CN116251819A - 利用食品行业有机废渣生产污水处理用反硝化碳源的方法 - Google Patents
利用食品行业有机废渣生产污水处理用反硝化碳源的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116251819A CN116251819A CN202310125812.8A CN202310125812A CN116251819A CN 116251819 A CN116251819 A CN 116251819A CN 202310125812 A CN202310125812 A CN 202310125812A CN 116251819 A CN116251819 A CN 116251819A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon source
- producing
- denitrification
- organic waste
- food industry
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 79
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 79
- 238000011282 treatment Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 239000010865 sewage Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 235000013305 food Nutrition 0.000 title claims abstract description 36
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims abstract description 95
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims abstract description 46
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims abstract description 32
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims abstract description 7
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 17
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 4
- 241001331812 Saccharofermentans acetigenes Species 0.000 claims description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 14
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 abstract description 10
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 abstract description 6
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 5
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 abstract description 3
- 102000010911 Enzyme Precursors Human genes 0.000 abstract 2
- 108010062466 Enzyme Precursors Proteins 0.000 abstract 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000000789 acetogenic effect Effects 0.000 description 11
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 6
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 6
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 5
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 3
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000009264 composting Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 2
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 2
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 1
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 1
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- RJGDLRCDCYRQOQ-UHFFFAOYSA-N anthrone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3CC2=C1 RJGDLRCDCYRQOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 229920002988 biodegradable polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004621 biodegradable polymer Substances 0.000 description 1
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- SOCTUWSJJQCPFX-UHFFFAOYSA-N dichromate(2-) Chemical compound [O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O SOCTUWSJJQCPFX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 230000002289 effect on microbe Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 235000020774 essential nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 238000012851 eutrophication Methods 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009629 microbiological culture Methods 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000011197 physicochemical method Methods 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 241001148471 unidentified anaerobic bacterium Species 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/30—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving mechanical treatment
- B09B3/35—Shredding, crushing or cutting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/30—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving mechanical treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/60—Biochemical treatment, e.g. by using enzymes
- B09B3/65—Anaerobic treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
- C02F3/302—Nitrification and denitrification treatment
- C02F3/305—Nitrification and denitrification treatment characterised by the denitrification
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/06—Nutrients for stimulating the growth of microorganisms
Landscapes
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
Abstract
本发明提供一种利用食品行业有机废渣生产污水处理用反硝化碳源的方法，涉及固体废物资源化处理领域。该方法包括：对食品行业有机废渣进行预处理，制得有机浆料；对有机浆料进行反渗透浓缩处理，得到浓缩液；向厌氧发酵反应器中加入厌氧污泥，将浓缩液注入厌氧发酵反应器中，并接种产乙酸糖发酵菌，进行厌氧发酵；将厌氧发酵产物进行离心，取上清液，即得污水处理用反硝化碳源。在厌氧发酵过程中产乙酸糖发酵菌的加入能够显著提升反硝化碳源的COD，提高水解酸化效率，添加该菌生产的碳源在反硝化脱氮应用中能使反硝化速率和反硝化潜能大幅提高，碳源利用率更高，具有更好的反硝化能力。本发明工艺具有流程简单、经济成本低，操作方便的优点。
Description
技术领域
本发明涉及固体废物资源化处理领域，具体涉及一种利用食品行业有机废渣生产污水处理用反硝化碳源的方法。
背景技术
随着我国环境标准不断提高，水质和水量发生变化，污水处理依然面临严峻挑战。氮元素是植物生长不可或缺的营养元素，但大量氮元素排入水体容易导致水体富营养化、危害水生动物，引起严重的环境问题。为此，提高污水处理厂脱氮效率，降低出水中氮含量，一直是研究者关注的问题。污水中的含氮化合物可以通过物理化学方法去除，也可以通过生物过程转化，但生物脱氮技术最为经济，因而被广泛应用。生物脱氮机理是在厌氧或缺氧条件下，反硝化细菌利用有机物作为碳源和能源，将硝酸盐或亚硝酸盐还原成气态氮。碳源对脱氮过程及其重要，直接影响反硝化脱氮效率。投加外增碳源，强化反硝化过程，提高脱氮效率，已经得到了广泛研究。
强化反硝化脱氮的外加碳源一般有传统化学碳源、高浓度有机废水、颗粒炭碳源、厌氧发酵产物等。传统化学碳源如甲醇、乙酸、葡萄糖等较易被微生物吸收代谢，并快速提供能量实现反硝化过程。但研究表明，这类碳源容易因投加量不当导致出水水质恶化，且碳源价格昂贵，难以在实际污水处理过程中大规模使用。高浓度有机废水有机物种类丰富，浓度较高，但废水成分复杂，应用时需要考虑其是否对微生物有不良影响，是否会引入新的污染物质，是否恶化出水水质等。颗粒态碳源有天然植物(小麦秸秆、树皮、棉花和芦苇等)和可生物降解聚合物两类，但这类碳源是缓释碳源，反硝化效率改善有限。厌氧发酵从使基质中复杂有机物转化成小分子有机物，如有机酸类、醇类等，这些物质能够被微生物快速降解和利用，提供能量进行代谢活动，并表现出较快的反硝化速率。污水处理厂剩余污泥中有机物含量较高，是厌氧发酵制备反硝化碳源的理想基质，而且有利于减少污泥产量，受到了研究者广泛关注。然而污泥水解过程较慢，严重影响后续酸化效率。
食品行业有机废渣是食品加工企业在以动、植物为原料进行目标产品加工过程中产生的废弃物质，特点是含有大量的蛋白质、碳水化合物、脂肪等有机物质、含有大量悬浮固体物、毒性相对较小。食品行业有机废渣作为有机固体废弃物，如处置不当对环境有影响。合理处置食品行业有机废渣十分必要，应遵循无害化、减量化、资源化原则。目前处理食品行业有机废渣技术主要有填埋、焚烧、堆肥、饲料化技术、厌氧发酵技术等。然而食品行业有机废渣与日俱增，多数有机废渣也只是进行了填埋、焚烧、堆肥处理，没有并未实现有效的回收和利用，造成严重的资源浪费与环境卫生安全隐患。
近年来，国内外相关研究机构在有机垃圾制备碳源方面做了一定的研究，但现有技术所制备的碳源仅仅对有机垃圾进行简单的物理破碎等预处理后进行简单的水解酸化，制得碳源产品的有效COD当量不高，属于低浓度碳源产品，这种碳源产品在实际工程使用中按照有效COD当量计算，相比传统碳源产品的用量更大，受运输半径限制较大且运输成本高。如何提升利用食品行业有机废渣生产反硝化碳源的水解酸化效率及所得碳源产品的COD当量，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中利用食品行业有机废渣生产污水处理用反硝化碳源时水解酸化效率低、COD当量不高的缺陷，从而提供一种能提高有机质利用率、得到高COD浓度碳源、实现碳源高效回收的利用食品行业有机废渣生产污水处理用反硝化碳源的方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种利用食品行业有机废渣生产污水处理用反硝化碳源的方法，包括以下步骤：
(1)对食品行业有机废渣进行预处理，制得有机浆料；
(2)对所述有机浆料进行反渗透浓缩处理，得到浓缩液；
(3)向所述厌氧发酵反应器中加入厌氧污泥，将所述浓缩液注入厌氧发酵反应器中，并接种产乙酸糖发酵菌，进行厌氧发酵；
(4)将厌氧发酵产物进行离心，取上清液，即得所述污水处理用反硝化碳源。
进一步地，步骤(3)中，所述产乙酸糖发酵菌具体选择产乙酸糖发酵菌(Saccharofermentans acetigenes)CGMCC 1.5064。
进一步地，步骤(3)中，以所述浓缩液体积的20％～30％加入产乙酸糖发酵菌的菌液，所述产乙酸糖发酵菌的菌液的活菌数为1.2×108～1.3×108cfu/L。
进一步地，步骤(3)中，所述厌氧污泥的用量为所述浓缩液体积的15％～25％；所述厌氧污泥的VSS/TSS大于0.7，污泥浓度为5000±100mg/L。
进一步地，步骤(3)中，所述厌氧发酵的条件为：pH值8.0～8.5，温度35～45℃，时间36～48h(当反应器内组分基本保持稳定时，停止发酵)。
进一步地，步骤(1)中，所述预处理包括：将所述食品行业有机废渣破碎，加入热水混合均匀，过滤，得到所述有机浆料，其中，控制破碎时的压力为0.13～0.15Mpa；加入热水的质量为有机废渣质量的2～5倍，热水温度为80～90℃；所述过滤为使用筛孔10～50目的筛网过滤1～3次。
进一步地，步骤(2)中，所述反渗透浓缩处理采用碟管式反渗透膜；通过所述反渗透浓缩处理将所述有机浆料浓缩3～5倍。
进一步地，步骤(4)中，离心条件为：4000～6000转/秒，时间为8～12分钟。
第二方面，本发明提供所述的方法制得的污水处理用反硝化碳源。
第三方面，本发明提供一种污水处理方法，包括对污水进行反硝化脱氮处理，所述反硝化脱氮处理过程中使用的碳源由权利要求所述的方法制得。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供的利用食品行业有机废渣生产污水处理用反硝化碳源的方法，包括预处理、反渗透浓缩处理、厌氧发酵以及离心的步骤。
本发明通过预处理将有机废渣中的高蛋白物质富集截留到滤渣中，可以减少水解过程中有机废渣自身氮源的释放，避免将这部分氮源以碳源的形式投加到污水中增加污水处理厂的氮源负荷、影响产物用于污水处理时的脱氮效果，预处理后收集的有机浆料大部分为淀粉类碳水化合物，易被微生物降解，提高有机质利用率。
本发明通过将食品行业有机废渣预处理后的浆状物进行高倍浓缩可以减少浓水量，对有机废渣中的有机质进行最大化降解，提高有机质利用率，生产较高COD当量的碳源产品，实现碳源高效回收。
本发明通过在厌氧发酵过程中接种厌氧污泥和产乙酸糖发酵菌，有利于将发酵过程控制在水解、酸化和产乙酸阶段，将大分子有机物水解转化成易于生物降解的小分子有机物，产生拥有高反硝化速率的挥发性脂肪酸(VFAs)，获得成分较为稳定的液体反硝化碳源。通过实验对比验证，产乙酸糖发酵菌的加入能够显著提升反硝化碳源的COD，提高水解酸化效率，添加该菌生产的碳源在反硝化脱氮应用中能使反硝化速率和反硝化潜能大幅提高，碳源利用率更高，具有更好的反硝化能力。
本发明工艺流程简单、经济成本低，操作方便，实现食品行业有机废渣资源化利用，具有良好的推广应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1中利用食品行业有机废渣生产污水处理用反硝化碳源的工艺流程图。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
本发明实施例和实验例中使用的产乙酸糖发酵菌具体为产乙酸糖发酵菌(Saccharofermentans acetigenes)CGMCC 1.5064，购自中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏单位地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为CGMCCNo.1.5064。
本发明实施例及实验例中使用的厌氧污泥为取自污水处理厂的厌氧活性污泥，其VSS/TSS(厌氧细菌在污泥中的占比)大于0.7，污泥浓度为5000±100mg/L。
DTRO系统：LT-S 20000，昆山威胜达环保设备有限公司。
厌氧发酵反应器：BL-BJGD，贝朗生物工程设备(江苏)有限公司。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用原料或仪器，均为可以通过市购获得的常规产品，包括但不限于本申请实施例中采用的原料或仪器。
实施例1
本实施例提供一种利用食品行业有机废渣生产污水处理用反硝化碳源的方法，工艺流程如图1所示，具体操作步骤如下：
(1)预处理：将食品行业有机废渣在0.15MPa的挤压作用下破碎，加入有机废渣质量3倍量的热水(85℃)混合均匀，混合物经10目、20目筛网过滤，将有机浆料粒径控制在0.25mm以下，滤渣截留了有机废渣中约46％左右的蛋白质；
(2)反渗透浓缩：有机浆料通过高压泵经过输送带传送至DTRO系统进行浓缩，得到4倍浓缩液；
(3)厌氧发酵：厌氧发酵反应器中加入厌氧污泥，浓缩液注入厌氧发酵反应器中，厌氧污泥的体积为浓缩液体积的15％，以浓缩液体积的20％加入产乙酸糖发酵菌的菌液(活菌数为1.2×108cfu/L)，调节厌氧发酵反应器内pH值8.0，发酵温度40℃，密封厌氧发酵40h；
(4)离心：厌氧发酵产物经5000转/秒离心10分钟后，取上清，得到高浓度小分子碳源，可以直接作为反硝化液体碳源使用。
经检测高浓度小分子碳源的COD浓度达到50万mg/L。
实施例2
本实施例提供一种利用食品行业有机废渣生产污水处理用反硝化碳源的方法，工艺流程如图1所示，具体操作步骤如下：
(1)预处理：将食品行业有机废渣在0.16MPa的挤压作用下破碎，加入有机废渣质量4倍量的热水(83℃)混合均匀，混合物经10目、20目筛网过滤，将有机浆料粒径控制在0.25mm以下，滤渣截留了有机废渣中约46％左右的蛋白质；
(2)反渗透浓缩：有机浆料通过高压泵经过输送带传送至DTRO系统进行浓缩，得到5倍浓缩液；
(3)厌氧发酵：厌氧发酵反应器中加入厌氧污泥，浓缩液注入厌氧发酵反应器中，厌氧污泥的体积为浓缩液体积的20％，以浓缩液体积的25％加入产乙酸糖发酵菌的菌液(活菌数为1.2×108cfu/L)，调节厌氧发酵反应器内pH值8.2，发酵温度43℃，密封厌氧发酵42h；
(4)离心：厌氧发酵产物经6000转/秒离心8分钟后，取上清液，得到高浓度小分子碳源，可以直接作为反硝化液体碳源使用。
经检测高浓度小分子碳源的COD浓度达到53万mg/L。
实施例3
本实施例提供一种利用食品行业有机废渣生产污水处理用反硝化碳源的方法，工艺流程如图1所示，具体操作步骤如下：
(1)预处理：将食品行业有机废渣在0.14MPa的挤压作用下破碎，加入有机废渣质量3倍量的热水(88℃)混合均匀，混合物经10目、20目筛网过滤，将有机浆料粒径控制在0.25mm以下，滤渣截留了有机废渣中约46％左右的蛋白质；
(2)反渗透浓缩：有机浆料通过高压泵经过输送带传送至DTRO系统进行浓缩，得到5倍浓缩液；
(3)厌氧发酵：厌氧发酵反应器中加入厌氧污泥，浓缩液注入厌氧发酵反应器中，厌氧污泥的体积为浓缩液体积的25％，以浓缩液体积的30％加入产乙酸糖发酵菌的菌液(活菌数为1.2×108cfu/L)，调节厌氧发酵反应器内pH值8.5，发酵温度38℃，密封厌氧发酵48h；
(4)离心：厌氧发酵产物经6000转/秒离心12分钟后，取上清液，得到高浓度小分子碳源，可以直接作为反硝化液体碳源使用。
经检测高浓度小分子碳源的COD浓度达到59万mg/L。
实验例1厌氧发酵对比实验
为探究加入产乙酸糖发酵菌对厌氧发酵效果的影响，以实施例1步骤(2)得到的浓缩液为厌氧发酵基质，设置两个相同的批次反应器进行对比实验。反应器有效容积为2L，pH值设定为8，发酵过程中通过搅拌器和40℃水浴锅使反应器内保持匀质和恒温状态。反应器中加入200mL浓度为5000mg/L的厌氧污泥，1L的浓缩液，将产乙酸糖发酵菌的菌液(活菌数为1.2×108cfu/L)按照浓缩液体积的20％加入反应器中，并以不加入产乙酸糖发酵菌的反应器作为对照组。
每12h从反应器内取样(每次取50mL)进行分析，当体系中组分基本保持稳定时，停止发酵。每次取样后立即分析COD、氨氮、总碳水化合物等。发酵液于50000转/秒离心10分钟后，取其上清液过0.45μm滤膜，滤液分析测定溶解性COD、碳水化合物及VFAs。
采用GB 11914-89《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》标准方法测定COD。
采用HJ 535-2009《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》标准方法测定氨氮。
采用蒽酮试剂法测定碳水化合物，采用气相色谱法分析VFAs。
根据下式计算厌氧发酵的酸化率：
式中：
SCOD——发酵结束后反应器中的溶解性COD，g/L；
CODVFAs——发酵结束后反应器中VFAs的COD当量，g/L。
从CODVFAs浓度来看，加入产乙酸糖发酵菌进行厌氧发酵时，发酵结束后反应器中的CODVFAs为50.83万g/L，是对照组的2.6倍；经计算，加入产乙酸糖发酵菌厌氧发酵的反应器酸化率是对照组的2.4倍。由此可见，产乙酸糖发酵菌明显提高了基质的水解酸化效率。
实验例2反硝化对比实验
为探究加入产乙酸糖发酵菌的厌氧发酵液作为碳源对反硝化性能的影响，将实验例1中运行稳定后的发酵液进行反硝化实验。为作对比，准备3个密封瓶，其碳源分别为空白、发酵液1(加产乙酸糖发酵菌发酵所得发酵液)、发酵液2(不加产乙酸糖发酵菌发酵所得发酵液)。反硝化实验开始前，为保证污泥活性相当，利用上述碳源驯化取自污水厂的厌氧污泥，让其脱氮率稳定到90％以上，然后用超纯水淘洗驯化后的厌氧污泥，将其置于密封瓶中，用超纯水定容至1.5L，通入N2去除溶液中的溶解氧，加入NaNO3和碳源(空白、发酵液1、发酵液2)，使得NO3 --N和COD的最终质量浓度分别为(35±5)mg/L和(250±20)mg/L，污泥质量浓度为(2000±100)mg/L。反应体系pH保持在7.0～8.0。实验过程中，采用搅拌器连续搅拌混合，定时取样分析NO3 --N、NO2 --N和COD。
发酵液作为碳源的反硝化速率(VDN)的计算公式如下：
VDN＝d(NOx-N)
式中：
VDN——反硝化速率，mg/(g·h)；
X——污泥质量浓度(MLSS)，g/L；
t——反硝化时间，h；
NOx，in——反应刚开始时的NOx浓度，mg/L；
NOx，end(t)——在t时的NOx浓度，mg/L。
发酵液作为碳源的反硝化能力(PDN)的计算公式如下：
CODin——外加碳源COD浓度，mg/L；
CODend——反硝化结束时COD浓度，mg/L；
NOx，end——碳源被微生物利用完时的NOx浓度，mg/L。
各实验数据如表1所示。
表1反硝化对比实验的结果
| 指标 | 空白 | 发酵液1 | 发酵液2 |
| CODin(mg/L) | 242 | 234 | 247 |
| CODend(mg/L) | 29 | 10 | 9.4 |
| NOx，in(mg/L) | 32.4 | 35 | 34.2 |
| NOx，end(t)(mg/L) | 16.5 | 2 | 9.1 |
| NOx，end(mg/L) | 10.3 | 0.3 | 4.9 |
| T(h) | 2 | 2 | 2 |
| VDNmg/(g·h) | 4.0 | 8.3 | 6.3 |
| PDN(mg/g) | 0.104 | 0.155 | 0.123 |
如表1所示，加入产乙酸糖发酵菌培养的发酵液1反硝化能力(PDN)和反硝化速率(VDN)明显高于空白，发酵液1的PDN相比不加产乙酸糖发酵菌的发酵液2高出20％以上，VDN高出30％以上，说明加入产乙酸糖发酵菌的厌氧发酵液反硝化速率和反硝化潜能大幅提高，碳源利用率更高，具有更好的反硝化能力。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种利用食品行业有机废渣生产污水处理用反硝化碳源的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对食品行业有机废渣进行预处理，制得有机浆料；
(2)对所述有机浆料进行反渗透浓缩处理，得到浓缩液；
(3)向所述厌氧发酵反应器中加入厌氧污泥，将所述浓缩液注入厌氧发酵反应器中，并接种产乙酸糖发酵菌，进行厌氧发酵；
(4)将厌氧发酵产物进行离心，取上清液，即得所述污水处理用反硝化碳源。
2.根据权利要求1所述的利用食品行业有机废渣生产污水处理用反硝化碳源的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述产乙酸糖发酵菌具体选择产乙酸糖发酵菌(Saccharofermentans acetigenes)CGMCC 1.5064。
3.根据权利要求1所述的利用食品行业有机废渣生产污水处理用反硝化碳源的方法，其特征在于，步骤(3)中，以所述浓缩液体积的20％～30％加入产乙酸糖发酵菌的菌液，所述产乙酸糖发酵菌的菌液的活菌数为1.2×108～1.3×108cfu/L。
4.根据权利要求1所述的利用食品行业有机废渣生产污水处理用反硝化碳源的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述厌氧污泥的用量为所述浓缩液体积的15％～25％；所述厌氧污泥的VSS/TSS大于0.7，污泥浓度为5000±100mg/L。
5.根据权利要求1所述的利用食品行业有机废渣生产污水处理用反硝化碳源的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述厌氧发酵的条件为：pH值8.0～8.5，温度35～45℃，时间36～48h。
6.根据权利要求1所述的利用食品行业有机废渣生产污水处理用反硝化碳源的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述预处理包括：将所述食品行业有机废渣破碎，加入热水混合均匀，过滤，得到所述有机浆料，其中，控制破碎时的压力为0.13～0.15Mpa；加入热水的质量为有机废渣质量的2～5倍，热水温度为80～90℃；所述过滤为使用筛孔10～50目的筛网过滤1～3次。
7.根据权利要求1所述的利用食品行业有机废渣生产污水处理用反硝化碳源的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述反渗透浓缩处理采用碟管式反渗透膜；通过所述反渗透浓缩处理将所述有机浆料浓缩3～5倍。
8.根据权利要求1所述的利用食品行业有机废渣生产污水处理用反硝化碳源的方法，其特征在于，步骤(4)中，离心条件为：4000～6000转/秒，时间为8～12分钟。
9.权利要求1～8任一项所述的方法制得的污水处理用反硝化碳源。
10.一种污水处理方法，包括对污水进行反硝化脱氮处理，其特征在于，所述反硝化脱氮处理过程中使用的碳源由权利要求1～8任一项所述的方法制得。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310125812.8A CN116251819A (zh) | 2023-02-01 | 2023-02-01 | 利用食品行业有机废渣生产污水处理用反硝化碳源的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310125812.8A CN116251819A (zh) | 2023-02-01 | 2023-02-01 | 利用食品行业有机废渣生产污水处理用反硝化碳源的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116251819A true CN116251819A (zh) | 2023-06-13 |
Family
ID=86685862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310125812.8A Pending CN116251819A (zh) | 2023-02-01 | 2023-02-01 | 利用食品行业有机废渣生产污水处理用反硝化碳源的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116251819A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117361748A (zh) * | 2023-11-28 | 2024-01-09 | 山东绿邦生物科技有限公司 | 一种废水反硝化处理用碳源、其制备方法及应用 |
| CN117925737A (zh) * | 2024-01-30 | 2024-04-26 | 太原理工大学 | 基于钢渣和污泥制备聚羟基脂肪酸酯的方法 |
-
2023
- 2023-02-01 CN CN202310125812.8A patent/CN116251819A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117361748A (zh) * | 2023-11-28 | 2024-01-09 | 山东绿邦生物科技有限公司 | 一种废水反硝化处理用碳源、其制备方法及应用 |
| CN117925737A (zh) * | 2024-01-30 | 2024-04-26 | 太原理工大学 | 基于钢渣和污泥制备聚羟基脂肪酸酯的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yan et al. | Anaerobic digestion of cheese whey using up-flow anaerobic sludge blanket reactor | |
| CN111333179A (zh) | 一种餐厨垃圾乳酸发酵生产废水反硝化碳源的方法 | |
| Jia et al. | Yields of biomass and extracellular polymers in four anaerobic sludges | |
| CN113788537A (zh) | 一种低c/n比的污水生物脱氮复合碳源及其制备方法 | |
| CN108298701B (zh) | 一种经厌氧处理后的低可生化性的发酵废水处理方法 | |
| CN116251819A (zh) | 利用食品行业有机废渣生产污水处理用反硝化碳源的方法 | |
| CN113264588B (zh) | 一种用于污水处理的复合碳源 | |
| CN110255712B (zh) | 一种反硝化碳源的制备方法 | |
| CN115385456B (zh) | 一种高效脱氮的污水处理剂及其制备方法 | |
| KR100352811B1 (ko) | 3단계 메탄 발효시스템을 이용한 음식물쓰레기의 고속소화 및 메탄 생산방법 | |
| CN113307377A (zh) | 一种利用活性微藻耦合处理发酵排放废气与废水的方法 | |
| Li et al. | Enhancement of nutrients removal and biomass accumulation of algal-bacterial symbiosis system by optimizing the concentration and type of carbon source in the treatment of swine digestion effluent | |
| CN112047468A (zh) | 一种垃圾渗滤液的生化处理方法 | |
| Borja et al. | Kinetic behaviour of waste tyre rubber as microorganism support in an anaerobic digester treating cane molasses distillery slops | |
| Hafez et al. | Flax retting wastewater Part 1: Anaerobic treatment by using UASB reactor | |
| KR100417761B1 (ko) | 주정 폐액을 생물학적 탈질용 탄소원으로 이용하는 방법 | |
| CN113104991B (zh) | 用于同时处理n, n-二甲基甲酰胺和污泥的两段式共厌氧处理工艺 | |
| CN111977893B (zh) | 一种基于复合菌剂的蒽醌法生产双氧水废水生化处理方法 | |
| Manilal et al. | Anaerobic digestion of cassava starch factory effluent | |
| CN113754181A (zh) | 一种聚酯废水的处理方法及其装置 | |
| Yu et al. | Anaerobic acidification of a synthetic wastewater in batch reactors at 55 C | |
| CN201381258Y (zh) | 一种高浓度有机废水处理系统 | |
| CN112522151A (zh) | 一种复合产甲烷菌制备方法及其应用 | |
| US20230111148A1 (en) | Efficient multi-dimensional carbon source and method for preparing the same | |
| CN115611434B (zh) | 一种强化污水处理生物脱氮的复合型碳源及其生产方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |