[发明专利]氧化还原介体调控有机废物定向发酵产乙酸耦合低温反硝化脱氮的方法

摘要

本发明公开氧化还原介体调控有机废物定向发酵产乙酸耦合低温反硝化脱氮的方法。该方法利用氧化还原介体(RM)传递电子的作用，催化有机物定向、快速发酵产乙酸；此外，氧化还原介体也能作为电子传递体加速高效电子供体(乙酸)向电子受体(硝态氮)的转移，提高反硝化速率和碳源利用率,有效解决冬季低温条件下低碳氮比城镇污水反硝化效能不足的问题。针对发酵过程中可能会产生部分氨氮和过量有机物造成出水COD超标等问题，本发明在反硝化后设置好氧—缺氧过程，提高氧利用率和硝化速率，确保出水COD和TN达标排放。

主权项

氧化还原介体调控有机废物定向发酵产乙酸耦合低温反硝化脱氮的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤(1)、利用氧化还原介体对有机物进行水解、发酵厌氧预处理，定向发酵产乙酸；所述的有机物包括污水厂二沉污泥、初沉污泥、有机废水、植物秸秆等生物质中的一种或多种，当为多种混合时，比例为任意比；有机物浓度分为低浓度范围(TCOD<1000mg·L‑1)，中等浓度范围(1000≤TCOD≤5000mg·L‑1)和高浓度范围(TCOD>5000mg·L‑1)；所述的氧化还原介体为醌基型、黄素型、腐植酸等溶解性氧化还原介体中的一种或多种，当为多种时，比例为任意比；当发酵预处理体系中有机物为低浓度范围时，氧化还原介体的浓度为0.1～1mg/L；当发酵预处理体系中有机物为中等浓度范围时，氧化还原介体的浓度1～3mg/L；当发酵预处理体系中有机物为高浓度范围时，氧化还原介体的浓度3～20mg/L；所述的定向发酵产乙酸为厌氧体系，控制条件如下：接种污泥为厌氧污泥，可取自污水处理厂/站厌氧池，接种浓度为0.5～10g/L；pH值为5.5～7.0，HRT视发酵预处理体系中有机物浓度(以TCOD计)而定，当有机物为低浓度范围时HRT为2～12h，当有机物为中等浓度范围时HRT为12～48h，当有机物为高浓度范围时HRT为48～96h；体系采用机械搅拌，搅拌平均速度梯度G值为20～200S‑1；步骤(2)、发酵体系混合液进行固液分离，获得富含乙酸同时含有氧化还原介体的发酵上清液；步骤(3)、根据进水总氮和COD浓度，将步骤(2)获得的发酵上清液按进水COD/TN＝4～8加入到生物脱氮系统，进行前缺氧反硝化；所述的生物脱氮系统中,进水TN为30～150mg·L‑1，污泥浓度为3～5g·MLVSS·L‑1，SRT为5～40d，低温运行温度8～15℃，可以采用连续流或序批式运行方式；所述的前缺氧反硝化体系溶解氧浓度DO<0.5mg·L‑1,投加步骤(2)获得的发酵上清液后，反硝化体系HRT缩短为原来的60～80％，反硝化效能(硝态氮去除率)提高20％以上，在降低原有反硝化体系有效容积的基础上确保反硝化效能；步骤(4)、步骤(3)出水进行好氧氧化，控制残余COD和氨氮含量；所述的好氧氧化体系，采用PLC反馈控制溶解氧浓度1.0≤DO≤2.0mg·L‑1,HRT为0.5～10h；在好氧氧化过程中，系统种含有的氧化还原介体可提高低温条件下的硝化速率，降低DO消耗量，出水氨氮低于1mg·L‑1；步骤(5)、步骤(4)出水进行后缺氧反硝化，确保出水总氮达标排放；所述的后缺氧反硝化体系，HRT为1～10h，主要去除步骤(4)产生的硝态氮，实现冬季低温条件下最终出水总氮一级A达标排放。