[發明專利]氧化還原介體調控有機廢物定向發酵產乙酸耦合低溫反硝化脫氮的方法

有效

• 申請號: 201711274244.9
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN107973404B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 黃進剛;李家浩;吳衛紅;王燕婷;鄭家亮;王歡;趙鑫宇;余夢超;蔣駿
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30;C02F3/28;C02F101/16;C02F101/30
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

本發明公開氧化還原介體調控有機廢物定向發酵產乙酸耦合低溫反硝化脫氮的方法。該方法利用氧化還原介體(RM)傳遞電子的作用，催化有機物定向、快速發酵產乙酸；此外，氧化還原介體也能作為電子傳遞體加速高效電子供體(乙酸)向電子受體(硝態氮)的轉移，提高反硝化速率和碳源利用率,有效解決冬季低溫條件下低碳氮比城鎮污水反硝化效能不足的問題。針對發酵過程中可能會產生部分氨氮和過量有機物造成出水COD超標等問題，本發明在反硝化后設置好氧—缺氧過程，提高氧利用率和硝化速率，確保出水COD和TN達標排放。

技術領域

本發明屬于污水處理廠污水生物脫氮領域，具體地說是涉及一種在低溫條件下，利用氧化還原介體調控有機廢物定向發酵產乙酸耦合污水反硝化生物脫氮的方法。

背景技術

氮素(氨氮、硝態氮、有機氮)是水體富營養化的重要指標。為全面控制水體富營養化風險，目前很多城鎮污水處理廠都進行了提標改造，確保穩定的脫氮效果，嚴控出水總氮(TN)指標。硝化(好氧)—反硝化(缺氧)工藝是實現污水高效脫氮的有效方法，而缺氧池中反硝化過程是氮素最終去除的關鍵，需要以溶解性易利用碳源為電子供體、以好氧池硝化產生并回流至缺氧池的硝態氮(硝酸鹽和亞硝酸鹽)為電子受體進行還原脫氮，受可利用碳源(電子供體)供給、溫度、pH等因素影響顯著，特別是在冬季低溫條件下，缺氧池反硝化效能一直是生物脫氮的限制因子。

我國城鎮污水碳氮比(BOD₅/TN)較低，碳源缺乏是反硝化動力不足、總氮去除率偏低的主要原因。生物反硝化碳源的來源主要包括三方面，一是污/廢水中本身含有的可生物降解的溶解性有機物；二是投加的外源有機物，如甲醇、乙酸以及其它大分子有機物等；三是內源代謝過程中產生的可生物降解的有機物。一般來講，當進水中的碳氮比(BOD₅/TN)小于3時，即可認為反硝化碳源不足。由于污泥內碳源作為反硝化碳源時存在脫氮速率慢、延長水力停留時間(HRT)等缺點，因此需要補充合適的外碳源。在污水處理廠實際運行過程中，往往投加甲醇和乙酸鈉作為反硝化碳源，這無疑消耗了寶貴的工業資源，成本較高；高濃度有機廢水、生物質廢棄物、剩余污泥等有機物作為碳源時雖然具有成本低的優點，但是碳源品質較低，復雜有機物需要先通過水解、發酵等過程轉化為低分子有機物(如葡萄糖、揮發性有機酸(VFAs)等)后才能取得較高的反硝化速率。VFAs主要包括乙酸、丙酸、丁酸和戊酸等成分，是污水生物脫氮的高效碳源，其中乙酸作為碳源時的反硝化速率最快。因此，當上述有機物作為反硝化脫氮的碳源時，調控其定向發酵產乙酸是提高低溫條件下污水廠反硝化脫氮效能的關鍵。

發明內容

本發明的目的是為了克服我國城鎮污水碳氮比低以及低溫條件下反硝化效能不足的特點，利用氧化還原介體(RM)傳遞電子的作用，催化有機物定向、快速發酵產乙酸；此外，氧化還原介體也能作為電子傳遞體加速高效電子供體(乙酸)向電子受體(硝態氮)的轉移，提高反硝化速率和碳源利用率,有效解決冬季低溫條件下低碳氮比城鎮污水反硝化效能不足的問題。針對發酵過程中可能會產生部分氨氮和過量有機物造成出水COD超標等問題，本發明在反硝化后設置好氧—缺氧過程，提高氧利用率和硝化速率，確保出水COD和TN達標排放。

本發明方法包括如下步驟：

步驟(1).利用氧化還原介體對有機物進行水解、發酵厭氧預處理，定向發酵產乙酸。

所述的有機物包括污水廠二沉污泥、初沉污泥、有機廢水、植物秸稈等生物質中的一種或多種，當為多種混合時，比例為任意比；有機物濃度分為低濃度范圍(TCOD1000mg·L^-1)，中等濃度范圍(1000≤TCOD≤5000mg·L^-1)和高濃度范圍(TCOD5000mg·L^-1)。