本技术涉及污水处理领域,介绍了一种将餐厨垃圾转化为乳酸型脱氮碳源的方法及其应用。该方法利用餐厨垃圾作为原料,结合土著菌群和外源产乳酸菌进行生物转化,制备出可用于污水处理的乳酸型脱氮碳源。
背景技术
全世界的餐厨垃圾产量巨大,且逐年攀升,据联合国粮食及农业组织(Food andAgriculture Organization(FAO)of the United Nations)预测,到2025年,全球将产生约22亿吨的餐厨垃圾。在我国,餐厨垃圾约占生活垃圾总量的50%,处于主导地位。虽然近年来我国垃圾分类制度的推行使得餐厨垃圾被集中收集处理,但面对大量组分及特性复杂的餐厨垃圾,合理的深度高价值处置利用仍然是亟待解决的困难和挑战。
餐厨垃圾的组分复杂,具有高含水率、高有机质含量、高盐分、高油脂、易生物降解、携带病原微生物、易腐烂变质从而滋生蚊蝇产生难闻气味等特点。传统的餐厨垃圾处理方法有焚烧和填埋。焚烧法减量程度高,但由于餐厨垃圾热值低,致使焚烧耗能大,且会产生如二噁英等有害物造成二次污染。卫生填埋是最简单的处理方法,处理量大,成本低,但过量的土地占用、难以处理的渗滤液与大量温室气体的产生令人失望。目前我国处理餐厨垃圾最主要的方式是利用厌氧消化生成以甲烷为主要成分的沼气,通过燃烧实现原位热量循环供给,其主要缺陷为剩余的沼渣沼液处理困难。此外,利用微生物转化餐厨垃圾以获取特定化学品的研究也越来越多,如乙醇、乳酸和挥发性有机酸等等。但需要投入大量的时间及纯化成本,以从复杂且低浓度的发酵液中提取目标产物,生产周期长且可控性差,市场竞争力远低于直接化学合成。因此,需要从餐厨垃圾本身特性出发,开发一条高度可控的经济环保型资源化途径。
城镇及农村污水是水体氮负荷的重要来源,为避免向自然水体中排放过多的氮从而导致富营养化问题,污水处理厂出水中含氮污染物的排放标准日趋严苛。然而,我国城镇及农村污水普遍具有低COD/TN的问题,活性污泥中的微生物无法获取充足的碳源来支撑其完成反硝化进程,使得污水处理厂难以通过现行的生物脱氮技术取得理想的污水处理效果。一个简单的解决办法是添加外部碳源来弥补进水中较低的COD值,目前常用的外部碳源有糖类、甲醇和乙酸钠。其中糖类如葡萄糖,添加量难以控制,且会导致污泥剧烈膨胀,产生额外的污泥处置费用;甲醇则具有一定的生物毒性,运输使用也存在安全隐患;乙酸钠效果虽好,但成本过于高昂。因此,需要寻找一种价格低廉,脱氮效率高且稳定的外加碳源。
与污泥水解上清液类似,餐厨垃圾也可以通过水解酸化生成含多种挥发性有机酸(VFA)的液体作为脱氮外加碳源,但其发酵周期长且产物组成难以控制,脱氮效果不稳定。因此,开发以餐厨垃圾为底物,获得廉价、高效且稳定的污水反硝化液体碳源具有重要的现实意义。
实现思路