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餐厨垃圾乳酸发酵生产废水反硝化碳源方法

摘要

一种餐厨垃圾乳酸发酵生产废水反硝化碳源的方法,属于固体废物资源化处理技术领域。本发明将餐厨垃圾作为原料,经分拣除杂后,控制固液比磨碎制浆分质分相处理,以及加热回收废弃油脂后,剩余垃圾浆料注入厌氧发酵罐进行批次乳酸发酵,发酵结束后经固液分离,含乳酸上清液可直接用作污水反硝化阶段的液态碳源,实现良好的生物脱氮效果,含氮残渣可收集回用,实现全资源化。本发明直接利用餐厨垃圾进行高效开放式乳酸发酵,充分利用餐厨垃圾中土著微生物菌群实现底物水解并高效地定向转化为乳酸,无需添加外源营养以及工业酶制剂,工艺简单生产成本低,实现餐厨垃圾资源化利用的同时,为污水处理厂反硝化段提供廉价碳源,提高生物脱氮效率。

权利要求书

1.一种餐厨垃圾乳酸发酵生产废水反硝化碳源的方法,其特征在于:以餐厨垃圾为原料,利用其中土著微生物菌群实现开放式定向乳酸发酵,制取污水反硝化外加液体碳源,具体步骤如下:

(1)餐厨垃圾经分拣除杂去除不易发酵的部分,加水调节固液比(w/v)1:3~2:1,随后破碎制粗磨浆;

(2)分质分相预处理,将垃圾粗磨浆经滤网过滤,通过的餐厨垃圾浆料用于后续发酵,截留餐厨垃圾滤渣富含蛋白质,可收集回用;

所述分质分相预处理条件是,过滤筛网孔径为1~3mm,餐厨垃圾中淀粉、葡萄糖碳源底物将流向过滤浆料中,餐厨垃圾中蛋白质颗粒富集截留到滤渣中,减少餐厨垃圾自身氮源在后续乳酸发酵中的积累,影响脱氮效果;

(3)餐厨垃圾浆料注入蒸煮罐,加热温度60℃~80℃,加热时长45~75min,将餐厨垃圾内部凝结脂肪溶出,与表面浮油一起经三相分离器提取回收餐厨垃圾粗油脂;

(4)经提油后,剩余全部垃圾浆料注入批次乳酸发酵罐,将已完成富集驯化的餐厨垃圾乳酸复合菌扩培反应器中料浆作为接种物,按照10%~25%(v/v)的比例接种至批次发酵罐中,调节初始pH值6.5~7.2,维持发酵温度35℃~45℃,密封厌氧条件下搅拌,开放式发酵4~8d;

所述餐厨垃圾乳酸复合菌扩培反应器的启动,采用未经蒸煮提油的餐厨垃圾浆料为基质,设置连续进料或半连续进料模式进行培养,启动调节进料COD浓度50000~150000mg/L,稀释速率控制0.021~0.042h-1,连续监测并实时调控发酵pH值5.5~6.8之间,维持发酵温度37℃~43℃,反应器启动后连续监测出料中乳酸浓度,待数值趋于稳定反应器运行平稳,即餐厨垃圾土著产乳酸微生物菌群驯化与富集完成;

(5)批次乳酸发酵结束后的浆料在3000~7000rpm下离心10~30min,或采用压滤的方式,进行固液分离,上清液可直接用作污水处理反硝化段外加液体碳源,其主要碳源成分以乳酸为主,另外包含乙酸、丙酸、丁酸挥发性有机酸,分离后剩余固渣含乳酸菌体及蛋白质,收集回用;

(6)该液体碳源投加至污水处理的进水段或反硝化段,以及地下水硝酸盐去除过程中,混合均匀调节COD/TN为7~13,可实现良好反硝化脱氮效果。

2.根据权利要求1所述的餐厨垃圾乳酸发酵生产反硝化碳源的方法,其特征在于,所述步骤(1)餐厨垃圾为市政集中分离收集的餐饮剩余物,以及食品加工过程中产生的含淀粉废物,包括生面粉浆、土豆淀粉加工业的淀粉残渣以及玉米、木薯粮食产品或其加工剩余物。

3.根据权利要求1所述的餐厨垃圾乳酸发酵生产废水反硝化碳源的方法,其特征在于,所述步骤(2)与步骤(5)过程分别产生的含氮滤渣与含氮固渣,两者混合的蛋白质含量达20%~45%(w/w,干基),用于蚯蚓、蝇类、黑水虻、黄粉虫生物转化生产昆虫体蛋白饲料的合成氮源。