上流式反硝化生物滤池作为反应装置，由下至上包括配水区4(50mm)、承托层5(10mm)、填料区6(250mm)及排水区7(80mm)；承托层填充粒径100mm的鹅卵石，填料区6的填料包括改性可生物降解吸管和陶粒，改性可生物降解吸管的填充高度与生物滤池的填料区总高度的比为0.7，陶粒的填充高度与生物滤池的填料区总高度比为0.3。反应装置的有效体积为2L。
其中，对可生物降解吸管的改性方法为加入5mg/L酵母浸膏作为诱导物，对可生物降解吸管进行改性处理。
实施例16
与实施例15相比，本实施例的区别仅在于，改性可生物降解吸管的填充高度与生物滤池的有效高度比为0.3，陶粒的填充高度与生物滤池的有效高度比为0.7。
对比例1
与实施例1相比，本对比例的区别仅在于，加热水解的温度为30℃。
制备方法同实施例1。
对比例2
与实施例3相比，本对比例的区别仅在于，选用的盐酸溶液的浓度为0.1mol/L。
制备方法同实施例3。
对比例3
与实施例6相比，本对比例的区别仅在于，选用的氢氧化钠溶液的浓度为0.001mol/L。
制备方法同实施例7。
对比例4
与实施例7相比，本对比例的区别仅在于，选用可生物降解颗粒替换可生物降解吸管。
制备方法同实施例7。
对比例5
与实施例15相比，本对比例的区别仅在于，填料区的填料仅为陶粒。
其他反应装置的组成以及原料同实施例15。
对比例6
与实施例15相比，本对比例的区别仅在于，选用对比例4制得的改性可生物降解颗粒替换改性可生物降解吸管。
其他反应装置的组成以及原料同实施例15。
对比例7
与实施例15相比，本对比例的区别仅在于，改性可生物降解吸管的填充高度与生物滤池的有效高度比为0.8，陶粒的填充高度与生物滤池的有效高度比为0.2。
其他反应装置的组成以及原料同实施例15。
试验例一、碳释放量测定
取实施例1～14、对比例1～3样品在3小时后的浸泡液进行碳释放过程中的TOC测定，检测实施例1～14、对比例1～3制得的改性可生物降解材料在3小时的碳释放量。TOC测定方法参考标准方法(APHA，1998)。
实验结果如表4所示。
表4
从表4中的数据可以得知，本发明实施例1-14分别使用60℃和90℃加热、1mol/L盐酸、0.1mol/L氢氧化钠和1mol/L氢氧化钠进行酸碱浸泡、加入酵母浸膏作为诱导物均稳定提高可生物降解吸管及废弃可生物降解吸管的碳释放量，表明以上改性方法均可应用于废弃可生物降解吸管。其中，使用碱溶液浸泡及投加酵母浸膏诱导物的碳释放促进效果在应用于废弃可生物降解吸管中更佳，表明这两种方法在废弃可生物降解吸管的碳释放上表现出更优的应用潜能。使用碱溶液浸泡的碳释放促进效果优于其他方法，加入1mol/L氢氧化钠的废弃生物降解吸管可以在3h内达到74.48mg/g的碳释放量，表明碱液浸泡处理可生物降解吸管在碳需求量较高的污水处理上表现出较优的应用潜能。使用酵母浸膏作为诱导物时，在促进可生物降解吸管的碳释放的同时也可作为补充碳源供给微生物生长，因此其除了可以应用于前期改性，还可以在污水处理过程中持续投加且不会对微生物生长产生负面影响，表明投加酵母浸膏诱导物的方法可应用于碳需求量相对较低的低碳氮比污水。
对比例1加热水解的温度为30℃、对比例2使用0.1mol/L盐酸浸泡的处理方法均没有实现碳释放量的促进，对比例3中使用0.001mol/L氢氧化钠浸泡的处理方法对于碳释放量的促进效果差于实施例。由此说明，只有在特定参数条件下进行加热水解、酸碱浸泡及诱导物添加的预处理方法才可以有效促进可生物降解吸管的碳释放性能。
试验例二、碳释放情况测定
检测可生物降解吸管(实施例7)和可生物降解颗粒(对比例4)加入诱导物酵母浸膏后在纯水环境下的碳释放情况。TOC测定参考标准方法(APHA，1998)。
实验结果如附图3所示。
从附图3中可以得知，可生物降解吸管和可生物降解颗粒均能稳定进行碳释放，前12h快速释放，12h后释放量增长减缓。该结果表明，生物可降解材料具有在纯水中缓释碳的能力。可生物降解吸管的碳释放速率稳定优于可生物降解颗粒，说明本发明实施例7制得的可生物降解吸管具有更高的相对表面积，可以获得更高的碳释放能力，有利于反硝化微生物对碳源的摄取和利用。此外，加入诱导物酵母浸膏时可生物降解吸管的碳释放量稳定优于不添加诱导物的可生物降解吸管。该结果表明，本发明提出的以酵母浸膏作为诱导物的方法可以提高可生物降解吸管碳释放量，为反硝化微生物的生长提供更多的可利用碳源。
试验例三、可生物降解塑料填料的生物膜附着情况
测定实施例15与对比例6制得的反硝化脱氮反应装置在连续运行60天后，反应装置中的改性可生物降解塑料填料的生物膜附着情况。实施例15和对比例6的反应装置在运行过程中持续通入5mg/L酵母浸膏。
反硝化脱氮反应装置进行强化反硝化脱氮的方法具体包括以下步骤：
采用连续流的方式，污水经进水泵流入反应装置中，采用上流式进水，在水力停留时间为4h的条件下进行反硝化脱氮处理。其中，选用的低碳氮比污水为人工合成废水，其低碳氮比污水的TOC浓度为13-17mg/L(含5mg/L酵母浸膏)，NO3-N浓度为15mg/L。
实验结果如附图4所示。
从附图4中可以得知，实施例15制得的反硝化脱氮反应装置在连续运行60天后，改性可生物降解吸管表面附着大量微生物，形成明显的生物膜；而对比例6中的改性可生物降解颗粒表面依然光滑，只有极少数微生物的附着，没有形成生物膜。该结果表明，本发明选用改性可生物降解吸管作为填料时，其生物膜生长和附着能力优于可生物降解颗粒，更利于反硝化微生物的挂膜。
试验例四、脱氮效果测定
测定实施例15～16、对比例5～7制得的反硝化脱氮反应装置具有的脱氮效果。其中，NO3-N、NO2-N、NH4 +-N测定参考标准方法(APHA,1998)，TN测定值为NO3-N、NO2-N、NH4 +-N加和。反硝化脱氮反应装置进行强化反硝化脱氮的具体步骤同试验例三。
实验结果如附图5～6所示。
从附图5～6可以得知，反应运行稳定后，改变进水TOC及水力停留时间，实施例15～16的NO3-N和TN去除率均稳定优于对比例5和6，表明相对于改性可生物降解颗粒，改性可生物降解吸管作为填料可达到更高的反硝化效果。对比例7相比于实施例，具有相对较低的改性可生物降解吸管填充比例，碳源释放能力不足，其脱氮效果与对比例5相比没有明显区别，无法强化反硝化脱氮。此外，实施例与对比例5的NO3-N去除率差异最高可达20％，TN去除率差异最高可达15％。由此说明，本发明制得的改性可生物降解吸管作为反硝化生物滤池填料，可缓慢释放碳源并作为微生物附着载体，在处理低碳氮比污水中表现出稳定高效的强化脱氮效果，同时随着改性可生物降解吸管填充比例的增加，可供反硝化微生物摄取和利用的碳释放量越多，越有利于反硝化脱氮，TN的去除率呈现逐渐上升的趋势。
试验例五
采用电子扫描显微镜(SEM)对实施例15中改性可生物降解吸管反应前后的形态特征进行检测。
实验结果如附图7所示。
从附图7中可以得知，反应前的改性可生物降解吸管表面有些许不规则的突起，说明该改性可生物降解吸管适宜微生物附着。反应后的改性可生物降解吸管表面出现更多的褶皱和孔洞，且出现微生物生长和附着的现象，表明改性可生物降解吸管在水解及微生物作用下发生腐蚀，释放降解产物，且具有载体特性，可作为微生物生长和附着的填料。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种改性可生物降解吸管的制备方法，其特征在于，将可生物降解吸管进行改性处理，制得改性可生物降解吸管；
所述可生物降解吸管包括未使用的可生物降解吸管、废弃可生物降解吸管中的至少一种；
所述改性处理包括热解、酸/碱溶液浸泡、添加酵母浸膏浸泡中的至少一种。
2.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述可生物降解吸管的主要组分为聚乳酸，所述可生物降解吸管的直径为5～6mm，长度为200～210mm，密度为1.20～1.25g/cm3。
3.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，至少包括以下(1)～(5)中的一项：
(1)所述热解为将可生物降解吸管在60～90℃下进行加热水解1～3小时；
(2)所述酸/碱溶液浸泡为将可生物降解吸管置于酸溶液或者碱溶液中浸泡1～3小时；
(3)所述酸溶液的浓度为1～2mol/L；
(4)所述碱溶液的浓度为0.1～1mol/L；
(5)所述添加酵母浸膏浸泡为在含有可生物降解吸管的溶液中加入酵母浸膏浸泡1～3小时。
4.一种如权利要求1～3任一所述制备方法制得的改性可生物降解吸管。
5.一种应用如权利要求4所述改性可生物降解吸管的反硝化脱氮反应器，其特征在于，包括蠕动泵、进水口、出水口、配水区、承托层、填料区及排水区，所述反硝化脱氮反应器由下至上依次包括配水区、承托层、填料区及排水区，所述配水区与进水口连接，所述排水区与出水口连接；
所述填料区中选用的填料组分包括陶粒和如权利要求4所述的改性可生物降解吸管。
6.如权利要求5所述反硝化脱氮反应器，其特征在于，至少包括以下(1)～(2)中的一项：
(1)所述反硝化脱氮反应器为圆柱体结构，内径为80～100mm，高为400～450mm；
(2)所述反硝化脱氮反应器中的进水通过蠕动泵从反应器底端进水口注入，经过配水区、承托层、填料区、排水区，最后通过上部出水口溢流排出。
7.如权利要求5所述反硝化脱氮反应器，其特征在于，至少包括以下(1)～(2)中的一项：
(1)所述配水区的高度为50～60mm，所述承托层的高度为10～20mm，所述填料区的高度为200～250mm，所述排水区的高度为70～80mm；
(2)所述承托层中选用的填料为鹅卵石。
8.如权利要求5所述反硝化脱氮反应器，其特征在于，所述改性可生物降解吸管的高度与反硝化脱氮反应器的填料区总高度的比值为(0.3～0.7)：1。
9.一种如权利要求5～8任一所述反硝化脱氮反应器在污水处理中的应用，其特征在于，所述污水处理的步骤为：采用连续进水的方式，将低碳氮比污水通过蠕动泵泵入所述反硝化脱氮反应器中进行反硝化脱氮处理。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，至少包括以下(1)～(2)中的一项：
(1)所述低碳氮比污水的TOC浓度为13～17mg/L，NO3-N浓度为15mg/L；
(2)所述低碳氮比污水在反硝化脱氮反应器中的水力停留时间为2～4h。
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1203628A (zh) * 1995-10-04 1998-12-30 孟山都公司 多孔聚合生物载体及其在废水生物处理中的应用
CA2292244A1 (en) * 1999-12-14 2001-06-14 Huazhong Mao Bioreactor systems for biological nutrient removal
WO2012100375A1 (zh) * 2011-01-28 2012-08-02 中国科学院过程工程研究所 一种秸秆半纤维素制备生物基产品及其组分全利用的方法
CN109368934A (zh) * 2018-09-30 2019-02-22 环境保护部南京环境科学研究所 一种废水自养反硝化脱氮装置及废水处理方法
US20200231479A1 (en) * 2019-01-21 2020-07-23 Nanjing University Method for realizing rapid startup of denitrification biofilter
US20200288681A1 (en) * 2017-12-07 2020-09-17 Mitsubishi Chemical Corporation Purification method for water, purification device for water, and use of said purification device at low water temperature
US20200354272A1 (en) * 2019-05-09 2020-11-12 NextLeaf Solutions Ltd. Hemp straw ash as a supplementary cementitious material
CN113003720A (zh) * 2021-04-09 2021-06-22 湖南三友环保科技有限公司 一种有机复合滤料的制备及其在污水处理脱氮中的应用
CN114957939A (zh) * 2022-04-12 2022-08-30 广东省科学院生物与医学工程研究所 一种基于废弃聚乳酸可降解复合材料及其制备方法
WO2022192801A1 (en) * 2021-03-12 2022-09-15 Hampton Roads Sanitation District Method and apparatus for nutrient removal using anoxic biofilms

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1203628A (zh) * 1995-10-04 1998-12-30 孟山都公司 多孔聚合生物载体及其在废水生物处理中的应用
CA2292244A1 (en) * 1999-12-14 2001-06-14 Huazhong Mao Bioreactor systems for biological nutrient removal
WO2012100375A1 (zh) * 2011-01-28 2012-08-02 中国科学院过程工程研究所 一种秸秆半纤维素制备生物基产品及其组分全利用的方法
US20200288681A1 (en) * 2017-12-07 2020-09-17 Mitsubishi Chemical Corporation Purification method for water, purification device for water, and use of said purification device at low water temperature
CN109368934A (zh) * 2018-09-30 2019-02-22 环境保护部南京环境科学研究所 一种废水自养反硝化脱氮装置及废水处理方法
US20200231479A1 (en) * 2019-01-21 2020-07-23 Nanjing University Method for realizing rapid startup of denitrification biofilter
US20200354272A1 (en) * 2019-05-09 2020-11-12 NextLeaf Solutions Ltd. Hemp straw ash as a supplementary cementitious material
WO2022192801A1 (en) * 2021-03-12 2022-09-15 Hampton Roads Sanitation District Method and apparatus for nutrient removal using anoxic biofilms
CN113003720A (zh) * 2021-04-09 2021-06-22 湖南三友环保科技有限公司 一种有机复合滤料的制备及其在污水处理脱氮中的应用
CN114957939A (zh) * 2022-04-12 2022-08-30 广东省科学院生物与医学工程研究所 一种基于废弃聚乳酸可降解复合材料及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FENG, YA: "Comparative investigation on heterotrophic denitrification driven by different biodegradable polymers for nitrate removal in mariculture wastewater: Organic carbon release, denitrification performance, and microbial community", 《FRONTIERS IN MICROBIOLOGY》, vol. 14, 20 February 2023 (2023-02-20), pages 1 - 5 *
刘汉胡: "固体废物处理与处置", vol. 2, 31 October 2021, 中国矿业大学出版社, pages: 123 - 124 *
张晓丽;商平;崔崇威;: "废旧塑料的环境污染与资源化技术分析", 炼油与化工, no. 02, 15 June 2009 (2009-06-15), pages 35 - 37 *

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