一种利用厌氧菌发酵餐厨垃圾高效制备碳源及其反硝化应用的方法与流程

本发明涉及餐厨固废处理和水体处理的，具体涉及一种利用厌氧菌发酵餐厨垃圾高效制备碳源及其反硝化应用的方法。

背景技术：

1、随着城市化水平的推进，产生的生活污水越来越多，各种生物污水携带的n，p等元素随着污水进入生态环境中，容易导致水体富营养化，造成水体生态失衡，引起严重的生活环境污染问题。因此对环境水处理的标准也不断的提高，如降低水体中的n，p含量。但近年来随着传统碳源原料如乙酸钠等的价格不断攀升，对于污水处理的成本压力徒增，因此如何能够经济有效的处理污水，是目前面临的城市污水处理面临的重大挑战。因此，通过寻找替代碳源是最直接有效的方式，如甲醇和乙酸虽然能够高效的作为碳源利用，但是作为危化品，受安全政策的要求，不能进行应用；葡糖糖等糖类作为碳源为外加碳源使得脱氮效果良好，但导致污泥膨胀，增加出水中cod的值，影响出水水质，并且上述碳源也面临着成本压力。

2、另一方面，随着城市人口的快速增加，居民生活产生的大量的餐厨垃圾逐年增加。传统的处理方式包括填埋、焚烧、直接排放，但餐厨垃圾因含水量高、有机质含量高、容易滋生病原微生物，这些方式都不能经济有效的从根本上解决问题。餐厨垃圾有机质含量高，富含大量的碳水化合物。如果通过生化方式将其转化利用，不仅能够解决餐厨垃圾的处理问题，而且能利用餐厨垃圾中的有机物分解产生可溶性的小分子，作为反硝化的碳源，进行资源化利用，不仅对餐厨垃圾进行了减量化和无害化处理，而且还达到以废治废的目的。

3、目前，利用餐厨垃圾作为反硝化的碳源，有不同的技术处理技术。如公开号cn112808738a的中国专利，主要通过酶解，膜浓缩等工艺方式制备碳源，应用包含上述两种方式的工艺无疑会增加制备碳源的成本。公开号cn 113546948a的中国专利通过高温酸水解来制备碳源，酸的应用不仅对设备要求高，而且对设备损耗较大，且这种无机酸对后续反硝化处理有影响。

4、为克服上述现有技术的缺陷，本发明利用餐厨垃圾提供一种经济环保，可持续循环，且可生化性强的高效有机碳源。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种利用厌氧菌发酵餐厨垃圾高效制备碳源及其反硝化应用的方法，将该餐厨发酵液作为高效有机碳源引入反硝化系统中，能有效增强活性污泥的微生物活性，提高反硝化速率，使反硝化能够得以高效稳定的进行，且由于活性污泥活性增强，系统的产泥率降低，减少了污泥处理费用。

2、本发明实现目的所采用的方案是：一种利用厌氧菌发酵餐厨垃圾高效制备碳源及其反硝化应用的方法，包括以下步骤：

3、步骤一、将收集的餐厨垃圾进行除杂，保留除杂后的固体餐厨垃圾，将固体餐厨垃圾粉碎成颗粒状加水制浆，然后进行高温蒸煮分离回收油脂，得到除油后的餐厨垃圾混合液；

4、步骤二、接种微生物菌种至步骤一得到的餐厨垃圾混合液中进行发酵，餐厨垃圾经过微生物厌氧发酵后迅速厌氧分解，餐厨垃圾中的大分子有机物降解成小分子有机物，发酵后的发酵液作为高生化性的有机碳源进入反硝化工序，反硝化工序中同时投加活性污泥，进行高效脱氮。

5、具体的，第一步将收集的餐厨垃圾中进行除杂，保留除杂后的固体餐厨垃圾，将固体餐厨垃圾进行加水制浆，使餐厨垃圾中的固体被粉碎成颗粒状，便于形成液态餐厨垃圾进行后续处理。

6、第二步进行高温蒸煮分离回收油脂，得到除油后的餐厨垃圾混合液。高温蒸煮提高了餐厨垃圾的水解率，进而提高了餐厨垃圾的生物可降解性和厌氧消化产气量。

7、第三步接种微生物菌种至餐厨垃圾进行发酵，餐厨垃圾经过微生物厌氧发酵后迅速厌氧分解，餐厨垃圾中的大分子有机物降解成小分子有机物，发酵后的发酵液作为高生化性的有机碳源进入反硝化工序，反硝化系统中同时投加活性污泥，发酵液的引入使活性污泥中的功能酶活性得到了增强，微生物的反硝化脱氮能力得以增强，从而实现高效脱氮。餐厨垃圾发酵液中含有大量微量元素，包括氮、磷、钾、钙等多种微量元素。这些微量元素有助于活性污泥中微生物处于良好的生长代谢中。有机碳源越充分，c/n越高，反硝化作用越明显，tn的去除率也越高。餐厨垃圾发酵液的高生化性为反硝化工序的运行提供了高效的有机碳源，使反硝化能够得以高效稳定的进行。

8、优选的，所述步骤一中，餐厨垃圾进行除杂的对象为非碳水类物质。

9、优选的，所述步骤一中，加水制浆具体的指将除杂后的餐厨垃圾的固液比调整至10％～20％，制浆后的物料控制在80目以下。

10、优选的，所述步骤一中，高温蒸煮的温度为100～120℃，在常压下时间控制在30～60min，蒸煮完成后得到油水分层，将下层的水相层输送至发酵段，即可回收餐厨中的油脂。

11、优选的，所述步骤二中，接种的微生物菌种为厌氧菌，包括甲烷细菌、假单胞菌、乳酸菌、酵母菌中的至少一种，添加的固体菌种量为发酵液质量的0.5％～0.8％；若为混合菌时，各菌种所含比例控制在25％～85％。

12、优选的，所述步骤二中，发酵条件为25～40℃，初始ph控制在6.5～7.5，厌氧发酵，发酵方式采用连续发酵。

13、优选的，接种后连续发酵6天后，每天从发酵罐中排放出1/4～1/6的物料，物料溶液可通过200目筛孔，其中总cod可达到10～12万，cod为6～8万，并将蒸煮后的水相层补充1/4～1/6的浆料进入发酵段。

14、优选的，发酵液作为反硝化碳源的添加量为污水处理体积的2.5％～4％。

15、本发明具有以下优点和有益效果：

16、本发明通过厌氧菌将餐厨垃圾中的大分子有机物降解为可溶性的小分子，使餐厨垃圾充分厌氧分解到基本无残渣，发酵后的餐厨垃圾总溶性cod可达到10～12万，可溶性cod达到6～8万，具有很高可生化性。将该餐厨发酵液作为高效有机碳源引入反硝化系统中，能有效增强活性污泥的微生物活性，提高反硝化速率，使反硝化能够得以高效稳定的进行，且由于活性污泥活性增强，系统的产泥率降低，减少了污泥处理费用，从而达到以废治废的目的，实现固体垃圾减量化、无害化和资源化的目的。

技术特征：

1.一种利用厌氧菌发酵餐厨垃圾高效制备碳源及其反硝化应用的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的利用厌氧菌发酵餐厨垃圾高效制备碳源及其反硝化应用的方法，其特征在于：所述步骤一中，餐厨垃圾进行除杂的对象为非碳水类物质。

3.根据权利要求1所述的利用厌氧菌发酵餐厨垃圾高效制备碳源及其反硝化应用的方法，其特征在于：所述步骤一中，加水制浆具体的指将除杂后的餐厨垃圾的固液比调整至10％～20％，制浆后的物料控制在80目以下。

4.根据权利要求1所述的利用厌氧菌发酵餐厨垃圾高效制备碳源及其反硝化应用的方法，其特征在于：所述步骤一中，高温蒸煮的温度为100～120℃，在常压下时间控制在30～60min，蒸煮完成后得到油水分层，将下层的水相层输送至发酵段，即可回收餐厨中的油脂。

5.根据权利要求1所述的利用厌氧菌发酵餐厨垃圾高效制备碳源及其反硝化应用的方法，其特征在于：所述步骤二中，接种的微生物菌种为厌氧菌，包括甲烷细菌、假单胞菌、乳酸菌、酵母菌中的至少一种，添加的固体菌种量为发酵液质量的0.5％～0.8％；若为混合菌时，各菌种所含比例控制在25％～85％。

6.根据权利要求1所述的利用厌氧菌发酵餐厨垃圾高效制备碳源及其反硝化应用的方法，其特征在于：所述步骤二中，发酵条件为25～40℃，初始ph控制在6.5～7.5，厌氧发酵，发酵方式采用连续发酵。

7.根据权利要求6所述的利用厌氧菌发酵餐厨垃圾高效制备碳源及其反硝化应用的方法，其特征在于：接种后连续发酵6天后，每天从发酵罐中排放出1/4～1/6的物料，物料溶液可通过200目筛孔，其中总cod可达到10～12万，cod为6～8万，并将蒸煮后的水相层补充1/4～1/6的浆料进入发酵段。

8.根据权利要求1所述的利用厌氧菌发酵餐厨垃圾高效制备碳源及其反硝化应用的方法，其特征在于：发酵液作为反硝化碳源的添加量为污水处理体积的2.5％～4％。

技术总结
本发明涉及餐厨固废处理和水体处理的技术领域，具体涉及一种利用厌氧菌发酵餐厨垃圾高效制备碳源及其反硝化应用的方法，包括以下步骤：将收集的餐厨垃圾进行除杂，将固体餐厨垃圾粉碎成颗粒状加水制浆，然后回收油脂，得到除油后的餐厨垃圾混合液；接种微生物菌种至餐厨垃圾混合液中进行发酵，发酵后的发酵液作为高生化性的有机碳源进入反硝化工序，同时投加活性污泥，进行高效脱氮。将该餐厨发酵液作为高效有机碳源引入反硝化系统中，能有效增强活性污泥的微生物活性，提高反硝化速率，且由于活性污泥活性增强，系统的产泥率降低，减少了污泥处理费用，从而达到以废治废的目的，实现固体垃圾减量化、无害化和资源化的目的。

技术研发人员：宋劲强,瞿晶晶,黄胜,韩康,庞承刚,文博,田杰波
受保护的技术使用者：君集环境科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16