CN103332786A

CN103332786A - 酒精废水同时产酸反硝化原位生物脱氮的方法

Info

Publication number: CN103332786A
Application number: CN2013102289810A
Authority: CN
Inventors: 谢丽; 吉驰; 王蕊; 周琪
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2013-08-01
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2033-08-01
Also published as: CN103332786B

Abstract

本发明涉及一种利用酒精废水自身内碳源同时产酸反硝化原位生物脱氮的方法。有机废水在进入厌氧产酸反硝化复合单元中加入接种污泥，然后酒精废水进入厌氧产酸反硝化复合单元，在厌氧发酵体系中有机废水酒精废水中可降解的有机物产生大量的挥发性脂肪酸；废水从厌氧产酸反硝化复合单元进入厌氧产甲烷单元，部分短链挥发性脂肪酸分解产生甲烷气体作为能源回收；废水从厌氧产甲烷单元进入好氧反应单元，进行硝化作用；根据厌氧产酸反硝化复合单元的溶解性化学需氧量的浓度，回流一定量的含硝酸盐的好氧出水至厌氧产酸反硝化复合单元。本发明通过硝化液回流至厌氧产酸相，反硝化微生物利用一级厌氧体系中的碳源进行反硝化，达到将水中的硝酸盐还原为氮气、实现酒精废水脱氮效果提升的目的。

Description

酒精废水同时产酸反硝化原位生物脱氮的方法

技术领域

本发明属废水生物处理技术领域，具体涉及一种酒精废水同时产酸反硝化原位生物脱氮的方法。

背景技术

近年来，厌氧消化工艺由于具有高负荷、低能耗、低运行成本等优点而广泛应用于高浓度有机废水（如酒精废水、淀粉废水、垃圾渗滤液等）处理。然而厌氧消化液含有氨氮，需要后续生物脱氮工艺进一步去除，而大部分的有机物在厌氧消化阶段转化为生物气（CH₄，CO₂），剩余有机物难以被微生物利用，导致后续生物脱氮工艺碳源不足，尤其是可快速降解的溶解性有机物不足，直接影响了总氮（TN）的去除效率。

生物脱氮过程中硝态氮作为电子受体需要有机碳向其提供电子，但是由于碳源不足，反硝化效果不理想。为了提高反硝化效果，TN达标排放，需要外加商业碳源如甲醇、乙酸等作为补充碳源强化反硝化。但是外加碳源将导致运行成本提高而不经济。同时，传统的生物脱氮技术常根据硝化菌和反硝化菌生长的条件不同，将硝化过程和反硝化过程安排在不同的反应器中进行，或在同一反应器内顺次进行（SBR），所以系统复杂，占地面积大，经济投入较大，并且管理不便。

酒精废水在厌氧消化过程中能产生短链挥发性脂肪酸（VFAs），主要组分是乙酸、丙酸和丁酸。反硝化菌均能降解这三种脂肪酸，由于基质竞争，反硝化菌利用这三种脂肪酸有先后顺序，但这三种脂肪酸作为基质被反硝化菌使用均能表现出极高的反硝化速率，表明这些酸都是反硝化菌的优势碳源。如果利用两相厌氧阶段的产酸相，将含有硝酸盐的好氧出水回流至厌氧产酸相，反硝化菌利用污水有机物厌氧发酵产生的短链挥发性脂肪酸（VFAs）进行快速反硝化，实现厌氧产酸反硝化的耦合，反硝化可以在产酸相完全进行且不影响厌氧活性。

目前已有相关文献报道，将城市有机废弃生物质，如初沉污泥或二沉污泥、餐厨垃圾等作为生物脱氮快速碳源，但需增加厌氧发酵以及发酵上清液氮磷回收装置，增加投资。目前为止，未见有利用酒精废水两相厌氧产酸耦合反硝化实现原位生物脱氮的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的生物脱氮领域碳源不足的缺点，提供一种酒精废水同时产酸反硝化原位生物脱氮的方法，利用厌氧体系中的碳源进行反硝化，可以节约部分能源和碳源，省去后续反硝化缺氧单元，降低处理成本，在有机废水同时脱氮去碳处理中具有巨大的应用潜力。

本发明提出的酒精废水同时产酸反硝化原位生物脱氮的方法，具体步骤如下：

(1).在厌氧产酸反硝化复合单元中加入接种污泥，然后酒精废水进入厌氧产酸反硝化复合单元，在厌氧发酵体系中酒精废水中可降解的有机物产生大量的挥发性脂肪酸；接种污泥的加入量为厌氧产酸反硝化复合单元体积的1/6-1/3；

(2)步骤(1)所得废水从厌氧产酸反硝化复合单元进入厌氧产甲烷单元，部分短链挥发性脂肪酸分解产生甲烷气体作为能源回收；

(3)废水从厌氧产甲烷单元进入好氧反应单元，进行硝化作用；

(4)根据厌氧产酸反硝化复合单元的溶解性化学需氧量（SCOD）的浓度，回流一定量的含硝酸盐的好氧出水（硝化液）至厌氧产酸反硝化复合单元；所述溶解性化学需氧量（SCOD）浓度和C/N比范围为5<SCOD/ NO₃ ^--N<50。

本发明中，所述厌氧产酸反硝化复合单元的接种污泥为厌氧市政剩余污泥或颗粒活性污泥。

本发明中，步骤(1)中当厌氧产酸反硝化复合单元中产生的挥发性脂肪酸浓度与单元溶解性化学需氧量（SCOD）的比值即酸化率达到50%-60%时，厌氧产酸反硝化复合单元达到正常运行状态。

本发明中，步骤(1)中控制厌氧产酸反硝化复合单元的pH值为7-8。

本发明中，步骤(2)中控制厌氧产酸反硝化复合单元温度为30-35^oC或52-60^oC，控制水力停留时间（HRT）为3天。

本发明中，于步骤(3)中好氧反应单元是活性污泥法采用的反应器或生物膜法采用的反应器中任一种。

本发明中，控制因子是C/N比，当厌氧产酸反硝化复合单元的溶解性化学需氧量（SCOD）浓度过大时，可分流部分酒精废水至厌氧产甲烷单元，避免C/N比过高而发生异化还原为铵过程（DNRA）。

本发明工艺的应用性强，适合各种浓度的酒精废水脱氮效果的提升。酒精废水的有机废弃生物质在工艺中充当内碳源，快速释放，能使酒精废水的脱氮效果得到显著提升。

此外，本发明工艺中具有了厌氧产甲烷反应器和相应的气体收集系统，通过对反应气体的收集和沼气提纯，能充分利用有机物降解产生的甲烷等气体，实现资源的再利用。

本发明工艺具有有益效果：

（1）通过硝化液的回流装置，厌氧产酸反硝化复合单元中碳源充足，在厌氧条件下进行高效脱氮，处理效果好，运行稳定。

（2）可以根据厌氧反硝化复合单元的溶解性化学需氧量（SCOD）的浓度测定，在满足一定C/N比的条件下，定量回流含硝酸盐的好氧出水。

（3）解决了传统生物脱氮过程中需投加商业碳源，经济投入大的问题。

（4）省去传统生物反硝化过程中的后续反硝化缺氧单元，节约处理工艺占地面积，减少投资。

附图说明

图1为本发明的结构图示。

图中标号：1为厌氧产酸反硝化复合单元；2为厌氧产甲烷单元；3为气体处理系统；4为气体收集装置；5为好氧反应单元；分流

为分流部分酒精废水至厌氧产甲烷单元；回流

为含硝酸盐出水至厌氧产酸反硝化复合单元。

具体实施方式

下面结合实例作进一步详细说明，应当理解下面所举的实施例只是为了解释说明本发明所阐述的工艺，并不包括本发明的所有内容。

实施例1：

（1）厌氧产酸反硝化反应器有效体积210ml，其中含有50ml接种污泥（颗粒污泥），水力停留时间为3d，体系温度为35℃，进水酒精废水COD浓度为24000mg/L左右，SCOD浓度约为13600 mg/L左右;

（2）步骤（1）复合单元所得出水含有大量的VFA（总COD当量浓度为7500mg/L左右），进入厌氧产甲烷单元，短链脂肪酸分解产生甲烷气体作为能源回收；

（3）步骤（2）所得废水固液分离后，上清液进入好氧单元，进行硝化作用，氨氮绝大部分转化为硝酸盐，硝化效率达到99%以上；

（4）根据厌氧产酸反硝化复合单元的溶解性化学需氧量（SCOD）的浓度，按照COD/ NO₃ ^--N为41，回流一定量的含硝酸盐的好氧出水（硝化液）至厌氧产酸反硝化复合单元，硝酸盐反硝化率100%，TN去除率达到85%以上。

实施例2：

（4）根据厌氧产酸反硝化复合单元的溶解性化学需氧量（SCOD）的浓度，按照COD/ NO₃ ^--N为30，回流一定量的含硝酸盐的好氧出水（硝化液）至厌氧产酸反硝化复合单元，硝酸盐反硝化率100%，TN去除率达到90%以上。

实施例3

（1）厌氧产酸反硝化反应器有效体积210ml，其中含有50ml接种污泥（颗粒污泥），水力停留时间为3d，体系温度为60℃，进水酒精废水COD浓度为24000mg/L左右，SCOD浓度约为13600 mg/L左右;

（2）步骤（1）复合单元所得出水含有大量的VFA，进入厌氧产甲烷单元，短链脂肪酸分解产生甲烷气体作为能源回收；

（4）根据厌氧产酸反硝化复合单元的溶解性化学需氧量（SCOD）的浓度，按照COD/ NO₃ ^--N为37，回流一定量的含硝酸盐的好氧出水（硝化液）至厌氧产酸反硝化复合单元，硝酸盐反硝化率100%，TN去除率达到83%左右。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明，熟悉本领域技术的人员可以简单地做出各种修改，并把本发明说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种利用酒精废水自身内碳源同时产酸反硝化原位生物脱氮的方法，其特征在于具体步骤如下：

(4)根据厌氧产酸反硝化复合单元的溶解性化学需氧量的浓度，回流一定量的含硝酸盐的好氧出水至厌氧产酸反硝化复合单元；所述溶解性化学需氧量浓度和C/N比范围为5<SCOD/ NO₃ ^--N<50。

2.根据权利要求1所述的利用酒精废水自身内碳源同时产酸反硝化原位生物脱氮的方法，其特征在于所述厌氧产酸反硝化复合单元的接种污泥为厌氧市政剩余污泥或颗粒活性污泥。

3.根据权利要求1所述的利用酒精废水自身内碳源同时产酸反硝化原位生物脱氮的方法，其特征在于步骤(1)中当厌氧产酸反硝化复合单元中产生的挥发性脂肪酸浓度与单元溶解性化学需氧量的比值即酸化率达到50%-60%时，厌氧产酸反硝化复合单元达到正常运行状态。

4.根据权利要求1所述的利用酒精废水自身内碳源同时产酸反硝化原位生物脱氮的方法，其特征在于步骤(1)中控制厌氧产酸反硝化复合单元的pH值为7-8。

5.根据权利要求1所述的利用酒精废水自身内碳源同时产酸反硝化原位生物脱氮的方法，其特征在于步骤(2)中控制厌氧产酸反硝化复合单元温度为30-35^oC或52-60^oC，控制水力停留时间为3天。

6.根据权利要求1所述的利用酒精废水自身内碳源同时产酸反硝化原位生物脱氮的方法，其特征在于步骤(3)中好氧反应单元是活性污泥法采用的反应器或生物膜法采用的反应器中任一种。

7.根据权利要求1所述的利用酒精废水自身内碳源同时产酸反硝化原位生物脱氮的方法，其特征在于当厌氧产酸反硝化复合单元的溶解性化学需氧量浓度过大时，分流部分酒精废水至厌氧产甲烷单元，避免C/N比过高而发生异化还原为铵过程。