CN112573782B - 一种用厨余垃圾发酵液处理城市污水快速脱氮的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用厨余垃圾发酵液处理城市污水快速脱氮的方法，包括以下步骤：S1：取厨余垃圾发酵原液，将其分成第一原液和第二原液，调节第一原液的pH值至7.0‑8.5，得到预处理厨余垃圾发酵液；S2：将有机填料投入第二原液中浸泡，得到预处理有机填料；S3：将步骤S1中的预处理厨余垃圾发酵液和步骤S2中的预处理有机填料一起投放到污水中，得到预处理污水；S4：按照常规生物处理工艺对步骤S3中的预处理污水进行处理后再排放。本发明提供的方法实现厨余垃圾的资源化回收利用，还可以解决污水厂碳源不足问题，实现污水快速脱氮，提高污水处理厂的出水水质，实现以废治废。

Description

一种用厨余垃圾发酵液处理城市污水快速脱氮的方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，具体是一种用厨余垃圾发酵液处理城市污水快速脱氮的方法。
背景技术
厨余垃圾是城市固体垃圾中有机垃圾的重要组成部分，包括家庭、学校、机关食堂产生的餐厨垃圾以及酒店、餐馆等产生的餐饮垃圾等，通常是由面食、米饭、蔬菜、油脂、肉类、鱼刺以及骨头等物质组成，化学成分多为碳水化合物、蛋白质、脂质等易降解有机物，同时包含少量无机盐，其理化特点是高水分、高盐分和高有机质含量，并且油脂含量远远高于其他有机垃圾。
随着国民生活水平的不断提高，我国的厨余垃圾产生量巨大，并呈现逐年增长的趋势，据统计，近年来我国每日的厨余产量超过2万吨，厨余垃圾占城市生活垃圾的50％以上。厨余垃圾具有含水率高、有机质比例大，且易腐烂变质，如若处理不当会造成严重的环境污染问题。
目前，国内外对厨余垃圾一般采用的处理方法有填埋、堆肥、焚烧、厌氧消化等。与其他处理技术相比，餐厨垃圾厌氧消化是比较经济有效且能够可持续发展的处理技术，这种发酵方式均会产生一定量的厨余发酵液，其中富含大量的有机酸和VFAs，在实际项目运行中这些产物一般作为高浓度废水处置，造成很大的资源浪费。
据统计，我国的城市污水处理厂大多存在进水COD不足的现象，且COD中有较大部分的有机物难以被微生物利用，很多污水处理厂都在不断寻求优质碳源补充污水处理脱氮除磷系统，虽然甲醇、乙醇、乙酸等作为外加碳源，可以获得较高的脱氮除磷效率，但是价格因素却限制这些碳源在实际工艺中的广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用厨余垃圾发酵液处理城市污水快速脱氮的方法，以解决上述背景技术中提出的问题，既能将厨余垃圾发酵液回收再利用，避免资源浪费，又能为污水处理提供高效、优质的补充碳源。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用厨余垃圾发酵液处理城市污水快速脱氮的方法，包括以下步骤：
S1：取厨余垃圾发酵原液，将其分成第一原液和第二原液，调节第一原液的pH值至7.0-8.5，得到预处理厨余垃圾发酵液；
S2：将有机填料投入第二原液中浸泡，所述有机填料与第二原液的体积比为0.3-0.5，得到预处理有机填料；
S3：将步骤S1中的预处理厨余垃圾发酵液和步骤S2中的预处理有机填料一起投放到待处理污水中，得到预处理污水；其中，所述预处理厨余垃圾发酵液与待处理污水的体积比为0.03-0.15，所述预处理有机填料和待处理污水的体积比为0.3-0.5；
S4：按照常规生物处理工艺对步骤S3中的预处理污水进行处理后再排放。
作为本发明进一步的方案：所述厨余垃圾发酵原液的C/N比为10-25。
作为本发明进一步的方案：所述步骤S2中的浸泡温度为20-30℃，浸泡时间为6-10周。
作为本发明进一步的方案：所述有机填料包括天然有机填料、合成有机填料中的至少一种。
作为本发明进一步的方案：所述天然有机填料包括木粉、锯屑、木片、棉纤维、麻纤维、椰皮、竹、玉米茎、稻草、麦秆、动物毛中的至少一种。
作为本发明进一步的方案：所述合成有机填料包括锦纶、涤纶、腈纶、氯纶、人造再生纤维、橡胶胶屑、合成树脂中的至少一种。
作为本发明进一步的方案：所述步骤S3中待处理污水的C/N比3-13。
作为本发明进一步的方案：所述步骤S3中待处理污水的COD为200-450mg/L。
作为本发明进一步的方案：所述步骤S4中的常规生物处理工艺为A/O水处理工艺、A2/O水处理工艺、反硝化深床滤池工艺、曝气生物滤池工艺中的一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
厨余发酵液作为外加碳源，不仅可以为厨余垃圾的处理提供新的途径，实现厨余垃圾的资源化回收利用，还可以解决污水厂碳源不足问题，实现污水快速脱氮，提高污水处理厂的出水水质，实现以废治废、一举两得的功效。
调节厨余垃圾发酵原液的pH值为7.0-8.5，可以为后续污水生物处理工艺中的微生物创造良好的生长环境，提高微生物的代谢率，加强污水脱氮的效果；在污水生物处理系统中，曝气生物池要控制在弱碱性，若PH超过9污水中原生动物就会由活跃转为呆滞，使得菌胶团解体，活性污泥结构遭到破坏，处理效果大大下降；若曝气生物池呈酸性，活性污泥的结构也会发生变化，二沉池会出现大量浮泥，严重影响污水处理的效果。预处理厨余垃圾发酵液与待处理污水的体积比为0.03-0.15，该比例下的待处理污水中的碳氮比最有利于反硝化反应的进行，生物脱氮效果最佳。
添加经过厨余垃圾发酵原液浸泡的有机填料，有机填料呈纤维羽片状、中空微珠球粒状等，其具有极大的比表面积和孔隙率，不仅可以提高污水中的溶氧量，并且为后续的污水生物处理工艺中的微生物提供生长基质，提高单位容积生物量，在污水生物处理系统反硝化过程中，反硝化细菌附着生长在填料表面，不断地将硝酸盐氮转换成氮气，有机填料中逐渐集聚大量的氮气，这些气体会使污水绕窜于有机填料之中，增强了微生物与污水的接触，同时也提高了有机填料的过滤作用，从而使生物处理脱氮效果更好。
预处理有机填料和待处理污水的体积比为0.3-0.5，此范围为经实验得到的较适投加比，当有机填料与污水体积比小于0.3时，有机填料不能为微生物提供足够的附着生长空间，限制了微生物的生长数量，导致反硝化作用效率下降，脱氮效果不明显；当有机填料与污水体积比高于0.5时，有机填料投加量过多，导致处理废水的体量受限，污水处理效率较低。
所述有机填料与第二原液的体积比为0.3-0.5，将有机填料浸润到厨余发酵液原液中目的在于，富含丰富有机质且具有高碳氮比的厨余发酵液可为微生物的生长提供良好的营养物质和生长环境，有助于微生物在填料中挂膜繁殖，若低于此比例填料无法提供微生物生长的足够空间，若高于此比例会引起微生物内部激烈竞争，大量消耗发酵液中溶解氧，厌氧微生物大量繁殖，不利于优势菌种的附着生长，从而影响后续污水的处理效果。
具体实施方式
下面将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1
S1：取厨余垃圾发酵原液，将其分成第一原液和第二原液，向第一原液中加入氢氧化钠，调节其pH值至7.5，得到预处理厨余垃圾发酵液；
S2：取150L玉米茎和300L第二原液，将150L玉米茎投入300L第二原液中浸泡，浸泡温度为25℃，浸泡时间为4周，得到预处理有机填料；
S3：取60L预处理厨余垃圾发酵液和150L预处理有机填料一起投放到500L的未处理污水1中，得到预处理污水；
S4：按照A/0水处理工艺对预处理污水进行处理后再排放。
A/0水处理工艺是现有的生物污水处理工艺，在此不再赘述。
其中，本实施例中的所述厨余垃圾发酵原液的水质指标如表1所示：
表1：实施例1中厨余垃圾发酵液水质指标
指标 COD TN NH3-N C/N pH
浓度(mg/L) 6350 429 387 14.8 5.7
本实施例中的所述未处理污水1为城市污水处理厂的生活污水，其水质指标如表2所示：
表2未处理污水1水质指标
指标 COD TN NH3-N C/N PH
浓度(mg/L) 215 32 23 3.7 6.8
实施例2
S1：取厨余垃圾发酵原液，将其分成第一原液和第二原液，向第一原液中加入氢氧化钠，调节其pH值至8.0，得到预处理厨余垃圾发酵液；
S2：取320L麻纤维和800L第二原液，将320L麻纤维投入800L第二原液中浸泡，浸泡温度为20℃，浸泡时间为6周，得到预处理有机填料；
S3：取60L预处理厨余垃圾发酵液和250L预处理有机填料一起投放到1000L的未处理污水2中，得到预处理污水；
S4：按照反硝化深床滤池工艺对预处理污水进行处理后再排放。
反硝化深床滤池工艺是现有的生物污水处理工艺，在此不再赘述。
其中，本实施例中的所述厨余垃圾发酵原液的水质指标如表3所示：
表3：实施例2中厨余垃圾发酵液水质指标
指标 COD TN NH3-N C/N PH
浓度(mg/L) 8957 553 497 16.2 5.3
本实施例中的所述未处理污水2为城市污水处理厂的生活污水，其水质指标如表4所示：
表4：未处理污水2水质指标
指标 COD TN NH3-N C/N PH
浓度(mg/L) 231 37 29 6.2 6.8
实施例3：
S1：取厨余垃圾发酵原液，将其分成第一原液和第二原液，向第一原液中加入氢氧化钠，调节其pH值至8.5，得到预处理厨余垃圾发酵液；
S2：取540L人造再生纤维和1200L第二原液，将540L人造再生纤维投入1200L第二原液中浸泡，浸泡温度为30℃，浸泡时间为8周，得到预处理有机填料；
S3：取40L预处理厨余垃圾发酵液和350L预处理有机填料一起投放到1000L的未处理污水3中，得到预处理污水；
S4：按照曝气生物滤池工艺对预处理污水进行处理后再排放。
曝气生物滤池工艺是现有的生物污水处理工艺，在此不再赘述。
其中，本实施例中的所述厨余垃圾发酵原液的水质指标如表5所示：
表5：实施例3中厨余垃圾发酵液水质指标
指标 COD TN NH3-N C/N PH
浓度(mg/L) 12380 673 592 18.4 5.9
本实施例中的所述未处理污水3为城市污水处理厂的生活污水，其水质指标如表6所示：
表6：未处理污水3水质指标
指标 COD TN NH3-N C/N PH
浓度(mg/L) 281 39 18 7.2 6.5
对比例1
取未处理污水1，按照A/0水处理工艺对其进行处理后再排放。
对比例2
取未处理污水2，按照反硝化深床滤池工艺其进行处理后再排放。
对比例3
取未处理污水3，按照曝气生物滤池工艺对其进行处理后再排放。
对比例4
S1：取厨余垃圾发酵原液，向其中加入氢氧化钠，调节其pH值至8.5，得到预处理厨余垃圾发酵液；
S2：取40L预处理厨余垃圾发酵液投放到1000L的未处理污水3中，得到预处理污水；
S3：按照曝气生物滤池工艺对预处理污水进行处理后再排放。
曝气生物滤池工艺是现有的生物污水处理工艺，在此不再赘述。
对比例5
S1：取厨余垃圾发酵原液，将其分成第一原液和第二原液；
S2：取320L麻纤维和800L第二原液，将320L麻纤维投入800L第二原液中浸泡，浸泡温度为20℃，浸泡时间为6周，得到预处理有机填料；
S3：取60L第一原液和250L预处理有机填料一起投放到1000L的未处理污水2中，得到预处理污水；
S4：按照反硝化深床滤池工艺对预处理污水进行处理后再排放。
反硝化深床滤池工艺是现有的生物污水处理工艺，在此不再赘述。
分别测量实施例1-3和对比例1-5中污水处理前后水质变化，测量结果如表7所示：
表7：水质测量结果
测量项目 COD TN NH3-N TN去除率
未处理污水1 215 32 23 /
实施例1 41 12.2 1.2 0.618
对比例1 43 15.3 2.3 0.522
未处理污水2 231 37 29 /
实施例2 43 10.9 3.2 0.705
对比例2 46 17.3 4.8 0.532
未处理污水3 281 39 18 /
实施例3 43 9.9 1.2 0.746
对比例3 48 19.3 1.8 0.505
对比例4 53 19.2 2.1 0.508
对比例5 59 17.6 1.9 0.524
从表7可以看出，实施例1-3中的碳氮去除率均高于对比例1-3中的碳氮去除率，说明经过本发明提供的污水预处理方法对污水的脱氮效果得到显著提升。从实施例3与对比例4可以看出，添加预处理有机填料有助于去除污水中的碳氮含量；从实施例2与对比例5可以看出，将厨余垃圾发酵原液的pH值调节为弱碱性有助于增加后续生物处理工艺中微生物的活性，提高生物处理的有效性。
虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种用厨余垃圾发酵液处理城市污水快速脱氮的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：取厨余垃圾发酵原液，将其分成第一原液和第二原液，调节第一原液的pH值至7.0-8.5，得到预处理厨余垃圾发酵液；
S2：将有机填料投入第二原液中浸泡，所述有机填料与第二原液的体积比为0.3-0.5，得到预处理有机填料；
S3：将步骤S1中的预处理厨余垃圾发酵液和步骤S2中的预处理有机填料一起投放到待处理污水中，得到预处理污水；其中，所述预处理厨余垃圾发酵液与待处理污水的体积比为0.03-0.15，所述预处理有机填料和待处理污水的体积比为0.3-0.5；
S4：按照常规生物处理工艺对步骤S3中的预处理污水进行处理后再排放；
所述厨余垃圾发酵原液的C/N比为10-25；
所述步骤S3中待处理污水的C/N比3-13；
所述有机填料为天然有机填料，或，天然有机填料与合成有机填料的组合；
所述天然有机填料包括木粉、锯屑、木片、棉纤维、麻纤维、椰皮、竹、玉米茎、稻草、麦秆、动物毛中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的一种用厨余垃圾发酵液处理城市污水快速脱氮的方法，其特征在于，所述步骤S2中的浸泡温度为20-30℃，浸泡时间为6-10周。
3.根据权利要求1所述的一种用厨余垃圾发酵液处理城市污水快速脱氮的方法，其特征在于，所述合成有机填料包括锦纶、涤纶、腈纶、氯纶、人造再生纤维、橡胶胶屑、合成树脂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种用厨余垃圾发酵液处理城市污水快速脱氮的方法，其特征在于，所述步骤S3中待处理污水的COD为200-450mg/L。
5.根据权利要求1所述的一种用厨余垃圾发酵液处理城市污水快速脱氮的方法，其特征在于，所述步骤S4中的常规生物处理工艺为A/O水处理工艺、A2/O水处理工艺、反硝化深床滤池工艺、曝气生物滤池工艺中的一种。
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