[發(fā)明專利]一種利用木薯酒精廢水制備快速外加碳源的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310244585.7
• 申請日: 2013-06-20
• 公開（公告）號: CN103304042A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝麗;劉輝;陳銀廣;周琪
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C02F103/32
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用木薯酒精廢水制備快速反硝化碳源的方法。

背景技術(shù)

目前，全球越來越多的國家地表及地下水體受到嚴(yán)重的硝酸鹽污染，水體富營養(yǎng)化時(shí)常發(fā)生，而且人們的飲用水源多為地下水及地表水，因此這在很大程度上威脅了人們的飲水安全。人體長期攝入過量的硝酸鹽會引起高鐵血紅蛋白癥，甚至癌癥。目前，去除水體中的硝態(tài)氮有很多種方法，例如：離子交換法、反滲透法及生物脫氮法等等。在眾多脫氮方法中，生物脫氮因其安全、高效、低成本等優(yōu)勢最受關(guān)注。

生物脫氮是在反硝化微生物的作用下將硝酸根逐步還原為氮?dú)獾倪^程（NO₃^-→NO₂^-→NO→N₂O→N₂），該過程是在一系列的酶解反應(yīng)下進(jìn)行的（見文獻(xiàn)Process?Biochemistry?,?2006,?41:1289–1295）。在整個(gè)脫氮過程中，硝態(tài)氮作為電子受體需要有機(jī)碳向其提供電子，但是由于碳源不足，造成反硝化效果不理想。長久以來，為了提高反硝化的效果，人們常添加甲醇、乙酸等液態(tài)碳源作為補(bǔ)充碳源。這些碳源具有快速釋放且易于被微生物利用等優(yōu)點(diǎn)，但它存在成本較高，有一定的毒性等問題。

揮發(fā)性脂肪酸（VFA）具有反硝化效率高，容易被微生物利用，且容易通過有機(jī)廢水或污泥等有機(jī)質(zhì)厭氧發(fā)酵獲得等優(yōu)點(diǎn)，更適合作為城市污水廠和工業(yè)廢水脫氮除磷的外加碳源。最近幾年，有報(bào)道表明剩余污泥酸化發(fā)酵液可以用作污水廠補(bǔ)充碳源，但是存在發(fā)酵液含有較高濃度的氨氮及磷需要進(jìn)一步預(yù)處理，同時(shí)污泥酸化產(chǎn)生的碳源不足以供給污水廠所需的外碳源。直接利用工業(yè)廢水提供碳源存在廢水水質(zhì)不穩(wěn)定，容易導(dǎo)致出水COD偏高等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種利用木薯酒精廢水制備快速反硝化碳源的方法。本發(fā)明利用一種高碳氮比有機(jī)廢水：木薯酒精廢水作為優(yōu)質(zhì)快速反硝化碳源（主要成分是揮發(fā)性脂肪酸）的發(fā)酵基質(zhì)，為反硝化外加碳源提供一種新類型，也為木薯酒精廢水提供一條新的資源化利用途徑。

本發(fā)明操作方便，在中溫/高溫條件下，只需將木薯酒糟廢水調(diào)節(jié)至堿性，厭氧條件下發(fā)酵3d，即可得到含VFA含量約70%~80%的發(fā)酵液，作為脫氮除磷的高效外加碳源。

本發(fā)明提出的利用木薯酒精廢水制備快速反硝化碳源的方法，具體步驟如下：

將木薯酒精廢水與接種污泥按比例混合，在一定溫度下，控制混合液的pH值為8-9，低速攪拌條件下厭氧發(fā)酵3天，即得到含VFA含量為70%~80%的發(fā)酵液，作為脫氮除磷的高效外加碳源，VFA的主要組成為乙酸、丙酸和正丁酸，其所占比例分別為36%、20%和40%；其中：木薯酒精廢水與顆粒污泥體積比為9:1~6:1。

本發(fā)明中，所述木薯酒精廢水采用酒精廠蒸餾出水分離的上清液，SCOD為36-44g/L，碳水化合物含量為,8-12g/L，蛋白質(zhì)含量為4-5g/L，乳酸含量為7-9g/L。

本發(fā)明中，接種污泥采用顆粒污泥，顆粒污泥的TS為177g/L，VS為112g/L；接種污泥濃度VSS為10~13g/L；

本發(fā)明中，所述反應(yīng)溫度為中溫30-40^oC或高溫52-60^oC。

本發(fā)明中，每隔12h，用NaOH或其他堿性溶液調(diào)節(jié)混合液pH值為8-9。

本發(fā)明中，攪拌速度100~120r/min。

本發(fā)明提供的方法可以大大提高有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為揮發(fā)酸的含量。發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)酵液中VFA占SCOD的比例約為70%~80%，組分中以乙酸，丙酸和正丁酸為主要產(chǎn)物，其占VFA的比例分別約為36%，20%和40%。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)?為生物法脫氮除磷處理城鎮(zhèn)廢水和工業(yè)廢水提供了一種獲得優(yōu)質(zhì)的快速外加碳源的工藝方法，此工藝方法產(chǎn)生的發(fā)酵液中VFA的含量可達(dá)到70%~80%。

(2)?提供了一條資源化利用木薯酒糟廢水的新途徑，避免了資源的浪費(fèi)并減輕其對環(huán)境的污染。

附圖說明

圖1?不同發(fā)酵溫度對揮發(fā)酸濃度的影響。

圖2?不同pH控制方式對木薯酒精廢水厭氧產(chǎn)酸的影響。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合一些發(fā)酵實(shí)例對此工藝方法進(jìn)行說明。

實(shí)施例1