申请日2019.11.27
公开(公告)日2020.02.18
IPC分类号C02F11/04; C02F11/122
摘要
本发明公开了一种用于提升餐厨垃圾厌氧消化质脱水性能的生物调理剂及方法，生物调理剂由磷酸缓冲液、硝酸铁和硝酸钙混合组成。餐厨垃圾厌氧消化质深度脱水的方法为：将餐厨垃圾厌氧消化质和沼液处理工艺中剩余污泥混合后，投加生物调理剂并通过调节搅拌速率来控制调理池中溶氧条件，确保消化质实现高效生物调理，再通过化学调理剂进行化学调理后，压滤，固渣脱水至50～60%。该方法不仅改善了餐厨垃圾厌氧消化质的脱水性能，同时也解决了沼液处理工艺中剩余污泥处置问题。
权利要求书
1.一种用于提升餐厨垃圾厌氧消化质脱水性能的生物调理剂，其特征在于：由磷酸缓冲液、硝酸铁和硝酸钙组成。
2.根据权利要求1所述的一种用于提升餐厨垃圾厌氧消化质脱水性能的生物调理剂，其特征在于：
所述硝酸铁在磷酸缓冲液中的浓度为0.05～0.15mol/L;
所述硝酸钙在磷酸缓冲液中的浓度为0.1～0.2mol/L。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于提升餐厨垃圾厌氧消化质脱水性能的生物调理剂，其特征在于：
所述磷酸缓冲液浓度为0.02～0.04mol/L;
所述磷酸缓冲液中包含K2HPO4和KH2PO4，两者的摩尔比为(0.2～1)：1。
4.一种餐厨垃圾厌氧消化质深度脱水的方法，其特征在于：将沼液处理工艺中的剩余污泥与餐厨垃圾厌氧消化质混合均匀后，先加入权利要求1～3任一项所述生物调理剂在机械搅拌下进行生物调理，再加入化学调理剂进行化学调理，机械搅拌均匀，压滤。
5.根据权利要求4所述的一种餐厨垃圾厌氧消化质深度脱水的方法，其特征在于：所述餐厨厌氧消化质中TS质量百分比含量为1～3%，TCOD含量为5000～15000mg/L，pH在7～9范围内，氨氮浓度为1000～3000mg/L。
6.根据权利要求4或5所述的一种餐厨垃圾厌氧消化质深度脱水的方法，其特征在于：沼液处理工艺中的剩余污泥的体积为餐厨垃圾厌氧消化质体积的10～30%，沼液处理工艺中的剩余污泥的含水量为97～99%。
7.根据权利要求4所述的一种餐厨垃圾厌氧消化质深度脱水的方法，其特征在于：生物调理剂的加入量为餐厨垃圾厌氧消化质体积的1～5%。
8.根据权利要求4所述的一种餐厨垃圾厌氧消化质深度脱水的方法，其特征在于：所述化学调理剂为PAM，PAM占餐厨垃圾厌氧消化质固体干基重量的0.1%～0.3%。
9.根据权利要求4所述的一种餐厨垃圾厌氧消化质深度脱水的方法，其特征在于：所述压滤的压力为2～4MPa，压滤时间为10～30min。
10.根据权利要求4所述的一种餐厨垃圾厌氧消化质深度脱水的方法，其特征在于：机械搅拌推流速度控制在0.1～0.3m/s。
说明书
一种用于提升餐厨垃圾厌氧消化质脱水性能的生物调理剂及方法
技术领域
本发明涉及一种生物调理剂，特别涉及一种用于提升餐厨垃圾厌氧消化质脱水性能的生物调理剂及利用该生物调理剂来实现餐厨垃圾厌氧消化质深度脱水的方法，属于环境工程技术领域。
背景技术
随着餐饮服务业的飞速发展，餐厨垃圾产量急剧上升。餐厨垃圾含有大量的有机物、废弃油脂和盐类。目前餐厨垃圾的资源化和无害化处理已成为城市现代化管理的重要课题。现有餐厨垃圾处理工艺以“预处理+提油+厌氧消化”为主。餐厨垃圾在预处理制浆过程中大部分有机物进入液相环境，经水解酸化过程后，其中可被甲烷菌利用的有机酸用于产生大量沼气，而大部分未被利用的有机物则随消化残渣进入消化质中，导致后续消化质中污染物浓度极高。餐厨垃圾的厌氧消化质的COD较高、粘度大，含有大量微生物群落，不仅给后续消化质的固液分离带来极大的不便，同时也加重了后续水处理工艺的有机负荷。
近年来餐厨垃圾消化质的脱水工艺多采用FeCl3和CaO的组合药剂进行调理，并进行高压压滤实现固液分离。该工艺常用于市政固废的脱水环节，其中为保证脱水效果，组合药剂投加量通常达到干物质的40%以上。大量的无机药剂经脱水后进入沼渣，严重降低沼渣热值，同时导致沼液中pH大幅升高，增加后续污水处理工艺中酸用量。基于此，近年来生物调理技术已开始获得广泛关注。在文献“基质投加量对生物调理改善污泥脱水性能的影响”(黄晓婷，等，环境科学学报， 2017，37(6)2137-2142)中，外源投加FeSO4和S0的生物基质并进行爆气调理，最终达到有效调理，大幅提高污泥脱水性能。然而该工艺引入大量硫元素，阻碍了污泥的终端处置。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的第一个目的是在于提供一种用以改善餐厨垃圾厌氧消化质脱水性能的生物调理药剂，该生物调理药剂不仅能改善消化质脱水性能，同时降低后续分离所获沼液的有机物浓度，削减水处理工艺负荷。
本发明的第二个目的是在于提供一种餐厨垃圾厌氧消化质深度脱水的方法，该方法充分利用生物调理药剂，可以在不降低消化后沼渣热值的前提下，降低餐厨垃圾厌氧消化质中SCOD，改善餐厨垃圾厌氧消化质脱水性能，使餐厨垃圾厌氧消化质经过板框压滤后沼渣含水率在60%以下。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种用于提升餐厨垃圾厌氧消化质脱水性能的生物调理剂，其由磷酸缓冲液、硝酸铁和硝酸钙组成。
本发明的生物调理剂中磷酸缓冲液主要是用于稳定调控沼液处理工艺中的剩余污泥和厌氧消化质混合物的pH范围，为微生物提供较佳的pH环境，有利于促进微生物消耗EPS层SCOD，降低絮提间粘性。而其中的铁离子和钙离子一方面作为微生物的必需营养元素的供给离子，促进微生物的生理代谢，另一方面，两种金属离子协同作用，能够起到更好的促进微生物体间有机物絮凝作用。因此，通过生物和化学的联合作用，调整消化质和剩余污泥混合物中细胞体或絮体结构，最终改善消化质的脱水性能。
优选的方案，所述硝酸铁在磷酸缓冲液中的浓度为0.05～0.15mol/L。
优选的方案，所述硝酸钙在磷酸缓冲液中的浓度为0.1～0.2mol/L。钙离子和铁离子控制在一定的比例范围内，能保证最佳的絮凝效果。
较优选的方案，所述磷酸缓冲液浓度为0.02～0.04mol/L。
较优选的方案，所述磷酸缓冲液中包含K2HPO4和KH2PO4，两者的摩尔比为(0.2～1)：1。通过控制K2HPO4和KH2PO4两者的比例可以获得微生物所需的稳定pH范围。
本发明还提供了一种餐厨垃圾厌氧消化质深度脱水的方法，该方法是将沼液处理工艺中的剩余污泥与餐厨垃圾厌氧消化质混合均匀后，先加入生物调理剂在机械搅拌下进行生物调理，再加入化学调理剂进行化学调理，机械搅拌均匀，压滤。
优选的方案，所述餐厨厌氧消化质中TS质量百分比含量为1～3%，TCOD 含量为5000～15000mg/L，pH在7～9范围内，氨氮浓度为1000～3000mg/L。
优选的方案，沼液处理工艺中的剩余污泥的体积为餐厨垃圾厌氧消化质体积的10～30%，沼液处理工艺中的剩余污泥的含水量为97～99%。
优选的方案，生物调理剂的加入量为餐厨垃圾厌氧消化质体积的1～5%;
优选的方案，所述化学调理剂为PAM，PAM占餐厨垃圾厌氧消化质固体干基重量的0.1%～0.3%。
优选的方案，所述压滤的压力为2～4MPa，压滤时间为10～30min。
优选的方案，在生物调理过程中，停留时间为2～4d，机械搅拌推流速度控制在0.1～0.3m/s。通过控制搅拌速率可以严格控制体系中的溶氧量，确保微生物对消化质实现高效生物调理。
优选的方案，在化学调理过程中，停留时间为10～30min。
本发明的餐厨垃圾厌氧消化质深度脱水过程的主要技术原理：将沼液处理工艺中剩余污泥回流至消化质生物调理池，并通过搅拌的方式培养优势种群，利用餐厨垃圾厌氧消化质中可生化降解有机物为电子供体，而添加生物调理剂作为电子受体，从而降解餐厨垃圾厌氧消化质中有机物;并通过调理剂和有机物之间的吸附架桥左右，使颗粒有机物快速形成絮团，降低消化质粘度，最终改善消化质的脱水性能。
本发明的餐厨垃圾厌氧消化质深度脱水过程：将沼液处理工艺中生化池剩余污泥回流至生物调理池，与餐厨垃圾厌氧消化质充分混合，向生物调理池中投加本发明特殊的生物调理剂，混合后充分反应，污泥混合液流入储泥池，在储泥池进水管位置投加化学调理剂，充分混合后泵入板框压滤机，板框压滤脱水后沼液进入污水处理系统，经预处理和生化处理后达标排放，沼渣外运处理。该工艺不仅改善了消化质脱水性能，同时解决了污水处理工艺系统产生的剩余污泥处置问题。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果在于：
1、将剩余污泥和餐厨垃圾厌氧消化质共同培养进行生物调理，降低后续压滤脱水难度，进一步提升餐厨厌氧消化质脱水效果，同时去除餐厨垃圾厌氧消化质中SCOD，可降低后续水处理工艺成本;
2、通过回流污水处理工艺中剩余污泥代替硝化菌和反硝化菌的接种及培养，降低了培养纯菌种的成本，同时在一定程度简化了工艺;
3、采用生物调理剂调理餐厨垃圾厌氧消化质和剩余污泥脱水性能，避免了深度脱水过程投加大批量化学药剂，不仅节省了调理成本，而且降低了化学药剂对于环境的污染程度。（发明人尹常凯;李昌武;史学峰;廖栩;宾震东）