公布日：2023.11.14
申請日：2023.08.14
分類號：C02F3/28(2023.01)I;C02F3/34(2023.01)I
摘要
本發明涉及餐廚固廢處理和水體處理的技術領域，具體涉及一種利用厭氧菌發酵餐廚垃圾高效制備碳源及其反硝化應用的方法，包括以下步驟：將收集的餐廚垃圾進行除雜，將固體餐廚垃圾粉碎成顆粒狀加水制漿，然后回收油脂，得到除油后的餐廚垃圾混合液；接種微生物菌種至餐廚垃圾混合液中進行發酵，發酵后的發酵液作為高生化性的有機碳源進入反硝化工序，同時投加活性污泥，進行高效脫氮。將該餐廚發酵液作為高效有機碳源引入反硝化系統中，能有效增強活性污泥的微生物活性，提高反硝化速率，且由于活性污泥活性增強，系統的產泥率降低，減少了污泥處理費用，從而達到以廢治廢的目的，實現固體垃圾減量化、無害化和資源化的目的。
權利要求書
1.一種利用厭氧菌發酵餐廚垃圾高效制備碳源及其反硝化應用的方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一、將收集的餐廚垃圾進行除雜，保留除雜后的固體餐廚垃圾，將固體餐廚垃圾粉碎成顆粒狀加水制漿，然后進行高溫蒸煮分離回收油脂，得到除油后的餐廚垃圾混合液；步驟二、接種微生物菌種至步驟一得到的餐廚垃圾混合液中進行發酵，餐廚垃圾經過微生物厭氧發酵后迅速厭氧分解，餐廚垃圾中的大分子有機物降解成小分子有機物，發酵后的發酵液作為高生化性的有機碳源進入反硝化工序，反硝化工序中同時投加活性污泥，進行高效脫氮。
2.根據權利要求1所述的利用厭氧菌發酵餐廚垃圾高效制備碳源及其反硝化應用的方法，其特征在于：所述步驟一中，餐廚垃圾進行除雜的對象為非碳水類物質。
3.根據權利要求1所述的利用厭氧菌發酵餐廚垃圾高效制備碳源及其反硝化應用的方法，其特征在于：所述步驟一中，加水制漿具體的指將除雜后的餐廚垃圾的固液比調整至10％～20％，制漿后的物料控制在80目以下。
4.根據權利要求1所述的利用厭氧菌發酵餐廚垃圾高效制備碳源及其反硝化應用的方法，其特征在于：所述步驟一中，高溫蒸煮的溫度為100～120℃，在常壓下時間控制在30～60min，蒸煮完成后得到油水分層，將下層的水相層輸送至發酵段，即可回收餐廚中的油脂。
5.根據權利要求1所述的利用厭氧菌發酵餐廚垃圾高效制備碳源及其反硝化應用的方法，其特征在于：所述步驟二中，接種的微生物菌種為厭氧菌，包括甲烷細菌、假單胞菌、乳酸菌、酵母菌中的至少一種，添加的固體菌種量為發酵液質量的0.5％～0.8％；若為混合菌時，各菌種所含比例控制在25％～85％。
6.根據權利要求1所述的利用厭氧菌發酵餐廚垃圾高效制備碳源及其反硝化應用的方法，其特征在于：所述步驟二中，發酵條件為25～40℃，初始pH控制在6.5～7.5，厭氧發酵，發酵方式采用連續發酵。
7.根據權利要求6所述的利用厭氧菌發酵餐廚垃圾高效制備碳源及其反硝化應用的方法，其特征在于：接種后連續發酵6天后，每天從發酵罐中排放出1/4～1/6的物料，物料溶液可通過200目篩孔，其中總COD可達到10～12萬，COD為6～8萬，并將蒸煮后的水相層補充1/4～1/6的漿料進入發酵段。
8.根據權利要求1所述的利用厭氧菌發酵餐廚垃圾高效制備碳源及其反硝化應用的方法，其特征在于：發酵液作為反硝化碳源的添加量為污水處理體積的2.5％～4％。
發明內容
本發明的目的在于提供一種利用厭氧菌發酵餐廚垃圾高效制備碳源及其反硝化應用的方法，將該餐廚發酵液作為高效有機碳源引入反硝化系統中，能有效增強活性污泥的微生物活性，提高反硝化速率，使反硝化能夠得以高效穩定的進行，且由于活性污泥活性增強，系統的產泥率降低，減少了污泥處理費用。
本發明實現目的所采用的方案是：一種利用厭氧菌發酵餐廚垃圾高效制備碳源及其反硝化應用的方法，包括以下步驟：
步驟一、將收集的餐廚垃圾進行除雜，保留除雜后的固體餐廚垃圾，將固體餐廚垃圾粉碎成顆粒狀加水制漿，然后進行高溫蒸煮分離回收油脂，得到除油后的餐廚垃圾混合液；
步驟二、接種微生物菌種至步驟一得到的餐廚垃圾混合液中進行發酵，餐廚垃圾經過微生物厭氧發酵后迅速厭氧分解，餐廚垃圾中的大分子有機物降解成小分子有機物，發酵后的發酵液作為高生化性的有機碳源進入反硝化工序，反硝化工序中同時投加活性污泥，進行高效脫氮。
具體的，第一步將收集的餐廚垃圾中進行除雜，保留除雜后的固體餐廚垃圾，將固體餐廚垃圾進行加水制漿，使餐廚垃圾中的固體被粉碎成顆粒狀，便于形成液態餐廚垃圾進行后續處理。
第二步進行高溫蒸煮分離回收油脂，得到除油后的餐廚垃圾混合液。高溫蒸煮提高了餐廚垃圾的水解率，進而提高了餐廚垃圾的生物可降解性和厭氧消化產氣量。
第三步接種微生物菌種至餐廚垃圾進行發酵，餐廚垃圾經過微生物厭氧發酵后迅速厭氧分解，餐廚垃圾中的大分子有機物降解成小分子有機物，發酵后的發酵液作為高生化性的有機碳源進入反硝化工序，反硝化系統中同時投加活性污泥，發酵液的引入使活性污泥中的功能酶活性得到了增強，微生物的反硝化脫氮能力得以增強，從而實現高效脫氮。餐廚垃圾發酵液中含有大量微量元素，包括氮、磷、鉀、鈣等多種微量元素。這些微量元素有助于活性污泥中微生物處于良好的生長代謝中。有機碳源越充分，C/N越高，反硝化作用越明顯，TN的去除率也越高。餐廚垃圾發酵液的高生化性為反硝化工序的運行提供了高效的有機碳源，使反硝化能夠得以高效穩定的進行。
優選的，所述步驟一中，餐廚垃圾進行除雜的對象為非碳水類物質。
優選的，所述步驟一中，加水制漿具體的指將除雜后的餐廚垃圾的固液比調整至10％～20％，制漿后的物料控制在80目以下。
優選的，所述步驟一中，高溫蒸煮的溫度為100～120℃，在常壓下時間控制在30～60min，蒸煮完成后得到油水分層，將下層的水相層輸送至發酵段，即可回收餐廚中的油脂。
優選的，所述步驟二中，接種的微生物菌種為厭氧菌，包括甲烷細菌、假單胞菌、乳酸菌、酵母菌中的至少一種，添加的固體菌種量為發酵液質量的0.5％～0.8％；若為混合菌時，各菌種所含比例控制在25％～85％。
優選的，所述步驟二中，發酵條件為25～40℃，初始pH控制在6.5～7.5，厭氧發酵，發酵方式采用連續發酵。
優選的，接種后連續發酵6天后，每天從發酵罐中排放出1/4～1/6的物料，物料溶液可通過200目篩孔，其中總COD可達到10～12萬，COD為6～8萬，并將蒸煮后的水相層補充1/4～1/6的漿料進入發酵段。
優選的，發酵液作為反硝化碳源的添加量為污水處理體積的2.5％～4％。
本發明具有以下優點和有益效果：
本發明通過厭氧菌將餐廚垃圾中的大分子有機物降解為可溶性的小分子，使餐廚垃圾充分厭氧分解到基本無殘渣，發酵后的餐廚垃圾總溶性COD可達到10～12萬，可溶性COD達到6～8萬，具有很高可生化性。將該餐廚發酵液作為高效有機碳源引入反硝化系統中，能有效增強活性污泥的微生物活性，提高反硝化速率，使反硝化能夠得以高效穩定的進行，且由于活性污泥活性增強，系統的產泥率降低，減少了污泥處理費用，從而達到以廢治廢的目的，實現固體垃圾減量化、無害化和資源化的目的。
（發明人：宋勁強;瞿晶晶;黃勝;韓康;龐承剛;文博;田杰波）
