[发明专利]一种利用木薯酒精废水制备快速外加碳源的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种利用木薯酒精废水制备快速反硝化碳源的方法。

背景技术

目前，全球越来越多的国家地表及地下水体受到严重的硝酸盐污染，水体富营养化时常发生，而且人们的饮用水源多为地下水及地表水，因此这在很大程度上威胁了人们的饮水安全。人体长期摄入过量的硝酸盐会引起高铁血红蛋白症，甚至癌症。目前，去除水体中的硝态氮有很多种方法，例如：离子交换法、反渗透法及生物脱氮法等等。在众多脱氮方法中，生物脱氮因其安全、高效、低成本等优势最受关注。

生物脱氮是在反硝化微生物的作用下将硝酸根逐步还原为氮气的过程（NO₃^-→NO₂^-→NO→N₂O→N₂），该过程是在一系列的酶解反应下进行的（见文献Process Biochemistry , 2006, 41:1289–1295）。在整个脱氮过程中，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，造成反硝化效果不理想。长久以来，为了提高反硝化的效果，人们常添加甲醇、乙酸等液态碳源作为补充碳源。这些碳源具有快速释放且易于被微生物利用等优点，但它存在成本较高，有一定的毒性等问题。

挥发性脂肪酸（VFA）具有反硝化效率高，容易被微生物利用，且容易通过有机废水或污泥等有机质厌氧发酵获得等优点，更适合作为城市污水厂和工业废水脱氮除磷的外加碳源。最近几年，有报道表明剩余污泥酸化发酵液可以用作污水厂补充碳源，但是存在发酵液含有较高浓度的氨氮及磷需要进一步预处理，同时污泥酸化产生的碳源不足以供给污水厂所需的外碳源。直接利用工业废水提供碳源存在废水水质不稳定，容易导致出水COD偏高等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用木薯酒精废水制备快速反硝化碳源的方法。本发明利用一种高碳氮比有机废水：木薯酒精废水作为优质快速反硝化碳源（主要成分是挥发性脂肪酸）的发酵基质，为反硝化外加碳源提供一种新类型，也为木薯酒精废水提供一条新的资源化利用途径。

本发明操作方便，在中温/高温条件下，只需将木薯酒糟废水调节至碱性，厌氧条件下发酵3d，即可得到含VFA含量约70%~80%的发酵液，作为脱氮除磷的高效外加碳源。

本发明提出的利用木薯酒精废水制备快速反硝化碳源的方法，具体步骤如下：

将木薯酒精废水与接种污泥按比例混合，在一定温度下，控制混合液的pH值为8-9，低速搅拌条件下厌氧发酵3天，即得到含VFA含量为70%~80%的发酵液，作为脱氮除磷的高效外加碳源，VFA的主要组成为乙酸、丙酸和正丁酸，其所占比例分别为36%、20%和40%；其中：木薯酒精废水与颗粒污泥体积比为9:1~6:1。

本发明中，所述木薯酒精废水采用酒精厂蒸馏出水分离的上清液，SCOD为36-44g/L，碳水化合物含量为,8-12g/L，蛋白质含量为4-5g/L，乳酸含量为7-9g/L。

本发明中，接种污泥采用颗粒污泥，颗粒污泥的TS为177g/L，VS为112g/L；接种污泥浓度VSS为10~13g/L；

本发明中，所述反应温度为中温30-40^oC或高温52-60^oC。

本发明中，每隔12h，用NaOH或其他碱性溶液调节混合液pH值为8-9。

本发明中，搅拌速度100~120r/min。

本发明提供的方法可以大大提高有机质转化为挥发酸的含量。发酵结束后，发酵液中VFA占SCOD的比例约为70%~80%，组分中以乙酸，丙酸和正丁酸为主要产物，其占VFA的比例分别约为36%，20%和40%。

本发明的有益效果是：

(1) 为生物法脱氮除磷处理城镇废水和工业废水提供了一种获得优质的快速外加碳源的工艺方法，此工艺方法产生的发酵液中VFA的含量可达到70%~80%。

(2) 提供了一条资源化利用木薯酒糟废水的新途径，避免了资源的浪费并减轻其对环境的污染。

附图说明

图1 不同发酵温度对挥发酸浓度的影响。

图2 不同pH控制方式对木薯酒精废水厌氧产酸的影响。

具体实施方式

下面结合一些发酵实例对此工艺方法进行说明。

实施例1