[發(fā)明專利]超聲聯(lián)合吹脫脫氨強化垃圾滲濾液堿性發(fā)酵產(chǎn)酸的方法

在審

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• 申請日: 2022-09-08
• 公開（公告）號: CN115369131A
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 岳秀萍;宋恒玥;劉芝宏;周愛娟
• 申請（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號: C12P7/40
• 分類號: C12P7/40;C12P7/54
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 曹一杰

本發(fā)明專利公開一種超聲聯(lián)合吹脫脫氨強化垃圾滲濾液堿性發(fā)酵產(chǎn)酸的方法，旨在利用垃圾滲濾液中有機物制備低鏈脂肪酸碳源的同時，降低垃圾滲濾液生物降解的難度，節(jié)約處理成本。方法如下：超聲聯(lián)合吹脫實現(xiàn)垃圾滲濾液高濃度氨氮的短時高效脫除；利用吹脫后的堿性條件實現(xiàn)垃圾滲濾液厭氧發(fā)酵高效產(chǎn)酸。本發(fā)明采用超聲聯(lián)合吹脫實現(xiàn)高效脫氮和有機物預(yù)處理，進而采用堿性發(fā)酵強化揮發(fā)酸的高效轉(zhuǎn)化，方法簡單易行，為實現(xiàn)垃圾滲濾液中有機質(zhì)的高效轉(zhuǎn)化與回收提供了一個有效的途徑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種采用超聲聯(lián)合吹脫強化垃圾滲濾液堿性發(fā)酵產(chǎn)酸的方法。

背景技術(shù)

城市生活垃圾的產(chǎn)量隨我國城市化進程的加快而劇增。2021年我國垃圾無害化處理量達32874.5萬噸，同比上升9.06%。目前，我國垃圾處理工藝以填埋法為主（占我國垃圾處理量的43.53%）。然而，填埋過程會不可避免產(chǎn)生垃圾滲濾液，產(chǎn)量巨大，有機和無機成分復(fù)雜，不合理的處理處置將帶來嚴(yán)峻的環(huán)境污染。2021年我國垃圾滲濾液產(chǎn)生量約為11363萬噸，較上年增加997.6萬噸，同比增長9.62%。近年來，國家明確提出固廢處置要提高利用效率、推進綠色發(fā)展、創(chuàng)新發(fā)展、實現(xiàn)資源高效利用，對降低碳排放，實現(xiàn)碳達峰碳中和具有重要意義。因此，亟待尋求垃圾滲濾液的資源化、無害化處理處置方法。

近年來，隨著我國城市化發(fā)展的不斷拓深，我國污水處理行業(yè)已經(jīng)步入快速發(fā)展期。污水處理廠（包括農(nóng)村）數(shù)量也表現(xiàn)為持續(xù)增長趨勢，截止2021年底達1116座，成為全世界污水處理能力最強的國家之一。然而，我國生活污水普遍存在低碳氮比的特點，為滿足日益嚴(yán)苛的排放標(biāo)準(zhǔn)，通常需要投加甲醇、乙酸鈉等商用碳源，進一步增加了污水處理成本。因此，開發(fā)制備環(huán)保經(jīng)濟的外加小分子碳源成為當(dāng)務(wù)之急。

垃圾滲濾液作為高濃度有機廢水，含大量有機和無機污染物，如腐殖質(zhì)，氨氮，重金屬，無機鹽和難降解污染物等。其化學(xué)需氧量（COD）濃度為140~152000 mg/L，氨氮濃度為50~2200 mg/L。厭氧發(fā)酵技術(shù)可有效實現(xiàn)大分子有機物向小分子揮發(fā)酸的轉(zhuǎn)化，進而可回補污水廠外加碳源，實現(xiàn)資源回收和以廢治廢的雙重目標(biāo)。然而，由于高濃度難降解有機物和氨氮存在，往往抑制有機酸的高效轉(zhuǎn)化。因此，如何實現(xiàn)垃圾滲濾液有機物的最大化轉(zhuǎn)化和脫氨，成為亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決垃圾滲濾液可生化性低、高濃度有機物和氨氮存在抑制厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸的問題，提出一種解決方式，運用超聲聯(lián)合吹脫強化垃圾滲濾液堿性發(fā)酵產(chǎn)酸的方法來降低垃圾滲濾液中氨氮，增加可生化性，進而實現(xiàn)碳源的最大化回收。

一種超聲聯(lián)合吹脫脫氨強化垃圾滲濾液堿性發(fā)酵產(chǎn)酸的方法，其中包含以下步驟：

一、垃圾滲濾液取自生活垃圾處理廠，使用前需重力沉降棄去雜質(zhì)，取上清液；

二、采用超聲聯(lián)合吹脫進行脫氨 使用氫氧化鈣調(diào)節(jié)pH，通過控制pH為10~11、氣液比調(diào)節(jié)為2500:1～2600:1、溫度調(diào)節(jié)至25±1℃，吹脫時間1~2 h，設(shè)定超聲功率為40～45kHz，曝氣速率為1.25～1.3m³ /h，對步驟一得到的垃圾滲濾液進行氨氮去除；

三、將取自污水處理廠濃縮池的剩余污泥經(jīng)100目篩子過濾雜質(zhì)后，在4℃條件下自然沉降，沉降時間為24~30 h，棄去上清液，獲得污泥樣本；

四、按一定比例在步驟二中的垃圾滲濾液中接種步驟三得到的新鮮污泥樣本，調(diào)節(jié)pH，通氮除氧后，置于恒溫振蕩器中，控制機械攪拌轉(zhuǎn)速、溫度和時間，進行厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸。

在步驟二中，吹脫的原理如下式：

NH₄⁺+OH^-NH₃+H₂O

由于在堿性環(huán)境下，該式向右進行速度大于向左進行速度，因此更利于氨氮去除；超聲可產(chǎn)生空化氣泡，氣泡破裂瞬間形成羥基自由基，可與滲濾液中氨氮和其他有機物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，更進一步促進氨氮的去除。