CN113770157A - 以餐厨垃圾制备污水碳源的方法及其可行性测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于垃圾、污水处置技术领域，公开了一种以餐厨垃圾制备污水碳源的方法及其可行性测试方法。本发明的技术核心为水解产酸，通过将传统的厌氧发酵停留在水解酸化阶段，将餐厨垃圾低成本的转化为高浓度、易生物降解的有机酸化液。该酸化液具有极佳的可生化性，没有毒害作用，可以有效的替代价格昂贵的商品碳源；本发明通过碳当量核算渗滤液厂每日酸化液需求量，逐步提升每日酸化液代替商品碳源的使用量，监测渗滤液厂生化出水段COD、NH3‑N、TN变化情况，测定酸化液代替商品碳源的可行性。本发明将餐厨垃圾低成本的转化为高浓度、易生物降解的有机酸化液。该酸化液具有极佳的可生化性，没有毒害作用，从而可以有效的替代价格昂贵的商品碳源。

Description

以餐厨垃圾制备污水碳源的方法及其可行性测试方法
技术领域
本发明属于垃圾、污水处置技术领域，尤其涉及一种以餐厨垃圾制备污水碳源的方法及其可行性测试方法。
背景技术
目前，餐厨垃圾在处置时，大多数采用厌氧发酵处理技术，经厌氧发酵后的污水可生化性较差，B/C比一般不足0.1，后续需配套膜法进行污水处理。而老旧填埋场渗滤液则面临着碳源严重不足，需采购甲醇或葡萄糖等进行碳源补充。
主流的餐厨垃圾厌氧处置工艺采用全混合湿式厌氧发酵。由于餐厨垃圾中含有大量的油脂,厌氧发酵系统中的微生物会被油脂包裹并被其带到发酵系统上层,降低发酵系统中微生物量,此外油脂的水解产物长链脂肪酸(LCFA)会吸附在产甲烷菌细胞膜上,干扰微生物对有机质的吸收,油脂的存在对厌氧发酵产甲烷抑制明显。同时，由于厌氧发酵过程中，氨氮浓度不断积累，容易造成整个厌氧系统的氨中毒，抑制甲烷菌的生长，从而影响厌氧消化的产气效率。实际运营中，厌氧系统运营要求较高，需定期进行污泥补充。
发明内容
本发明目的在于提供一种以餐厨垃圾制备污水碳源的方法及其可行性测试方法,以解决上述技术问题。
为解决上述技术问题，本发明的以餐厨垃圾制备污水碳源的方法及其可行性测试方法的具体技术方案如下：
一种以餐厨垃圾制备污水碳源的方法，包括如下步骤：
步骤1：专用的餐厨垃圾收运车辆进入餐厨垃圾处置厂后，先对餐厨垃圾计量称重并记录，然后进入卸料大厅将餐厨垃圾卸入受料斗中；
步骤2：进入预处理系统：餐厨垃圾经过受料斗底部的筛网实现固液分离，固相经后续挤压工艺降低含水率形成少量固渣进行外运焚烧；
步骤3：三相提油：液相进入三相离心机进行提油去除油脂；
步骤4：进入离心及过滤系统：去除油脂后的餐厨垃圾出水进入离心机在特定频率及差速比下进行离心，并经过滤系统后实现固液深度分离，含氮类物质由固相物裹挟而出，液相出水酸化液可直接用做碳源。
进一步地，所述步骤4的离心机在主机19hz，辅机11hz（差速比19/11）的频率下进行离心。
进一步地，餐厨垃圾预处理出水酸化液最佳的工艺条件为：反应温度为35℃、pH为6、停留时间4天、选用餐厨垃圾预处理新鲜出水为原料进行酸化。
本发明还公开了一种测定酸化液代替商品碳源的可行性测试方法，包括如下步骤：
步骤a：驯化阶段：第一天至第四天启动驯化，向产酸池内投加15方厌氧污泥及45方的餐厨液相，停留4天，完成酸化液的前期驯化；
步骤b：稳步提升负荷阶段：第五天起，逐步提升渗滤液厂酸化液使用量，直至全部替代，每日监测酸化液与渗滤液的混合液对渗滤液处理厂生化段出水指标的影响情况，确定酸化液使用量；
步骤c：稳定运营阶段：待酸化液使用量增加到全部替代（60吨/天）后，稳定、连续供应，每日监测酸化液与渗滤液的混合液对渗滤液处理厂生化段出水指标的影响情况，确定后续连续投加酸化液是否可行。
进一步地，所述步骤b具体为
在第5天-第15天，加入25%的酸化液，酸化液运输量为15吨；
在第16天-第25天，加入40%的酸化液，酸化液运输量为24吨；
在第26天-第35天，加入65%的酸化液，酸化液运输量为39吨；
在第35天-第65天，加入100%的酸化液，酸化液运输量为60吨。
进一步地，在PH=6、35℃的酸化环境中，停留4天，酸化液的VAFs维持在15000mg/L，COD为150000 mg/L左右，酸化液各项指标稳定。
本发明的以餐厨垃圾制备污水碳源的方法及其可行性测试方法具有以下优点：本工艺的技术核心为水解产酸，通过将传统的厌氧发酵停留在水解酸化阶段，将餐厨垃圾低成本的转化为高浓度、易生物降解的有机酸化液。该酸化液具有极佳的可生化性，没有毒害作用，从而可以有效的替代价格昂贵的商品碳源。通过餐厨垃圾厌氧发酵罐附加酸化改造工程的实施，将餐厨垃圾所产生的污水供给渗滤液处理厂进行碳源补充，探究园区化建设过程中的产业协同之路，实现生态效益、经济效益双赢。
附图说明
图1 为本发明的使用酸化液后渗滤液厂生化段出水COD情况；
图2 为本发明的使用酸化液后渗滤液厂生化段出水总氮、氨氮情况。
具体实施方式
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种以餐厨垃圾制备污水碳源的方法及其可行性测试方法做进一步详细的描述。
本发明的技术核心为水解产酸，通过将传统的厌氧发酵停留在水解酸化阶段，将餐厨垃圾低成本的转化为高浓度、易生物降解的有机酸化液。该酸化液具有极佳的可生化性，没有毒害作用，从而可以有效的替代价格昂贵的商品碳源，本发明的酸化液产生具体步骤为：
步骤1：专用的餐厨垃圾收运车辆进入餐厨垃圾处置厂后，先对餐厨垃圾计量称重并记录，然后进入卸料大厅将餐厨垃圾卸入受料斗中。
步骤2：进入预处理系统：餐厨垃圾经过受料斗底部的筛网实现固液分离，固相经后续挤压工艺降低含水率形成少量固渣进行外运焚烧。
步骤3：三相提油：液相进入三相离心机进行提油去除油脂。
步骤4：进入离心及过滤系统：去除油脂后的餐厨垃圾出水进入离心机在规定频率及差速比下进行离心，并经过滤系统后实现固液深度分离，含氮类物质由固相物裹挟而出，液相出水酸化液可直接用做碳源。
本发明通过碳当量核算渗滤液厂每日酸化液需求量，逐步提升每日酸化液代替商品碳源的使用量，监测渗滤液厂生化出水段COD、NH3-N、TN变化情况，测定酸化液代替商品碳源的可行性。具体实验步骤为：
1.驯化阶段：第一天至第四天启动驯化，向产酸池内投加15方厌氧污泥及45方的餐厨液相，停留4天，完成酸化液的前期驯化。
2.稳步提升负荷阶段：第五天起，逐步提升渗滤液厂酸化液使用量，直至全部替代，每日监测酸化液与渗滤液的混合液对渗滤液处理厂生化段出水指标的影响情况，确定酸化液使用量。
3.稳定运营阶段：待酸化液使用量增加到全部替代（60吨/天）后，稳定、连续供应，每日监测酸化液与渗滤液的混合液对渗滤液处理厂生化段出水指标的影响情况，确定后续连续投加酸化液是否可行。实验数据如表1所示：
表1渗滤液处理厂酸化液使用情况
试验时间 酸化液运输情况 酸化液运输量（吨）
第5天-第15天 25% 15
第16天-第25天 40% 24
第26天-第35天 65% 39
第35天—第65天 100% 60
通过实验，确定餐厨垃圾预处理出水水质研究最佳的工艺条件为：反应温度为35℃、pH为6、停留时间4天、选用餐厨垃圾预处理新鲜出水为原料进行酸化试验。酸化液各类指标如表2所示：
表2酸化液各类指标
TS(%) COD (mg/L) NH3-N (mg/L) TN (mg/L) C/N VFAs(mg/L)
10 150000 280 2600 55 15000
通过上述数据可看出，在PH=6、35℃的酸化环境中，停留4天，酸化液的VAFs维持在15000mg/L，COD为150000 mg/L左右，酸化液各项指标稳定。通过碳当量核算，渗滤液处理厂每日需酸化液60吨。将该酸化液投加至渗滤液厂生化段，通过逐步提升酸化液使用量直至60吨/天（根据碳当量核算的酸化液需求量）。待酸化液提升至60吨后，渗滤液厂停止了原碳源补充剂——葡萄糖的添加，随后对渗滤液厂生化段出水COD、NH3-N、TN进行监测。
如图1所示，渗滤液厂生化段出水COD浓度在稳步提升负荷阶段（第5天-第35天）保持在606mg/L-1028mg/L，COD浓度较高且在15天内呈上升趋势，这是因为由于餐厨垃圾水解酸化液成分比较复杂，存在很多难降解有机物，使得出水 COD 的浓度有一定升高，同时高VAFs的酸化液也会影响生化段菌种活性；而在稳定运营阶段（第35天以后），渗滤液厂生化段出水COD浓度保持在584mg/L-800mg/L范围内，这说明酸化液中的难降解有机物已被微生物逐渐降解，也可能是因为生化段菌种对酸化液高VAFs的耐受性加强，COD降解率大大提高。综上所述，稳定运营阶段每日投加的酸化液可以作为碳源完全代替相同碳当量的葡萄糖，并且满足污水厂生化段出水COD标准要求COD<800mg/L。
如图2所示，在酸化液作为碳源代替葡萄糖的条件下，酸化液投加18天后，出水NH3-N含量小于100mg/L，满足排放标准；投加34天后，出水TN含量小于50mg/L，满足排放标准。
通过对于餐厨垃圾项目原厌氧系统进行改造，实现餐厨垃圾出水定向产酸，通过对于PH、温度、停留时间等多个指标对产酸环境进行控制，酸化液指标稳定，达到实验预期。
将该酸化液投加至渗滤液厂生化段，通过逐步提升酸化液使用量直至60吨/天（根据碳当量核算的酸化液需求量）。待酸化液提升至60吨后，渗滤液厂停止了原碳源补充剂——葡萄糖的添加，渗滤液处理厂生化段工艺仍可满足原控制要求（COD<800mg/L；NH3-N<50mg/L；TN<100mg/L）。
餐厨垃圾预处理出水经水解产酸后形成的酸化液对商品碳源有着显著的代替作用。在园区化的建设模式下，通过厌氧发酵工艺的产氢改造，减少了厌氧发酵后难降解污水的产生量，将其变为有价值的副产物；而渗滤液厂则得到了更加安全、廉价的碳源。伴随着垃圾处置行业的蓬勃发展，可以预见，在不久的未来，园区化的垃圾处置模式将成为焦点。通过垃圾处置各环节的紧密协同，形成项目合力，实现环保项目在经济效益上的自我造血。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (6)

1.一种以餐厨垃圾制备污水碳源的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：专用的餐厨垃圾收运车辆进入餐厨垃圾处置厂后，先对餐厨垃圾计量称重并记录，然后进入卸料大厅将餐厨垃圾卸入受料斗中；
步骤2：进入预处理系统：餐厨垃圾经过受料斗底部的筛网实现固液分离，固相经后续挤压工艺降低含水率形成少量固渣进行外运焚烧；
步骤3：三相提油：液相进入三相离心机进行提油去除油脂；
步骤4：进入离心及过滤系统：去除油脂后的餐厨垃圾出水进入离心机在特定频率及差速比下进行离心，并经过滤系统后实现固液深度分离，含氮类物质由固相物裹挟而出，液相出水酸化液可直接用做碳源。
2.根据权利要求1所述的以餐厨垃圾制备污水碳源的方法，其特征在于，所述步骤4的离心机在主机19hz，辅机11hz（差速比19/11）的频率下进行离心。
3.根据权利要求1所述的以餐厨垃圾制备污水碳源的方法，其特征在于，餐厨垃圾预处理出水酸化液最佳的工艺条件为：反应温度为35℃、pH为6、停留时间4天、选用餐厨垃圾预处理新鲜出水为原料进行酸化。
4.一种测定如权利要求1-3之一所述的酸化液代替商品碳源的可行性测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤a：驯化阶段：第一天至第四天启动驯化，向产酸池内投加15方厌氧污泥及45方的餐厨液相，停留4天，完成酸化液的前期驯化；
步骤b：稳步提升负荷阶段：第五天起，逐步提升渗滤液厂酸化液使用量，直至全部替代，每日监测酸化液与渗滤液的混合液对渗滤液处理厂生化段出水指标的影响情况，确定酸化液使用量；
步骤c：稳定运营阶段：待酸化液使用量增加到全部替代（60吨/天）后，稳定、连续供应，每日监测酸化液与渗滤液的混合液对渗滤液处理厂生化段出水指标的影响情况，确定后续连续投加酸化液是否可行。
5.根据权利要求4所述的测定酸化液代替商品碳源的可行性测试方法，其特征在于，所述步骤b具体为
在第5天-第15天，加入25%的酸化液，酸化液运输量为15吨；
在第16天-第25天，加入40%的酸化液，酸化液运输量为24吨；
在第26天-第35天，加入65%的酸化液，酸化液运输量为39吨；
在第35天-第65天，加入100%的酸化液，酸化液运输量为60吨。
6.根据权利要求5所述的测定酸化液代替商品碳源的可行性测试方法，其特征在于，在PH=6、35℃的酸化环境中，停留4天，酸化液的VAFs维持在15000mg/L，COD为150000 mg/L左右，酸化液各项指标稳定。
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