CN110066016A

CN110066016A - 生物柴油废水和高氨氮沼液联合处理方法

Info

Publication number: CN110066016A
Application number: CN201910216611.2A
Authority: CN
Inventors: 张少敏; 娄源民; 方云姣
Original assignee: HENAN HI-TECH KINGDO INDUSTRIAL Co Ltd
Current assignee: HENAN HI-TECH KINGDO INDUSTRIAL Co Ltd
Priority date: 2019-03-21
Filing date: 2019-03-21
Publication date: 2019-07-30

Abstract

本发明提供一种生物柴油废水和高氨氮沼液联合处理方法，其包括以下步骤：将生物柴油废水和高氨氮沼液混合使COD和NH₄ ⁺‑N的质量比为（1‑10）:1；然后，接种硝化细菌和反硝化细菌进行废水处理，得到一期反应废水；在所述一期反应废水再次加入所述生物柴油废水调节COD和NH4⁺‑N的质量比为（10‑50）:1，继续进行废水处理，完成废水处理周期。该方法通过硝化细菌和反硝化细菌同时对生物柴油废水和高氨氮沼液进行处理，降低COD和NH₄ ⁺‑N含量以达到排放标准，同时，该方法成本低，处理效率高，具有重要的实用价值。

Description

生物柴油废水和高氨氮沼液联合处理方法

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体地，涉及一种生物柴油废水和高氨氮沼液联合处理方法。

背景技术

畜禽养殖过程会产生体积庞大的粪便和冲洗废水，废水普遍含有高氨氮（NH₄ ⁺-N）和高化学需氧量（COD）。2004年开始，农业部在全国范围内推广沼气工程。畜禽养殖废水在沼气池内通过厌氧发酵去除85%-90% 的COD且有机氮转化为NH₄ ⁺-N，形成高氨氮沼液，因此，高氨氮沼液的后续处理成为了一个迫切需要解决的问题。

目前，对于沼液的处理研究重点还是去除其中的氮磷等使其能够达到《畜禽养殖废水排放标准》（GB18596-2001）。对于沼液的脱氮处理主要是硝化-反硝化技术。硝化由硝化细菌完成，反硝化由反硝化细菌完成。硝化细菌是自养菌，利用无机物作为碳源，不需要有机物的参与。反硝化细菌是异养菌，需要有机物作为其生长代谢的碳源。总氮的去除量中约70%-75%是由反硝化细菌完成。但是，厌氧发酵后的高氨氮沼液可生化性很低，在直接进行硝化-反硝化处理时，总氮的去除效果很不理想，因此，难以进行工业化推广。

另一方面，生物柴油生产过程采用废弃油脂为主要原料，采用甲醇为辅料，其中，废弃油脂主要为脂肪酸酯，因此，生物柴油生产废水中含有大量的脂肪酸酯和甲醇，COD高达8000-20000 mg/L，所以，生物柴油生产废水往往需要进行繁复的处理工艺以降低COD含量，这大大提高的生物柴油的生产成本，使得本身利润低微的生物柴油生产业运营更加困难。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种生物柴油废水和高氨氮沼液联合处理方法，以解决上述问题。

具体地，本发明采取如下技术方案：

一种生物柴油废水和高氨氮沼液联合处理方法，其包括以下步骤：

一期反应将生物柴油废水和高氨氮沼液混合使COD和NH₄ ⁺-N的质量比为（1-10）:1；然后，接种硝化细菌和反硝化细菌进行废水处理，得到一期反应废水；

二期反应在所述一期反应废水再次加入所述生物柴油废水调节COD和NH4⁺-N的质量比为（10-50）:1，继续进行废水处理，完成废水处理周期。

其中，所述生物柴油废水是指生物柴油生产过程中形成的废水，生物柴油废水的主要成分是脂肪酸酯、甲醇和水，COD含量为10000~15000 mg/L，NH₄ ⁺-N含量≤10 mg/L；所述高氨氮沼液是由畜禽养殖废水在沼气池内通过厌氧发酵去除85%-90% 的COD且有机氮转化为NH₄ ⁺-N后形成的，所述高氨氮沼液中COD为700~2000 mg/L，NH₄ ⁺-N含量为230~800mg/L。

基于上述，所述硝化细菌为常温芽孢杆菌GC，枯草芽孢杆菌K27，枯草芽孢杆菌Y99，硝化芽孢杆菌M11，光合细菌PB12，氨氧化细菌AT73，蜡样芽胞杆菌LF431中的一种或至少两种的组合。

基于上述，所述反硝化细菌为缺氧反硝化细菌NB16、好氧反硝化细菌HG38、亚硝酸氧化细菌MW12、酵母菌CT97、贫营养芽孢杆菌YY11中的一种或至少两种的组合。

基于上述，所述硝化细菌的接种浓度为（1-50）×10⁵CFU/mL。

基于上述，所述反硝化细菌的接种浓度为（1-50）×10⁵CFU/mL。

基于上述，所述废水处理周期等于所述一期反应中废水处理时长与所述二期反应中废水处理时长之和，且所述一期反应的步骤中废水处理时长的占所述废水处理周期的20%-33%。

与现有技术相比，本发明具有突出的实质性特点和显著进步。具体的说，本发明提供的生物柴油废水和高氨氮沼液联合处理方法通过硝化细菌和反硝化细菌同时对生物柴油废水和高氨氮沼液进行处理，降低COD和NH₄ ⁺-N含量以达到《畜禽养殖废水排放标准》（GB18596-2001）的排放标准。具体的，生物柴油废水中含有大量的脂肪酸酯和甲醇，为反硝化细菌提供碳源，如此，在未额外加入碳源的前提下同时使高氨氮沼液中NH₄ ⁺-N和生物柴油废水中COD含量的降低，大大降低废水处理成本。同时，在生物柴油废水和高氨氮沼液联合处理过程中，生物柴油废水分两次加入，缓慢升高混合废液中的COD含量，有效提高硝化-反硝化过程的反应效率。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

本实施例中提供一种生物柴油废水和高氨氮沼液联合处理方法，其包括以下步骤：

一期反应将高氨氮沼液1000 L和45 L生物柴油生产废水混合，得到混合废液，混合废液中COD和NH₄ ⁺-N的质量比为5:1；然后以高氨氮沼液的量为基准，接种硝化细菌枯草芽孢杆菌Y99的浓度为10⁵CFU/mL，接种反硝化细菌亚硝酸氧化细菌MW12的浓度为10⁵CFU/mL，然后进行处理24 h，得到一期反应废水；

二期反应在所述一期反应废水中加入所述生物柴油废水151L调节COD和NH4⁺-N的质量比为11:1，继续处理48 h得到的废水中NH₄ ⁺-N含量为51 mg/L，去除率79.6%；COD含量降为98mg/L，去除率95%，满足污水综合排放标准以及畜禽养殖废水排放标准的要求。

本实施例中，所述生物柴油生产废水的参数：COD为10000mg/L、NH₄ ⁺-N为5mg/L、脂肪酸酯为450mg/L、甲醇含量为0.1%；所述高氨氮沼液为猪场沼液，猪场沼液的参数：COD为800mg/L、NH₄ ⁺-N为250mg/L、TP为30mg/L。

实施例2

一期反应将高氨氮沼液500 L和100 L生物柴油生产废水混合，得到混合废液，混合废液中COD和NH₄ ⁺-N的质量比为10:1；然后，以高氨氮沼液的量为基准，接种硝化细菌常温芽孢杆菌GC与枯草芽孢杆菌K27的浓度为20×10⁵CFU/mL,接种反硝化细菌缺氧反硝化细菌NB16与好氧反硝化细菌HG38的浓度为20×10⁵CFU/mL,然后进行处理36 h，得到一期反应废水；

二期反应在所述一期反应废水中加入所述生物柴油废水136 L调节COD和NH4⁺-N的质量比为20:1，继续处理132 h，得到的废水中NH₄ ⁺-N含量为12 mg/L，去除率97%；COD含量降为54 mg/L，满足污水综合排放标准以及畜禽养殖废水排放标准的要求。

本实施例中，所述生物柴油生产废水的参数：COD为15000mg/L、NH₄ ⁺-N为8mg/L、脂肪酸酯为300mg/L、甲醇含量为0.5%；高氨氮沼液采用猪场沼液，猪场沼液的水质参数：COD为1000 mg/L、NH₄ ⁺-N为400 mg/L、TP为50 mg/L。

实施例3

本实施例中提供一种高氨氮沼液的处理方法，本实施例与实施例1基本相同，区别在于：处理过程未加入所述生物柴油生产废水，处理后的沼液中NH₄ ⁺-N含量为132 mg/L。

实施例4

本实施例中提供一种高氨氮沼液的处理方法，本实施例与实施例2基本相同，区别在于：处理过程未加入所述生物柴油生产废水，处理后的沼液中NH₄ ⁺-N含量为202.8 mg/L。

实施例5

猪场沼液的水质参数：COD为700mg/L、NH4+-N为731mg/L、TP为72mg/L。取此沼液100L，接种硝化细菌蜡样芽胞杆菌LF431的浓度为50×10⁵CFU/mL，接种反硝化细菌贫营养芽孢杆菌YY11的浓度为50×10⁵CFU/mL，然后进行处理240h，测定NH₄ ⁺-N含量为425mg/L，不能满足畜禽养殖废水排放标准中NH₄ ⁺-N小于80mg/L的要求。

生物柴油生产废水的水质参数为：COD为8000mg/L、NH₄ ⁺-N为62mg/L、脂肪酸酯为526mg/L、甲醇含量为0.8%。取此废水100L，接种硝化细菌蜡样芽胞杆菌LF431的浓度为50×10⁵CFU/mL，接种反硝化细菌贫营养芽孢杆菌YY11的浓度为50×10⁵CFU/mL，然后进行处理240h，测定NH₄ ⁺-N含量为40mg/L，COD含量降为3250mg/L，NH₄ ⁺-N含量满足畜禽养殖废水排放标准中NH₄ ⁺-N小于80mg/L的要求，但是，COD含量无法满足污水综合排放标准。

将生物柴油生产废水与该猪场沼液进行联合处理。处理过程如下：

一期反应取上述猪场沼液100L，取上述生物柴油生产废水0.39L得到混合废液，混合废液中COD和NH₄ ⁺-N的质量比为1:1；然后，以高氨氮沼液的量为基准，接种硝化细菌蜡样芽胞杆菌LF431的浓度为50×10⁵CFU/mL,接种反硝化细菌贫营养芽孢杆菌YY11的浓度为50×10⁵CFU/mL,然后进行处理100h，得到一期反应废水；

二期反应在所述一期反应废水中加入所述生物柴油废水89 L调节COD和NH4⁺-N的质量比为10:1，继续处理140h，得到的废水中NH₄ ⁺-N含量为37 mg/L；COD含量降为140mg/L，满足污水综合排放标准以及畜禽养殖废水排放标准的要求。

实施例6

猪场沼液的水质参数：COD为1420mg/L、NH4⁺-N为331mg/L、TP为22mg/L。取此沼液100L，接种硝化细菌氨氧化细菌AT73的浓度为1×10⁵CFU/mL，接种反硝化细菌酵母菌CT97的浓度为1×10⁵CFU/mL,然后进行处理72h，测定NH₄ ⁺-N含量为103mg/L，不能满足畜禽养殖废水排放标准中NH₄ ⁺-N小于80mg/L的要求。

生物柴油生产废水的水质参数为：COD为20000mg/L、NH₄ ⁺-N为41mg/L、脂肪酸酯为306mg/L、甲醇含量为0.3%。取此废水100L，接种硝化细菌氨氧化细菌AT73的浓度为1×10⁵CFU/mL，接种反硝化细菌酵母菌CT97的浓度为1×10⁵CFU/mL，然后进行处理72h，测定NH₄ ⁺-N含量为23mg/L，COD含量降为13600mg/L，NH₄ ⁺-N含量满足畜禽养殖废水排放标准中NH₄ ⁺-N小于80mg/L的要求，但是，COD含量无法满足污水综合排放标准。

一期反应取上述猪场沼液100L，取上述生物柴油生产废水9.65L得到混合废液，混合废液中COD和NH₄ ⁺-N的质量比为10:1；然后，以高氨氮沼液的量为基准，接种硝化细菌氨氧化细菌AT73的浓度为1×10⁵CFU/mL，接种反硝化细菌酵母菌CT97的浓度为1×10⁵CFU/mL,然后进行处理36h，得到一期反应废水；

二期反应在所述一期反应废水中加入所述生物柴油废75 L调节COD和NH4⁺-N的质量比为50:1，继续处理36h，得到的废水中NH₄ ⁺-N含量为11 mg/L；COD含量降为107mg/L，满足污水综合排放标准以及畜禽养殖废水排放标准的要求。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims

1.一种生物柴油废水和高氨氮沼液联合处理方法，其包括以下步骤：

二期反应在所述一期反应废水再次加入所述生物柴油废水调节COD和NH₄ ⁺-N的质量比为（10-50）:1，继续进行废水处理，完成废水处理周期。

2.根据权利要求1所述的生物柴油废水和高氨氮沼液联合处理方法，其特征在于，所述硝化细菌为常温芽孢杆菌GC、枯草芽孢杆菌K27、枯草芽孢杆菌Y99、硝化芽孢杆菌M11、光合细菌PB12、氨氧化细菌AT73和蜡样芽胞杆菌LF431中的一种或至少两种的组合。

3.根据权利要求1或2所述的生物柴油废水和高氨氮沼液联合处理方法，其特征在于，所述反硝化细菌为缺氧反硝化细菌NB16、好氧反硝化细菌HG38、亚硝酸氧化细菌MW12、酵母菌CT97、贫营养芽孢杆菌YY11中的一种或至少两种的组合。

4.根据权利要求3所述的生物柴油废水和高氨氮沼液联合处理方法，其特征在于，所述硝化细菌的接种浓度为（1-50）×10⁵CFU/mL。

5.根据权利要求4所述的生物柴油废水和高氨氮沼液联合处理方法，其特征在于，所述反硝化细菌的接种浓度为（1-50）×10⁵CFU/mL。

6.根据权利要求4或5所述的生物柴油废水和高氨氮沼液联合处理方法，其特征在于，所述废水处理周期为72-240 h，所述废水处理周期等于所述一期反应中废水处理时长与所述二期反应中废水处理时长之和，且所述一期反应的步骤中废水处理时长的占所述废水处理周期的20%-33%。