一种以餐厨垃圾水解液为碳源的厌氧发酵沼液处理方法与流程

1.本发明属于水处理技术领域，涉及一种餐厨垃圾厌氧发酵沼液处理方法。


背景技术：

2.餐厨垃圾的湿式厌氧发酵一般要经过两个阶段：水解酸化阶段和产甲烷阶段。餐厨垃圾水解液是水解酸化阶段的产物，有机碳含量高达数万毫克每升，氨氮含量也高达一两千毫克每升。沼液是餐厨垃圾水解液经过产甲烷阶段将其中有机碳转化成甲烷的产物，其中的有机碳含量已经大幅降低，氨氮含量仍保持高浓度。这就造成餐厨垃圾湿式厌氧发酵产生的沼液难于处理。此外沼液成分复杂，悬浮物含量高，盐分高也对其处理形成不利影响。总氮去除往往是沼液处理达标排放的难点和关键点。在反硝化去除总氮的过程首先尽量利用沼液中含有的有机碳，必要情况下还需要投加葡萄糖或乙酸钠做为碳源。这就形成了有机碳产甲烷后产生沼液，处理沼液又需要投加有机碳的“悖论”，导致厌氧发酵沼液普遍面临处理难度大、处理流程长和处理成本高的难题。


技术实现要素：

3.针对上述技术难题，本发明提供了一种以餐厨垃圾水解液为碳源的厌氧发酵沼液处理方法。该方法无需添加额外的碳源即能达到深度脱氮的效果，出水能稳定达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(gb16889-2008)的排放标准。
4.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
5.一种以餐厨垃圾水解液为碳源的厌氧发酵沼液处理方法，包括如下步骤：
6.步骤(1)餐厨垃圾分选、粉碎、制浆：
7.对收运来的餐厨垃圾进行初步分选，将金属、塑料、大件物等分选出来，进行回收利用或无害化处置，将软质垃圾粉碎至8～10mm的粒径，制成垃圾浆液；
8.步骤(2)除渣：
9.垃圾浆料加热后进行固液分离，有机质液相进入下一道工序，固态残渣外运进行无害化处置；
10.步骤(3)除砂、除油：
11.有机质液相进入沉砂器，以去除液相中的重质无机组分，固态砂质外运进行无害化处置，液相送入油水分离系统，加入破乳剂、混凝剂和絮凝剂，将分离出的油脂进行回收再利用，分离出的液相进入下一道工序；
12.步骤(4)水解酸化：
13.液相送入水解罐中进行水解酸化，将有机物转化为挥发性脂肪酸即vfa，一部分水解酸化液进入厌氧发酵罐，另一部分水解酸化液进入短程反硝化池；
14.步骤(5)厌氧发酵：
15.水解酸化液经过水热交换器换热到发酵温度，并将ph调至6.5～7.5后送入厌氧发酵罐进行厌氧发酵产沼气，产生的沼渣外运进行无害化处置，沼液进入下一道工序；
16.步骤(6)除油、除砂：
17.沼液送入气浮沉淀一体机，并加入破乳剂和絮凝剂，以进一步分离油脂和去除重质砂质以及含磷物质，分离产生的油脂进行回收利用，产生的砂质外运进行无害化处理，产生的污水进入下一道工序；
18.步骤(7)硝化：
19.污水送入好氧池中进行曝气，控制溶解氧在2～3mg/l，将污水中的大部分氨氮转化为硝态氮；
20.步骤(8)短程反硝化：
21.好氧池出水ph调至7.5～8.0后送入短程反硝化池，池中加载填料以富集短程反硝化菌群，以好氧池出水中的硝氮作为电子受体，以水解酸化液中的有机碳为电子供体，将硝氮还原为亚硝态氮，c/n比控制在2.5～3；
22.步骤(9)厌氧氨氧化：
23.短程反硝化池出水送入厌氧氨氧化池中，厌氧氨氧化池中加载填料以富集厌氧氨氧化菌，以短程反硝化池出水中的亚硝态氮、残余氨氮以及水解液带来的氨氮为底物，经厌氧氨氧化菌作用完成同步脱氮；
24.步骤(10)反硝化滤池：
25.厌氧氨氧化池出水送入反硝化滤池中，以出水中残余的有机质为碳源，将厌氧氨氧化反应生成的硝态氮还原为氮气去除，使出水tn小于40mg/l，实现达标排放。
26.上述方法中，厨余垃圾经过两相厌氧消化阶段，第一阶段为酸化阶段，将有机物转化为挥发性脂肪酸即vfa，第二阶段产甲烷菌利用vfa转化为甲烷，两阶段的反应可以将部分有机物转化成甲烷，而反应后的沼液是以氨氮为主要成分的高氨氮废水，该废水经过好氧硝化，使得部分的氮以硝氮的形式存在，再经过短程反硝化将硝氮转化为亚硝态氮，亚硝态氮在与厌氧氨氧化菌的作用下将亚硝氮与氨氮转化为氮气。由于经过产甲烷阶段后，沼液中有机碳几乎被消耗完全，而短程反硝化需要碳源作为电子供体，在短程反硝化过程中一部分厨余垃圾水解液不经过产甲烷过程，直接超越到短程反硝化阶段，其中的有机碳作为碳源参与短程反硝化，生成亚硝酸盐氮；亚硝酸盐氮和水解液带来的氨氮及沼液残余氨氮作为底物再经厌氧氨氧化反应完成同步去除。
27.相比于现有技术，本发明具有如下优点：
28.(1)本发明首次提出将餐厨垃圾水解液作为碳源来源通过短程反硝化耦合厌氧氨氧化的脱氮工艺高效处理厌氧发酵沼液的思路，不用外加碳源便可实现餐厨垃圾厌氧发酵沼液的高效脱氮，可以实现“以废制废”的目的，具有良好的经济效益和社会效益。
29.(2)适宜的ph(约7.5～9.0)是维持稳定厌氧氨氧化反应的关键。在本发明中，厌氧氨氧化前端耦合的短程反硝化本身就是产碱反应，因此厌氧氨氧化阶段无需调节ph即可实现厌氧氨氧化反应的稳定存在。
30.(3)本发明不仅可以用来处理厨余垃圾厌氧发酵沼液，也可用来处理其他高浓度的氨氮和硝态氮废水。
附图说明
31.图1为本发明以餐厨垃圾水解液为碳源的厌氧发酵沼液处理流程图。
具体实施方式
32.下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
33.本发明提供了一种以餐厨垃圾水解液为碳源的厌氧发酵沼液处理方法，如图1所示，所述方法包括如下步骤：
34.步骤(1)餐厨垃圾分选、粉碎、制浆：
35.对收运来的餐厨垃圾进行初步分选，将金属、塑料、大件物等分选出来，进行回收利用或无害化处置，其他软质垃圾再进行粉碎至8～10mm的粒径，制成垃圾浆液。
36.步骤(2)除渣：
37.将步骤(1)的垃圾浆料加热后进行固液分离，将其中的可利用有机质分离出来，进入下一道工序，固态残渣外运进行无害化处置。
38.步骤(3)除砂、除油：
39.将步骤(2)分离出来的有机质液相进入沉砂器，以去除液相中的重质无机组分，固态砂质外运进行无害化处置。然后送入油水分离系统，加入破乳剂、混凝剂和絮凝剂，将分离出的油脂进行回收再利用，分离出的液相进入下一道工序。
40.本步骤中，所述破乳剂为三氯化铁，混凝剂为pac，絮凝剂为pam，其中：三氯化铁的加入量为1～2g/l废水，pac的加入量为0.8～1.5g/l废水，pam的加入量为10～50mg/l。
41.步骤(4)水解酸化：
42.将步骤(3)分离出的液相送入水解罐中进行水解酸化，将有机物转化为挥发性脂肪酸即vfa。其中一部分水解酸化液进入厌氧发酵装置，另一部分水解酸化液超越厌氧发酵阶段为短程反硝化提供碳源。
43.本步骤中，水解酸化液的具体分配比视水质情况而定，一般情况下，作为碳源的水解酸化液体积占比在5～20％之间。
44.步骤(5)厌氧发酵：
45.将一部分步骤(4)中的水解酸化后的物料经过水热交换器换热到合适的发酵温度，并用氢氧化钠将ph调至6.5～7.5后送入厌氧发酵罐进行厌氧发酵产沼气。产生的沼渣外运进行无害化处置，沼液进入下一道工序。
46.本步骤中，所述发酵温度控制在20～60℃。
47.步骤(6)除油、除砂：
48.将厌氧发酵后的沼液送入气浮沉淀一体机，并加入破乳剂和絮凝剂，以进一步分离油脂和去除重质砂质以及含磷物质。分离产生的油脂进行回收利用，产生的砂质外运进行无害化处理，产生的污水进入下一道工序。
49.本步骤中，所述破乳剂为三氯化铁，絮凝剂为pam，其中：三氯化铁的加入量为1～2g/l废水，pam的加入量为10～50mg/l。
50.步骤(7)硝化：
51.将步骤(6)产生的污水送入好氧池中进行曝气，控制溶解氧在2～3mg/l左右，将污水中的大部分氨氮转化为硝态氮。
52.步骤(8)短程反硝化：
53.将步骤(7)的出水用氢氧化钠将ph调至7.5～8.0左右，送入短程反硝化池，池中加载填料以富集短程反硝化菌群。以上述出水中的硝氮作为电子受体，以超越厌氧发酵阶段的餐厨垃圾水解酸化液中的有机碳为电子供体，将硝氮还原为亚硝态氮。
54.本步骤中，所述填料优选悬浮球填料(内含聚氨酯海绵填料)，形成生物膜，富集微生物，填料的填充率为20～30％。
55.本步骤中，为了将反硝化过程控制在反硝化阶段，通过调节超越厌氧发酵阶段的餐厨垃圾水解酸化液的比例，将c/n比控制在2.5～3左右。
56.步骤(9)厌氧氨氧化：
57.将短程反硝化出水送入厌氧氨氧化池中，厌氧氨氧化池中加载填料以富集厌氧氨氧化菌。以上述出水中的亚硝态氮、残余氨氮以及水解液带来的氨氮为底物，经厌氧氨氧化菌作用完成同步脱氮，以去除废水中的氨氮、总氮等污染物质。该过程无需调节ph。
58.本步骤中，所述填料优选悬浮球填料(内含聚氨酯海绵填料)，形成生物膜，富集微生物，填料的填充率为20～30％。
59.步骤(10)反硝化滤池：
60.将厌氧氨氧化出水送入反硝化滤池中，以出水中残余的有机质为碳源，将厌氧氨氧化反应生成的硝态氮还原为氮气去除，使出水tn小于40mg/l，实现达标排放。