[發(fā)明專利]一種利用兩段式工藝實現(xiàn)沼渣和沼液廢水資源化利用的方法

有效

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• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111690691B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設計）人: 林云琴;鄭浩旻;謝贈華
• 申請（專利權）人: 華南農(nóng)業(yè)大學
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02;C02F3/28;C02F11/04
• 代理公司: 佛山市君創(chuàng)知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 44675
• 代理人: 許菲菲

本發(fā)明屬于環(huán)境保護、廢水利用和可再生能源技術領域，具體涉及一種利用兩段式工藝實現(xiàn)沼渣和沼液廢水資源化利用的方法。本發(fā)明將生物質厭氧發(fā)酵后固液分離，得到沼液廢水和沼渣；然后以木質纖維素類有機廢棄物作為底物，與沼液廢水混合均勻實現(xiàn)氨化預處理，再加入沼渣，進行混合干式厭氧發(fā)酵，并收集甲烷。本發(fā)明基于纖維素類有機廢棄物氨化預處理技術與干式厭氧發(fā)酵技術，全程在一個反應器中進行、運行條件溫和、反應過程無需翻動攪拌、無沼液廢水產(chǎn)生，無需另外接種，具有成本低、能耗低、廢料少、操作簡單、運行穩(wěn)定等優(yōu)點，實現(xiàn)沼渣中有機物能源化利用和沼液中氨氮資源化利用，改變傳統(tǒng)沼渣用作肥料的思路，解決沼液廢水氨氮處理困難的問題。

技術領域

本發(fā)明屬于環(huán)境保護、廢水利用和可再生能源技術領域，具體涉及一種利用兩段式工藝實現(xiàn)沼渣和沼液廢水資源化利用的方法。

背景技術

沼液廢水與沼渣的來源非常廣泛，其中養(yǎng)殖業(yè)、沼氣工程是沼液廢水和沼渣來源的重要途徑。我國農(nóng)業(yè)發(fā)展仍以種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)等傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)為主，因此產(chǎn)生大量木質纖維素類有機廢棄物以及禽畜糞污等。農(nóng)作物秸稈和禽畜糞污的能源化利用是這類廢物資源化利用的重要途徑，在能源化利用的過程中就會產(chǎn)生大量需要后續(xù)處理的高氨氮濃度沼液廢水以及沼渣。

沼液廢水往往具有較高的氨氮濃度，若直接排放將對水體以及土壤造成巨大壓力。特別是養(yǎng)殖業(yè)廢水，許多研究者通過對養(yǎng)殖場周邊土壤樣品進行分析發(fā)現(xiàn)，土樣中的氨氮濃度甚至為標準值的數(shù)倍。而在雨水的沖刷和水土流失等的作用下，間接對周邊河道、湖泊，以及地下水等水體環(huán)境等造成污染。由于富含營養(yǎng)元素，容易導致水體富營養(yǎng)化，嚴重影響水體生物的生長。與此同時，在氧氣充足的條件下，氨氮還會在微生物的作用下被氧化成亞硝酸鹽氮，通過和蛋白質在結合的條件下形成亞硝胺物質，一旦經(jīng)由水生生物的作用進入人體中，大幅度增加人體的致癌與致畸風險。

目前，對降低沼液廢水中氨氮濃度的方法已有相關報道，傳統(tǒng)方法有吹脫法、化學沉淀法、離子交換法、膜吸收法、生物處理法等，這些方法都在去除氨氮方面取得顯著的效果。但從經(jīng)濟效益的角度出發(fā)，傳統(tǒng)的方法都僅僅是以處理廢水中的氨氮為目的，難以產(chǎn)生額外的經(jīng)濟效益，反而還附帶了許多例如能源、生物化學藥劑、材料與反應器等的成本投入。

氨化處理是一種常用的纖維素類有機廢棄物的處理方法。這類廢棄物中富含木質素、纖維素和半纖維素等物質，通過相互交聯(lián)形成了聚合度很高的結晶體，構成了復雜的纖維結構，在一定程度上限制了它的應用。通過添加生物、化學藥劑與其混合發(fā)生氨化作用，能達到破壞其結構，提高可生化性的目的。

利用單一底物進行厭氧發(fā)酵存在物料本身營養(yǎng)特性和結構等方面的限制，不能滿足正常發(fā)酵過程。混合厭氧發(fā)酵技術，是將兩種或兩種以上的有機生物質作為底物進行的厭氧發(fā)酵技術。通過將纖維素類有機廢棄物與沼渣的混合來均衡發(fā)酵體系中的營養(yǎng)、C/N、pH等影響厭氧發(fā)酵過程的因素來增強發(fā)酵液的緩沖能力，提高微生物的協(xié)同作用，從而在不同程度上有效提高沼氣產(chǎn)生效率，提高運行的經(jīng)濟效益。干式厭氧發(fā)酵是指發(fā)酵系統(tǒng)含固率大于20％的厭氧發(fā)酵技術。相比于濕式厭氧發(fā)酵技術，干式厭氧發(fā)酵技術具有以下優(yōu)點：(1)具有更高的容積負荷率；(2)反應需水量小，需要用于加熱和攪拌的能量少；(3)進出料含水率低，避免了發(fā)酵后的沼液廢水后續(xù)處理費用；(4)運行過程穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術的不足和缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種利用兩段式工藝實現(xiàn)沼渣和沼液廢水資源化利用的方法，該方法基于氨化預處理工藝，利用氨化預處理的過程，大幅降低沼液廢水中的氨氮濃度，同時提高木質纖維素類有機廢棄物的可生化性，并進一步實現(xiàn)沼渣的能源化利用，降低了沼液廢水中氨氮的處理成本，在實現(xiàn)廢水處理的同時帶來一定經(jīng)濟效益，真正實現(xiàn)其資源化利用。

本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn)：

一種利用兩段式工藝實現(xiàn)沼渣和沼液廢水資源化利用的方法，包含如下步驟：

(1)生物質經(jīng)厭氧發(fā)酵后固液分離，得到高氨氮濃度的沼液廢水和沼渣；