公布日：2023.03.28
申請日：2022.11.29
分類號：C02F11/04(2006.01)I
摘要
本發(fā)明涉及餐廚垃圾處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種餐廚垃圾厭氧消化沼液厭氧氨氧化脫氮的方法，將復(fù)合填料與污泥混勻后與餐廚垃圾一起投入?yún)捬跸到y(tǒng)中，將消化后的污泥沼液脫水后取上清液，并進(jìn)入好氧生物處理單元，好氧生物處理單元出水作為進(jìn)料污泥的稀釋液，所述稀釋液將厭氧消化系統(tǒng)的進(jìn)料污泥稀釋，之后稀釋后的進(jìn)料污泥進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)，實(shí)現(xiàn)反硝化，將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)�。本發(fā)明中使用的復(fù)合填料對厭氧氨氧菌具有很好的持留作用，可以有效的促進(jìn)厭氧氨氧菌的繁殖，從而加快總氮去除率，而且復(fù)合填料的多孔結(jié)構(gòu)可以對毒性物質(zhì)具有很好的吸附作用，為后續(xù)好氧生物處理單元提供理想的上清液進(jìn)水，從而緩解后續(xù)處理工藝的壓力。
權(quán)利要求書
1.一種餐廚垃圾厭氧消化沼液厭氧氨氧化脫氮的方法，其特征在于，具體方法如下：將污泥總質(zhì)量5-10％的復(fù)合填料與污泥混勻，得到含固率為12-16％的混合污泥，然后按照質(zhì)量比為1：(1-3)，將混合污泥與餐廚垃圾一起投入35-37℃的厭氧消化系統(tǒng)中，將消化后的污泥沼液脫水后取上清液，并進(jìn)入好氧生物處理單元，將其中的氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，好氧生物處理單元出水作為厭氧消化系統(tǒng)處理后的新污泥的稀釋液，所述稀釋液將厭氧消化系統(tǒng)處理后的新污泥稀釋至含固率12-16％，之后稀釋后厭氧消化系統(tǒng)處理后的新污泥進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)，實(shí)現(xiàn)反硝化，將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)�；所述�?fù)合填料的制備方法如下：1)將微顆粒和金屬共價(jià)聚合物微球加入到含有六水合硝酸鋅以及lgA蛋白酶的去離子水中，震蕩10-30min后加入2-甲基咪唑水溶液中，并在10-15℃下震蕩反應(yīng)10-30min，待反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物用去離子水反復(fù)洗滌后烘干，得到復(fù)合微顆粒；2)在100-120℃氮?dú)鈿夥障�，將烘干后的纖維素粉末攪拌分散在N，N-二甲基甲酰胺中得到纖維素分散體，再加入加熱熔化的氯化1-丁基-3-甲基咪唑鎓，充分?jǐn)嚢韬笮纬衫w維素溶液；3)將2-5g纖維素溶液以1：(8-9)的體積比倒入含4-6wt％混合表面活性劑的環(huán)己烷溶液中，在室溫下，加入0.5-1.0g復(fù)合微顆粒并攪拌30-50min形成油包油乳液體系，將乳液倒入體積比為(1.0-1.3)：1的乙醇水溶液中，老化12-15h，經(jīng)乙醇-水混合溶液反復(fù)洗滌后離心收集產(chǎn)物，烘干后得到復(fù)合填料；所述微顆粒的制備方法如下：將丙烯酰胺、丙烯酸、N，N，-亞甲基雙丙烯酰胺以及2-羥基-2-甲基苯丙酮加入到去離子水中，充分?jǐn)嚢韬蟮玫椒稚⑾啵瑢⒕郛惗∠╇p丁二酰亞胺、2-羥基-2-甲基苯丙酮以及正十二烷充分?jǐn)嚢韬蟮玫竭B續(xù)相，將分散相以20-30μL/min的流速注入到連續(xù)相中，并在紫外光下照射10-30min，將得到的產(chǎn)物反復(fù)清洗后烘干即可；所述金屬共價(jià)聚合物微球的制備方法如下：將吡啶-2,6-二甲醛、N-Boc-1,4-苯二胺、三氯化鐵、氯化鋅以及氯化銅加入到反應(yīng)器中，充分?jǐn)嚢韬蠹尤攵趿h(huán)、1,3,5-三甲基苯以及三氟乙酸，混勻后將反應(yīng)器置于液氮中冷凍并抽真空10-30min，室溫下解凍后，放入110-120℃烘箱中加熱24-30h，冷卻至室溫后離心，反復(fù)洗滌后烘干即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種餐廚垃圾厭氧消化沼液厭氧氨氧化脫氮的方法，其特征在于，所述污泥選自污水處理廠的脫水污泥；所述好氧生物處理單元處理后的上清液直接回流至厭氧消化系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種餐廚垃圾厭氧消化沼液厭氧氨氧化脫氮的方法，其特征在于，所述微顆粒、金屬共價(jià)聚合物微球、六水合硝酸鋅、lgA蛋白酶、去離子水、2-甲基咪唑水溶液的比例為(3-6)g：(0.8-1.2)g：(4-6)g：(0.2-0.5)g：(50-80)mL：(120-180)mL；所述2-甲基咪唑水溶液的濃度為1.2-1.4mol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種餐廚垃圾厭氧消化沼液厭氧氨氧化脫氮的方法，其特征在于，所述纖維素粉末、N，N-二甲基甲酰胺以及氯化1-丁基-3-甲基咪唑鎓的比例為(1-3)g：(10-20)mL：(15-30)g；所述攪拌分散的轉(zhuǎn)速為400-600r/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種餐廚垃圾厭氧消化沼液厭氧氨氧化脫氮的方法，其特征在于，所述混合表面活性劑由Hypermer1599和吐溫-80按質(zhì)量比(8-9)：(1-2)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種餐廚垃圾厭氧消化沼液厭氧氨氧化脫氮的方法，其特征在于，所述分散相中，丙烯酰胺、丙烯酸、N，N，-亞甲基雙丙烯酰胺、2-羥基-2-甲基苯丙酮以及去離子水的比例為(2-5)g：(200-400)μL：(0.1-0.3)g：(60-100)mg：(10-30)mL；所述連續(xù)相中，聚異丁烯雙丁二酰亞胺、2-羥基-2-甲基苯丙酮以及正十二烷的比例為(1-2)g：(0.2-0.5)g：(20-40)g。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種餐廚垃圾厭氧消化沼液厭氧氨氧化脫氮的方法，其特征在于，所述吡啶-2,6-二甲醛、N-Boc-1,4-苯二胺、三氯化鐵、氯化鋅、氯化銅、二氧六環(huán)、1,3,5-三甲基苯以及三氟乙酸的比例為(50-70)mg：(80-100)mg：(30-40)mg：(10-20)mg：(20-30)mg：(4-10)mL：(4-10)mL：(0.5-1.3)mL。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種餐廚垃圾厭氧消化沼液厭氧氨氧化脫氮的方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種餐廚垃圾厭氧消化沼液厭氧氨氧化脫氮的方法，具體方法如下：
將污泥總質(zhì)量5-10％的復(fù)合填料與污泥混勻，得到含固率為12-16％的混合污泥，然后按照質(zhì)量比為1：(1-3)，將混合污泥與餐廚垃圾一起進(jìn)入35-37℃的厭氧消化系統(tǒng)中，將消化后的污泥沼液脫水后取上清液，并進(jìn)入好氧生物處理單元，將其中的氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，好氧生物處理單元出水作為厭氧消化系統(tǒng)處理后的新污泥的稀釋液，所述稀釋液將厭氧消化系統(tǒng)處理后的新污泥稀釋至含固率12-16％，之后稀釋后厭氧消化系統(tǒng)處理后的新污泥進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)，實(shí)現(xiàn)反硝化，將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)狻?/span>
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述污泥選自污水處理廠的脫水污泥；
所述好氧生物處理單元處理后的上清液直接回流至厭氧消化系統(tǒng)。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述復(fù)合填料的制備方法如下：
1)將微顆粒和金屬共價(jià)聚合物微球加入到含有六水合硝酸鋅以及lgA蛋白酶的去離子水中，震蕩10-30min后加入2-甲基咪唑水溶液中，并在10-15℃下震蕩反應(yīng)10-30min，待反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物用去離子水反復(fù)洗滌后烘干，得到復(fù)合微顆粒；
2)在100-120℃氮?dú)鈿夥障�，將烘干后的纖維素粉末攪拌分散在N，N-二甲基甲酰胺中得到纖維素分散體，再加入加熱熔化的氯化1-丁基-3-甲基咪唑鎓，充分?jǐn)嚢韬笮纬衫w維素溶液；
3)將2-5g纖維素溶液以1：(8-9)的體積比倒入含4-6wt％混合表面活性劑的環(huán)己烷溶液中，在室溫下，加入0.5-1.0g復(fù)合微顆粒并攪拌30-50min形成油包油乳液體系，將乳液倒入體積比為(1.0-1.3)：1的乙醇水溶液中，老化12-15h，經(jīng)乙醇-水混合溶液反復(fù)洗滌后離心收集產(chǎn)物，烘干后得到復(fù)合填料。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述微顆粒、金屬共價(jià)聚合物微球、六水合硝酸鋅、lgA蛋白酶、去離子水、2-甲基咪唑水溶液的比例為(3-6)g：(0.8-1.2)g：(4-6)g：(0.2-0.5)g：(50-80)mL：(120-180)mL；
所述2-甲基咪唑水溶液的濃度為1.2-1.4mol/L。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述纖維素粉末、N，N-二甲基甲酰胺以及氯化1-丁基-3-甲基咪唑鎓的比例為(1-3)g：(10-20)mL：(15-30)g；
所述攪拌分散的轉(zhuǎn)速為400-600r/min。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述混合表面活性劑由Hypermer1599和吐溫-80按質(zhì)量比(8-9)：(1-2)組成。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述微顆粒的制備方法如下：
將丙烯酰胺、丙烯酸、N，N，-亞甲基雙丙烯酰胺以及2-羥基-2-甲基苯丙酮加入到去離子水中，充分?jǐn)嚢韬蟮玫椒稚⑾�，將聚異丁烯雙丁二酰亞胺、2-羥基-2-甲基苯丙酮以及正十二烷充分?jǐn)嚢韬蟮玫竭B續(xù)相，將分散相以20-30μL/min的流速注入到連續(xù)相中，并在紫外光下照射10-30min，將得到的產(chǎn)物反復(fù)清洗后烘干即可。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述分散相中，丙烯酰胺、丙烯酸、N，N，-亞甲基雙丙烯酰胺、2-羥基-2-甲基苯丙酮以及去離子水的比例為(2-5)g：(200-400)μL：(0.1-0.3)g：(60-100)mg：(10-30)mL；
所述連續(xù)相中，聚異丁烯雙丁二酰亞胺、2-羥基-2-甲基苯丙酮以及正十二烷的比例為(1-2)g：(0.2-0.5)g：(20-40)g。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述金屬共價(jià)聚合物微球的制備方法如下
將吡啶-2,6-二甲醛、N-Boc-1,4-苯二胺、三氯化鐵、氯化鋅以及氯化銅加入到反應(yīng)器中，充分?jǐn)嚢韬蠹尤攵趿h(huán)、1,3,5-三甲基苯以及三氟乙酸，混勻后將反應(yīng)器置于液氮中冷凍并抽真空10-30min，室溫下解凍后，放入110-120℃烘箱中加熱24-30h，冷卻至室溫后離心，反復(fù)洗滌后烘干即可。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述吡啶-2,6-二甲醛、N-Boc-1,4-苯二胺、三氯化鐵、氯化鋅、氯化銅、二氧六環(huán)、1,3,5-三甲基苯以及三氟乙酸的比例為(50-70)mg：(80-100)mg：(30-40)mg：(10-20)mg：(20-30)mg：(4-10)mL：(4-10)mL：(0.5-1.3)mL。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明中，通過將餐廚垃圾與配制的復(fù)合污泥一起投入到厭氧消化系統(tǒng)中進(jìn)行厭氧消化，充分利用復(fù)合污泥中易降解有機(jī)物反硝化，同時(shí)復(fù)合污泥中的復(fù)合填料對厭氧氨氧菌具有很好的持留作用，可以有效的促進(jìn)厭氧氨氧菌的繁殖，從而加快總氮去除率，而且復(fù)合填料的多孔結(jié)構(gòu)可以對毒性物質(zhì)具有很好的吸附作用，并且可以將毒性物質(zhì)限固在復(fù)合填料中，減少毒性物質(zhì)的脫附，為后續(xù)好氧生物處理單元提供理想的上清液進(jìn)水，從而緩解后續(xù)處理工藝的壓力。
本發(fā)明中，以纖維素和制備的復(fù)合微顆粒作為原料，通過超臨界干燥技術(shù)制孔，從而得到具有多孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合填料，該復(fù)合填料具有高空隙率和高比表面積的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為厭氧氨氧菌提供了充足的容納空間，并且含有的蛋白酶可以促進(jìn)厭氧氨氧菌的粘附，提高厭氧氨氧菌在復(fù)合填料中的附著率，從而實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧菌持留率的提升；并且復(fù)合填料的多孔結(jié)構(gòu)對毒性物質(zhì)具有強(qiáng)吸附作用，而且復(fù)合填料中的纖維素相互交聯(lián)構(gòu)建形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可以對吸附的毒性物質(zhì)起到限固作用，抑制了毒性物質(zhì)的流動，從而實(shí)現(xiàn)減少毒性物質(zhì)脫附的技術(shù)效果。
本發(fā)明中的復(fù)合微顆粒，以含有丙烯酰胺與丙烯酸單體的W/O乳液為模板，制得聚丙烯酰胺-共聚-丙烯酸水凝膠微顆粒，將該微顆粒與金屬共價(jià)聚合物微球共混后，再由原位放生物礦法在微顆粒上原物生長負(fù)載酶的納米顆粒，從而得到復(fù)合微顆粒，其中，微顆粒具有的微孔結(jié)構(gòu)可以對蛋白酶分子的空間結(jié)構(gòu)起到良好的保護(hù)作用，可有效維持酶的活性，提升其穩(wěn)定性；金屬共價(jià)聚合物微球，以吡啶-2,6-二甲醛和N-Boc-1,4-苯二胺作為反應(yīng)原料，利用金屬離子介導(dǎo)的席夫堿反應(yīng)制得，其中摻雜的三價(jià)的鐵離子可以維持較高的氧化還原電位，從而有助于增強(qiáng)厭氧氨氧菌的活性，促進(jìn)厭氧氨氧菌的生長速度，從而實(shí)現(xiàn)更高的總氮去除率；摻雜的二價(jià)的銅離子和鋅離子可以對厭氧氨氧菌產(chǎn)生刺激作用，從而提高厭氧氨氧菌的活性，從而進(jìn)一步提高脫氮效能，實(shí)現(xiàn)總氮去除率的提高。
（發(fā)明人：趙立軍;徐善文）
