[发明专利]酒精废水同时产酸反硝化原位生物脱氮的方法

说明书

技术领域

本发明属废水生物处理技术领域，具体涉及一种酒精废水同时产酸反硝化原位生物脱氮的方法。

背景技术

近年来，厌氧消化工艺由于具有高负荷、低能耗、低运行成本等优点而广泛应用于高浓度有机废水（如酒精废水、淀粉废水、垃圾渗滤液等）处理。然而厌氧消化液含有氨氮，需要后续生物脱氮工艺进一步去除，而大部分的有机物在厌氧消化阶段转化为生物气（CH₄，CO₂），剩余有机物难以被微生物利用，导致后续生物脱氮工艺碳源不足，尤其是可快速降解的溶解性有机物不足，直接影响了总氮（TN）的去除效率。

生物脱氮过程中硝态氮作为电子受体需要有机碳向其提供电子，但是由于碳源不足，反硝化效果不理想。为了提高反硝化效果，TN达标排放，需要外加商业碳源如甲醇、乙酸等作为补充碳源强化反硝化。但是外加碳源将导致运行成本提高而不经济。同时，传统的生物脱氮技术常根据硝化菌和反硝化菌生长的条件不同，将硝化过程和反硝化过程安排在不同的反应器中进行，或在同一反应器内顺次进行（SBR），所以系统复杂，占地面积大，经济投入较大，并且管理不便。

酒精废水在厌氧消化过程中能产生短链挥发性脂肪酸（VFAs），主要组分是乙酸、丙酸和丁酸。反硝化菌均能降解这三种脂肪酸，由于基质竞争，反硝化菌利用这三种脂肪酸有先后顺序，但这三种脂肪酸作为基质被反硝化菌使用均能表现出极高的反硝化速率，表明这些酸都是反硝化菌的优势碳源。如果利用两相厌氧阶段的产酸相，将含有硝酸盐的好氧出水回流至厌氧产酸相，反硝化菌利用污水有机物厌氧发酵产生的短链挥发性脂肪酸（VFAs）进行快速反硝化，实现厌氧产酸反硝化的耦合，反硝化可以在产酸相完全进行且不影响厌氧活性。

目前已有相关文献报道，将城市有机废弃生物质，如初沉污泥或二沉污泥、餐厨垃圾等作为生物脱氮快速碳源，但需增加厌氧发酵以及发酵上清液氮磷回收装置，增加投资。目前为止，未见有利用酒精废水两相厌氧产酸耦合反硝化实现原位生物脱氮的报道。

发明内容

 本发明的目的在于克服现有的生物脱氮领域碳源不足的缺点，提供一种酒精废水同时产酸反硝化原位生物脱氮的方法，利用厌氧体系中的碳源进行反硝化，可以节约部分能源和碳源，省去后续反硝化缺氧单元，降低处理成本，在有机废水同时脱氮去碳处理中具有巨大的应用潜力。

本发明提出的酒精废水同时产酸反硝化原位生物脱氮的方法，具体步骤如下：

(1).在厌氧产酸反硝化复合单元中加入接种污泥，然后酒精废水进入厌氧产酸反硝化复合单元，在厌氧发酵体系中酒精废水中可降解的有机物产生大量的挥发性脂肪酸；接种污泥的加入量为厌氧产酸反硝化复合单元体积的1/6-1/3； 

(2)步骤(1)所得废水从厌氧产酸反硝化复合单元进入厌氧产甲烷单元，部分短链挥发性脂肪酸分解产生甲烷气体作为能源回收；

(3)废水从厌氧产甲烷单元进入好氧反应单元，进行硝化作用；

(4)根据厌氧产酸反硝化复合单元的溶解性化学需氧量（SCOD）的浓度，回流一定量的含硝酸盐的好氧出水（硝化液）至厌氧产酸反硝化复合单元；所述溶解性化学需氧量（SCOD）浓度和C/N比范围为5<SCOD/ NO₃^--N<50。

本发明中，所述厌氧产酸反硝化复合单元的接种污泥为厌氧市政剩余污泥或颗粒活性污泥。

本发明中，步骤(1)中当厌氧产酸反硝化复合单元中产生的挥发性脂肪酸浓度与单元溶解性化学需氧量（SCOD）的比值即酸化率达到50%-60%时，厌氧产酸反硝化复合单元达到正常运行状态。

本发明中，步骤(1)中控制厌氧产酸反硝化复合单元的pH值为7-8。

本发明中，步骤(2)中控制厌氧产酸反硝化复合单元温度为30-35^oC或52-60^oC，控制水力停留时间（HRT）为3天。

本发明中，于步骤(3)中好氧反应单元是活性污泥法采用的反应器或生物膜法采用的反应器中任一种。

本发明中，控制因子是C/N比，当厌氧产酸反硝化复合单元的溶解性化学需氧量（SCOD）浓度过大时，可分流部分酒精废水至厌氧产甲烷单元，避免C/N比过高而发生异化还原为铵过程（DNRA）。

本发明工艺的应用性强，适合各种浓度的酒精废水脱氮效果的提升。酒精废水的有机废弃生物质在工艺中充当内碳源，快速释放，能使酒精废水的脱氮效果得到显著提升。