公布日：2023.03.28
申请日：2022.11.29
分类号：C02F11/04(2006.01)I
摘要
本发明涉及餐厨垃圾处理技术领域，具体涉及一种餐厨垃圾厌氧消化沼液厌氧氨氧化脱氮的方法，将复合填料与污泥混匀后与餐厨垃圾一起投入厌氧消化系统中，将消化后的污泥沼液脱水后取上清液，并进入好氧生物处理单元，好氧生物处理单元出水作为进料污泥的稀释液，所述稀释液将厌氧消化系统的进料污泥稀释，之后稀释后的进料污泥进入厌氧消化系统，实现反硝化，将硝态氮转化为氮气。本发明中使用的复合填料对厌氧氨氧菌具有很好的持留作用，可以有效的促进厌氧氨氧菌的繁殖，从而加快总氮去除率，而且复合填料的多孔结构可以对毒性物质具有很好的吸附作用，为后续好氧生物处理单元提供理想的上清液进水，从而缓解后续处理工艺的压力。
权利要求书
1.一种餐厨垃圾厌氧消化沼液厌氧氨氧化脱氮的方法，其特征在于，具体方法如下：将污泥总质量5-10％的复合填料与污泥混匀，得到含固率为12-16％的混合污泥，然后按照质量比为1：(1-3)，将混合污泥与餐厨垃圾一起投入35-37℃的厌氧消化系统中，将消化后的污泥沼液脱水后取上清液，并进入好氧生物处理单元，将其中的氨氮转化为硝态氮，好氧生物处理单元出水作为厌氧消化系统处理后的新污泥的稀释液，所述稀释液将厌氧消化系统处理后的新污泥稀释至含固率12-16％，之后稀释后厌氧消化系统处理后的新污泥进入厌氧消化系统，实现反硝化，将硝态氮转化为氮气；所述复合填料的制备方法如下：1)将微颗粒和金属共价聚合物微球加入到含有六水合硝酸锌以及lgA蛋白酶的去离子水中，震荡10-30min后加入2-甲基咪唑水溶液中，并在10-15℃下震荡反应10-30min，待反应结束后，将产物用去离子水反复洗涤后烘干，得到复合微颗粒；2)在100-120℃氮气气氛下，将烘干后的纤维素粉末搅拌分散在N，N-二甲基甲酰胺中得到纤维素分散体，再加入加热熔化的氯化1-丁基-3-甲基咪唑鎓，充分搅拌后形成纤维素溶液；3)将2-5g纤维素溶液以1：(8-9)的体积比倒入含4-6wt％混合表面活性剂的环己烷溶液中，在室温下，加入0.5-1.0g复合微颗粒并搅拌30-50min形成油包油乳液体系，将乳液倒入体积比为(1.0-1.3)：1的乙醇水溶液中，老化12-15h，经乙醇-水混合溶液反复洗涤后离心收集产物，烘干后得到复合填料；所述微颗粒的制备方法如下：将丙烯酰胺、丙烯酸、N，N，-亚甲基双丙烯酰胺以及2-羟基-2-甲基苯丙酮加入到去离子水中，充分搅拌后得到分散相，将聚异丁烯双丁二酰亚胺、2-羟基-2-甲基苯丙酮以及正十二烷充分搅拌后得到连续相，将分散相以20-30μL/min的流速注入到连续相中，并在紫外光下照射10-30min，将得到的产物反复清洗后烘干即可；所述金属共价聚合物微球的制备方法如下：将吡啶-2,6-二甲醛、N-Boc-1,4-苯二胺、三氯化铁、氯化锌以及氯化铜加入到反应器中，充分搅拌后加入二氧六环、1,3,5-三甲基苯以及三氟乙酸，混匀后将反应器置于液氮中冷冻并抽真空10-30min，室温下解冻后，放入110-120℃烘箱中加热24-30h，冷却至室温后离心，反复洗涤后烘干即可。
2.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾厌氧消化沼液厌氧氨氧化脱氮的方法，其特征在于，所述污泥选自污水处理厂的脱水污泥；所述好氧生物处理单元处理后的上清液直接回流至厌氧消化系统。
3.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾厌氧消化沼液厌氧氨氧化脱氮的方法，其特征在于，所述微颗粒、金属共价聚合物微球、六水合硝酸锌、lgA蛋白酶、去离子水、2-甲基咪唑水溶液的比例为(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-甲基咪唑水溶液的浓度为1.2-1.4mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾厌氧消化沼液厌氧氨氧化脱氮的方法，其特征在于，所述纤维素粉末、N，N-二甲基甲酰胺以及氯化1-丁基-3-甲基咪唑鎓的比例为(1-3)g：(10-20)mL：(15-30)g；所述搅拌分散的转速为400-600r/min。
5.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾厌氧消化沼液厌氧氨氧化脱氮的方法，其特征在于，所述混合表面活性剂由Hypermer1599和吐温-80按质量比(8-9)：(1-2)组成。
6.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾厌氧消化沼液厌氧氨氧化脱氮的方法，其特征在于，所述分散相中，丙烯酰胺、丙烯酸、N，N，-亚甲基双丙烯酰胺、2-羟基-2-甲基苯丙酮以及去离子水的比例为(2-5)g：(200-400)μL：(0.1-0.3)g：(60-100)mg：(10-30)mL；所述连续相中，聚异丁烯双丁二酰亚胺、2-羟基-2-甲基苯丙酮以及正十二烷的比例为(1-2)g：(0.2-0.5)g：(20-40)g。
7.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾厌氧消化沼液厌氧氨氧化脱氮的方法，其特征在于，所述吡啶-2,6-二甲醛、N-Boc-1,4-苯二胺、三氯化铁、氯化锌、氯化铜、二氧六环、1,3,5-三甲基苯以及三氟乙酸的比例为(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。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种餐厨垃圾厌氧消化沼液厌氧氨氧化脱氮的方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种餐厨垃圾厌氧消化沼液厌氧氨氧化脱氮的方法，具体方法如下：
将污泥总质量5-10％的复合填料与污泥混匀，得到含固率为12-16％的混合污泥，然后按照质量比为1：(1-3)，将混合污泥与餐厨垃圾一起进入35-37℃的厌氧消化系统中，将消化后的污泥沼液脱水后取上清液，并进入好氧生物处理单元，将其中的氨氮转化为硝态氮，好氧生物处理单元出水作为厌氧消化系统处理后的新污泥的稀释液，所述稀释液将厌氧消化系统处理后的新污泥稀释至含固率12-16％，之后稀释后厌氧消化系统处理后的新污泥进入厌氧消化系统，实现反硝化，将硝态氮转化为氮气。
作为本发明的进一步优选方案，所述污泥选自污水处理厂的脱水污泥；
所述好氧生物处理单元处理后的上清液直接回流至厌氧消化系统。
作为本发明的进一步优选方案，所述复合填料的制备方法如下：
1)将微颗粒和金属共价聚合物微球加入到含有六水合硝酸锌以及lgA蛋白酶的去离子水中，震荡10-30min后加入2-甲基咪唑水溶液中，并在10-15℃下震荡反应10-30min，待反应结束后，将产物用去离子水反复洗涤后烘干，得到复合微颗粒；
2)在100-120℃氮气气氛下，将烘干后的纤维素粉末搅拌分散在N，N-二甲基甲酰胺中得到纤维素分散体，再加入加热熔化的氯化1-丁基-3-甲基咪唑鎓，充分搅拌后形成纤维素溶液；
3)将2-5g纤维素溶液以1：(8-9)的体积比倒入含4-6wt％混合表面活性剂的环己烷溶液中，在室温下，加入0.5-1.0g复合微颗粒并搅拌30-50min形成油包油乳液体系，将乳液倒入体积比为(1.0-1.3)：1的乙醇水溶液中，老化12-15h，经乙醇-水混合溶液反复洗涤后离心收集产物，烘干后得到复合填料。
作为本发明的进一步优选方案，所述微颗粒、金属共价聚合物微球、六水合硝酸锌、lgA蛋白酶、去离子水、2-甲基咪唑水溶液的比例为(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-甲基咪唑水溶液的浓度为1.2-1.4mol/L。
作为本发明的进一步优选方案，所述纤维素粉末、N，N-二甲基甲酰胺以及氯化1-丁基-3-甲基咪唑鎓的比例为(1-3)g：(10-20)mL：(15-30)g；
所述搅拌分散的转速为400-600r/min。
作为本发明的进一步优选方案，所述混合表面活性剂由Hypermer1599和吐温-80按质量比(8-9)：(1-2)组成。
作为本发明的进一步优选方案，所述微颗粒的制备方法如下：
将丙烯酰胺、丙烯酸、N，N，-亚甲基双丙烯酰胺以及2-羟基-2-甲基苯丙酮加入到去离子水中，充分搅拌后得到分散相，将聚异丁烯双丁二酰亚胺、2-羟基-2-甲基苯丙酮以及正十二烷充分搅拌后得到连续相，将分散相以20-30μL/min的流速注入到连续相中，并在紫外光下照射10-30min，将得到的产物反复清洗后烘干即可。
作为本发明的进一步优选方案，所述分散相中，丙烯酰胺、丙烯酸、N，N，-亚甲基双丙烯酰胺、2-羟基-2-甲基苯丙酮以及去离子水的比例为(2-5)g：(200-400)μL：(0.1-0.3)g：(60-100)mg：(10-30)mL；
所述连续相中，聚异丁烯双丁二酰亚胺、2-羟基-2-甲基苯丙酮以及正十二烷的比例为(1-2)g：(0.2-0.5)g：(20-40)g。
作为本发明的进一步优选方案，所述金属共价聚合物微球的制备方法如下
将吡啶-2,6-二甲醛、N-Boc-1,4-苯二胺、三氯化铁、氯化锌以及氯化铜加入到反应器中，充分搅拌后加入二氧六环、1,3,5-三甲基苯以及三氟乙酸，混匀后将反应器置于液氮中冷冻并抽真空10-30min，室温下解冻后，放入110-120℃烘箱中加热24-30h，冷却至室温后离心，反复洗涤后烘干即可。
作为本发明的进一步优选方案，所述吡啶-2,6-二甲醛、N-Boc-1,4-苯二胺、三氯化铁、氯化锌、氯化铜、二氧六环、1,3,5-三甲基苯以及三氟乙酸的比例为(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。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中，通过将餐厨垃圾与配制的复合污泥一起投入到厌氧消化系统中进行厌氧消化，充分利用复合污泥中易降解有机物反硝化，同时复合污泥中的复合填料对厌氧氨氧菌具有很好的持留作用，可以有效的促进厌氧氨氧菌的繁殖，从而加快总氮去除率，而且复合填料的多孔结构可以对毒性物质具有很好的吸附作用，并且可以将毒性物质限固在复合填料中，减少毒性物质的脱附，为后续好氧生物处理单元提供理想的上清液进水，从而缓解后续处理工艺的压力。
本发明中，以纤维素和制备的复合微颗粒作为原料，通过超临界干燥技术制孔，从而得到具有多孔结构的复合填料，该复合填料具有高空隙率和高比表面积的结构特点，为厌氧氨氧菌提供了充足的容纳空间，并且含有的蛋白酶可以促进厌氧氨氧菌的粘附，提高厌氧氨氧菌在复合填料中的附着率，从而实现厌氧氨氧菌持留率的提升；并且复合填料的多孔结构对毒性物质具有强吸附作用，而且复合填料中的纤维素相互交联构建形成网状结构，可以对吸附的毒性物质起到限固作用，抑制了毒性物质的流动，从而实现减少毒性物质脱附的技术效果。
本发明中的复合微颗粒，以含有丙烯酰胺与丙烯酸单体的W/O乳液为模板，制得聚丙烯酰胺-共聚-丙烯酸水凝胶微颗粒，将该微颗粒与金属共价聚合物微球共混后，再由原位放生物矿法在微颗粒上原物生长负载酶的纳米颗粒，从而得到复合微颗粒，其中，微颗粒具有的微孔结构可以对蛋白酶分子的空间结构起到良好的保护作用，可有效维持酶的活性，提升其稳定性；金属共价聚合物微球，以吡啶-2,6-二甲醛和N-Boc-1,4-苯二胺作为反应原料，利用金属离子介导的席夫碱反应制得，其中掺杂的三价的铁离子可以维持较高的氧化还原电位，从而有助于增强厌氧氨氧菌的活性，促进厌氧氨氧菌的生长速度，从而实现更高的总氮去除率；掺杂的二价的铜离子和锌离子可以对厌氧氨氧菌产生刺激作用，从而提高厌氧氨氧菌的活性，从而进一步提高脱氮效能，实现总氮去除率的提高。
（发明人：赵立军;徐善文）
