一种餐厨垃圾发酵液与生活污水兼氧协同处理的方法与流程

本发明属于餐厨垃圾处理与资源化利用领域，涉及一种餐厨垃圾发酵液与生活污水兼氧协同处理的方法。

背景技术：

随着我国城市化进程的加快及工业化水平的不断提升，城镇中各类垃圾的产量日益攀升。人们生活水平的不断提升，使得湿垃圾在总生活垃圾中的占比越来越高，其中餐厨垃圾作为湿垃圾的主要成分，有机质含量大，组分复杂，消耗量和堆积量极大，若不及时处理可能会引起恶臭等污染现象。目前常见的餐厨垃圾处理与资源化技术主要是厌氧发酵产沼，发酵过程中会产生大量含有丰富氮磷钾、氨基酸等营养元素的发酵液，本是一种优质的资源，然而产量大、处理手段单一等因素造成了发酵液无法完全消纳的问题，这也是对资源的浪费。

目前生活污水在反硝化阶段由于自身碳氮比较低的原因，需要外界投加碳源以实现污水的完全脱氮。然而，常见的外加碳源例如乙酸钠、葡萄糖、甲醇等具有成本高昂、运输条件苛刻的缺陷，这也阻碍了上述碳源的大规模应用。此外厌氧条件也进一步放大了常规碳源投加量难以控制的缺点。过少的投加量可能会使得碳源供给不足，脱氮率降低，出水水质不达标，而过多的碳源投加加大了污染负荷，可能会使得出水cod超标。因此创建一种低成本、高效能且不易引起污染物累积的污水、发酵液处理工艺便至关重要。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的是针对现有餐厨垃圾发酵液产量大，资源利用率低，污水脱氮过程中碳源成本高、且易出现有机物累积等问题，提供一种餐厨垃圾发酵液与生活污水兼氧协同处理的方法，该处理方法工艺简单，同时高效利用发酵液中的易降解有机物质作为电子供体促进生活污水脱氮，具有较高的经济与社会环境效益。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提出了一种餐厨垃圾发酵液与生活污水兼氧协同处理的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1)、将餐厨垃圾发酵液与生活污水以一定比例混合后置于兼氧反应器中；

步骤2)、然后向步骤(1)中继续接种驯化后的活性污泥，并置于恒温恒湿振荡箱中反应，直至出水。

其中，对活性污泥进行驯化的步骤：向锥形瓶中外加一定量的生活污水，并接种活性污泥，使得系统的污泥浓度为3000mg/l左右，投加发酵液并控制c/n为7左右。此后每天更换新鲜生活污水和厨余发酵液，取样测定cod、no3^--n、no2^--n浓度直至脱氮效果稳定，即可获得驯化后的活性污泥。

驯化后的污泥相比于未驯化污泥，其中能够对污水和发酵液进行分解处理的微生物得到繁殖生长，不能适应环境的微生物逐渐被淘汰，能进行分解处理的微生物的比例上升，因此，对于有机物、氮类物质的去除效果更佳，去除效率更快。

进一步地，步骤1)中，所述的餐厨垃圾发酵液由餐厨垃圾经厌氧发酵后，经离心机离心后取上清液并通过滤纸过滤分离后获得。所述餐厨垃圾取自某大学学生食堂，餐厨垃圾发酵液中cod的浓度为15000～18000mg/l，vfa的浓度为3000～3400mg/l，nh3-n的浓度为100～180mg/l；优选地，所述餐厨垃圾发酵液中cod的浓度为16330mg/l，vfa的浓度为3159mg/l，nh3-n的浓度为104.5mg/l。

更进一步地，餐厨垃圾的厌氧发酵过程具体为：

在破碎搅拌机中以质量比1:2～1:4加入餐厨垃圾和去离子水，浆化处理，得到餐厨垃圾浆液，然后，倒入密闭发酵瓶内，置于恒温恒湿振荡培养箱中进行厌氧发酵，厌氧发酵过程中控制温度在28～35℃，振荡发酵3～7d。优选地，所述餐厨垃圾和去离子水的质量比为1：2；厌氧发酵过程中控制的温度为30℃，振荡发酵的时间为5d。

进一步地，步骤1)中，所述的生活污水取自某污水处理厂反硝化池进水口处。生活污水中cod的浓度为20～28mg/l，nh3-n的浓度小于3mg/l，no3-n的浓度为42～67mg/l；优选地，所述生活污水中cod的浓度为25.2mg/l，nh3-n的浓度为1.13mg/l，no3-n的浓度为50.97mg/l。

进一步地，步骤1)中，所述的餐厨垃圾发酵液与生活污水的体积比为(0.01～0.05):1；优选地，为0.03:1。

进一步地，步骤1)中，所述的兼氧反应器为锥形瓶、烧杯、圆底烧瓶等，采用透明膜封住瓶口并扎刺小孔；优选地，为1l容量的锥形瓶，采用两层透明膜封住瓶口并扎刺2～4个小孔，整个体系的溶解氧溶度控制为0.5-1.5mg/l。

进一步地，步骤1)中，餐厨垃圾发酵液的投加主要是为了提供脱氮所需的电子，使得反应过后，步骤(2)出水指标均满足污水排放标准。

进一步地，步骤2)中，反应出水即实现了餐厨垃圾发酵液与生活污水的协同处理。

进一步地，步骤2)中，“出水”并不是反应生成的水，而是步骤(1)中的生活污水经污泥脱氮处理后的污水。

进一步地，步骤2)中，所述的活性污泥取自上海市白龙港污水处理厂二沉池污泥，并在餐厨垃圾发酵液与生活污水的体积比为(0.01～0.05):1的兼氧反应器中连续运行25～40d；优选地，厨余垃圾发酵液与生活污水的体积比为0.03：1，运行时间为30d。

进一步地，步骤2)中，所述的活性污泥浓度控制在3000～3500mg/l；优选地，为3420mg/l。

进一步地，步骤2)中，反应过程温度控制为33～38℃，振荡转速控制在120-130rpm；优选地，反应过程温度控制在35℃，振荡转速为125rpm。

进一步地，步骤2)中，反应时间为8～10h；优选地，为10h。

本发明需要克服的技术难点为：常规液态投加量难以准确控制，投加量过多可能造成出水cod超标，而投加量过少可能使得整体脱氮效果不显著。而本发明通过设计的餐厨垃圾发酵液提供脱氮所需碳源及兼氧处理去除多余有机物质两方面解决上述问题。

本发明的有益效果包括：与现有技术相比，本发明创新了餐厨垃圾发酵液的资源利用方法，工艺简单、成本低廉，高效利用其中的易降解有机物质处理生活污水，具有较高的经济与社会环境效益。

附图说明

图1是本发明实施例1-5中餐厨垃圾发酵液与生活污水兼氧协同处理后的cod浓度曲线。

图2是本发明实施例1-5中餐厨垃圾发酵液与生活污水兼氧协同处理后的硝酸盐浓度曲线。

图3是本发明实施例1-5中餐厨垃圾发酵液与生活污水兼氧协同处理后的亚硝酸盐浓度曲线。

具体实施方式

结合以下具体实施例和附图，对发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。

实施例1

餐厨垃圾发酵液与生活污水兼氧协同处理的方法按下列步骤实施：

(1)将5ml已发酵5d且经离心机离心滤纸分离的餐厨垃圾发酵液与500ml取自上海市白龙港污水处理厂反硝化池进水口处的生活污水混合后置于带有4孔的密闭锥形瓶中；

(2)继续接种在餐厨垃圾发酵液与生活污水的体积比为0.01:1的带4孔密闭锥形瓶中连续运行30d的活性污泥并控制污泥浓度为3420mg/l，然后置于35℃、125rpm的恒温恒湿振荡箱中反应10h，最终出水实现了餐厨垃圾发酵液与生活污水的协同处理。

实施例2

餐厨垃圾发酵液与生活污水兼氧协同处理的方法按下列步骤实施：

(1)将10ml已发酵5d且经离心机离心滤纸分离的餐厨垃圾发酵液与500ml取自上海市白龙港污水处理厂反硝化池进水口处的生活污水混合后置于带有4孔的密闭锥形瓶中；

(2)继续接种在餐厨垃圾发酵液与生活污水的体积比为0.02:1的带4孔密闭锥形瓶中连续运行30d的活性污泥并控制污泥浓度为3420mg/l，然后置于35℃、125rpm的恒温恒湿振荡箱中反应10h，最终出水实现了餐厨垃圾发酵液与生活污水的协同处理。

实施例3

餐厨垃圾发酵液与生活污水兼氧协同处理的方法按下列步骤实施：

(1)将15ml已发酵5d且经离心机离心滤纸分离的餐厨垃圾发酵液与500ml取自上海市白龙港污水处理厂反硝化池进水口处的生活污水混合后置于带有4孔的密闭锥形瓶中；

(2)继续接种在餐厨垃圾发酵液与生活污水的体积比为0.03:1的带4孔密闭锥形瓶中连续运行30d的活性污泥并控制污泥浓度为3420mg/l，然后置于35℃、125rpm的恒温恒湿振荡箱中反应10h，最终出水实现了餐厨垃圾发酵液与生活污水的协同处理。

实施例4

餐厨垃圾发酵液与生活污水兼氧协同处理的方法按下列步骤实施：

(1)将20ml已发酵5d且经离心机离心滤纸分离的餐厨垃圾发酵液与500ml取自上海市白龙港污水处理厂反硝化池进水口处的生活污水混合后置于带有4孔的密闭锥形瓶中；

(2)继续接种在餐厨垃圾发酵液与生活污水的体积比为0.04:1的带4孔密闭锥形瓶中连续运行30d的活性污泥并控制污泥浓度为3420mg/l，然后置于35℃、125rpm的恒温恒湿振荡箱中反应10h，最终出水实现了餐厨垃圾发酵液与生活污水的协同处理。

实施例5

餐厨垃圾发酵液与生活污水兼氧协同处理的方法按下列步骤实施：

(1)将25ml已发酵5d且经离心机离心滤纸分离的餐厨垃圾发酵液与500ml取自上海市白龙港污水处理厂反硝化池进水口处的生活污水混合后置于带有4孔的密闭锥形瓶中；

(2)继续接种在餐厨垃圾发酵液与生活污水的体积比为0.05:1的带4孔密闭锥形瓶中连续运行30d的活性污泥并控制污泥浓度为3420mg/l，然后置于35℃、125rpm的恒温恒湿振荡箱中反应10h，最终出水实现了餐厨垃圾发酵液与生活污水的协同处理。

本发明实施例1-5的出水每隔1h取样并测定cod、硝酸盐、亚硝酸盐的浓度，最终检测结果如图1～3所示。由图1～3可知，随着餐厨垃圾发酵液与生活污水体积比的增大，硝酸盐的去除效果不断提高。当餐厨垃圾发酵液与生活污水的体积比为0.05:1，硝酸盐浓度可在3h内大量降低，去除率超过96％；此外亚硝酸盐浓度在前期达到峰值后，继续在4h内降至1mg/l以下，出水并未出现亚硝酸盐积累现象；出水的cod值并未出现积累现象，在6h内降至20mg/l以内，最终去除率达99％。这也表明实施例中餐厨垃圾发酵液与生活污水在兼氧条件下协同处理不仅能够高效脱氮，而且不会增加出水的有机负荷。

由以上实施例可知，本发明提供了餐厨垃圾发酵液与生活污水兼氧协同处理的方法，能够解决现有餐厨垃圾发酵液存储量大，处理过程中资源利用率低、且污水脱氮碳源成本高昂、出水cod容易超标等问题。其方法简单、成本低廉，可实现对发酵液中易降解有机物质的高效利用，具有较高的经济与社会环境效益。

本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。