一种餐厨垃圾沼液的处理工艺的制作方法

1.本发明涉及环保技术领域，尤其涉及一种餐厨垃圾沼液的处理工艺。


背景技术：

2.餐厨沼液是餐厨垃圾经过厌氧发酵所产生的滤液，沼液中油脂、还原性有机物污染物、氨氮、悬浮颗粒物等物质含量较高，如果不加以处理将造成二次污染，尤其是沼液中的高含量油脂会对后续的生化处理及膜处理系统造成不利的影响，因此对其有效处理具有重要意义。
3.对沼液处理的方法可概括为资源化利用和达标处理两方面。沼液资源化利用主要方式是沼液还田，但存在农田消纳能力不足、冬季用量小、远距离运输成本高等利用时空不均和经济性问题；或者利用超滤、反渗透和各种膜反应器对沼液进行浓缩，回收氮、磷、钾等营养物质用作肥料。沼液达标处理是以好氧生物降解为核心工艺，通过降解有机物、脱氮除磷，实现水质达标排放。
4.相关技术中，对于沼液的脱氮处理常用的方法包括化学沉淀法、膜分离法，而化学沉淀法处理周期长，所用沉淀剂需求量大，还需要对生成的复合盐和沉淀进行二次处理，膜分离法本质只是将污染物氨氮进行转移，并没有实现污染物的降解，实际后续还是要进一步对氨氮进行处理。因此，需要提供一种净化程度高且无二次污染的餐厨垃圾沼液处理工艺。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本技术提供一种餐厨垃圾沼液的处理工艺，净化程度高、无二次污染。
6.为达到上述技术目的，本技术采用以下技术方案：
7.第一方面，本技术提供一种餐厨垃圾沼液的处理工艺，包括以下步骤：
8.s1.将餐厨垃圾沼液进行除渣、分层后，得到沼液废油脂以及含氮沼液；
9.s2.将含氮沼液进行微波电解，并过滤，得到无絮沼液；微波电解的阳极为铁铝电极，阴极为钛电极；
10.s3.利用γ-射线将无絮沼液进行辐照，得到硝化沼液；
11.s4.利用反硝化菌对硝化沼液进行反硝化脱氮处理，得到净化沼液。
12.优选的，还包括步骤s5.将沼液废油脂除水后，作为燃料存储；将净化沼液进行排放。
13.优选的，步骤s2中，微波电解的电流密度为100-120a/m2，微波电解的功率为100-200w。
14.优选的，步骤s3中，γ-射线由放射性同位素co
60
或者cs
137
衰变产生。
15.优选的，步骤s3中，γ-射线吸收剂量是5kgy-10kgy。
16.优选的，步骤s3中，还包括添加光催化剂。
17.优选的，步骤s3和步骤s4之间，还包括对硝化沼液进行稀释。
18.优选的，步骤s4中，反硝化菌为铁基质自养反硝化菌。
19.优选的，步骤s2中，铁铝电极中，铝的质量分数为1-2％。
20.优选的，步骤s4还包括，将净化沼液利用紫外线消毒。
21.本技术的有益效果如下：
22.本方案将含氮沼液和沼液废油脂分离处理，降低油脂在处理沼液过程中的阻碍；通过微波电解去除含氮沼液中的悬浮颗粒物以及部分还原性有机物污染物，一方面，可以起到净化沼液的作用，另一方面为后续辐照和反硝化处理降低难度，并为反硝化过程提供亚铁离子源；本方案利用γ-射线将无絮沼液中的氨氮及其他形态氮转换为硝酸态氮，而后再利用反硝化菌将硝酸态氮转化为氮气，达到彻底的除氮效果；同时，在辐照过程中也会去除部分还原性有机物污染物，最终使得处理的净化沼液达到可排放标准。
具体实施方式
23.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
24.本技术提供一种餐厨垃圾沼液的处理工艺，包括以下步骤：
25.s1.将餐厨垃圾沼液进行除渣、分层后，得到沼液废油脂以及含氮沼液；
26.s2.将含氮沼液进行微波电解，并过滤，得到无絮沼液；微波电解的阳极为铁铝电极，阴极为钛电极；
27.s3.利用γ-射线将无絮沼液进行辐照，得到硝化沼液；
28.s4.利用反硝化菌对硝化沼液进行反硝化脱氮处理，得到净化沼液。
29.优选的，步骤s2、s3处理时，沼液的ph值为9-11。
30.本方案将含氮沼液和沼液废油脂分离处理，降低油脂在处理沼液过程中的阻碍；通过微波电解去除含氮沼液中的悬浮颗粒物以及部分还原性有机物污染物，一方面，可以起到净化沼液的作用，另一方面为后续辐照和反硝化处理降低难度，并为反硝化过程提供亚铁离子源；本方案利用γ-射线将无絮沼液中的氨氮及其他形态氮转换为硝酸态氮，而后再利用反硝化菌将硝酸态氮转化为氮气，达到彻底的除氮效果；同时，在辐照过程中也会去除部分还原性有机物污染物，最终使得处理的净化沼液达到可排放标准。
31.步骤s2中，铁铝合金中金属铝在阳极过程中会失去电子变为铝离子；铝离子与含氮沼液中的氢氧根相结合，形成具有吸附能力的氢氧化铝，用于吸附含氮沼液的重金属元素和胶质污染物，并凝聚形成絮凝物，经过滤之后，则可实现去除含氮沼液中悬浮颗粒物及重金属的污染；而铁铝合金中金属铁在阳极过程中会失去电子变为亚铁离子，为后续步骤s4的反硝化过程提供亚铁离子源；再者，若污水中颗粒状污染物过多，会降低γ-射线辐照的穿透性，从而影响去除污染物的效率，因此，步骤s2的微波电解为步骤s3的γ-射线辐照去除污染物降低了实施难度，提高了氨氮的转换效率；
32.步骤s3中，γ-射线进行电离辐照的装置或设备属于本领域公知的；γ-射线辐照废水时会产生大量的eaq(水合电子)、h和oh等自由基，这些粒子活性极强，可引发链式反应，水分子受到辐照后，γ辐照主要使沼液中的难生物降解的大分子有机物质降解为易生物降解的小分子物质，达到去除污染物、净化水体的效果；同时，在ph在碱性时，氨氮主要以
一水合氨形态存在，会被辐照产生的羟基自由基氧化成硝酸盐类物质，为步骤s4的反硝化提供条件。
33.在一些实施例中，还包括步骤s5.将沼液废油脂除水后，作为燃料存储；将净化沼液进行排放。排放之前对净化沼液进行检测，是否达到可排放标准《城市污水处理厂污水综合排放标准》；沼液废油脂除水的方法可以通过加入商用的吸水剂如无水硫酸钠而实现。
34.在一些实施例中，步骤s2中，微波电解的电流密度为100-120a/m2，微波电解的功率为100-200w；
35.在一些实施例中，步骤s3中，γ-射线由放射性同位素co
60
或者cs
137
衰变产生。
36.在一些实施例中，步骤s3中，γ-射线吸收剂量是5kgy-10kgy，剂量太高，会有残留辐射的风险，不利于后续反硝化菌的反硝化，剂量太低，则达不到将氨氮转为硝酸态氮的作用。
37.在一些实施例中，步骤s3中，还包括添加光催化剂；tio2促进溶液中活性氧化性粒子，特别是
·
oh的生成，从而导致氨氮和有机物被降解，纳米tio2对辐照降解沼液中的氨氮和降低还原性有机物污染物有一定的增强效应，同时也可以降低γ-射线吸收剂量。
38.在一些实施例中，步骤s3和步骤s4之间，还包括对硝化沼液进行稀释，为反硝化菌提供一个低浓度硝酸盐的环境，以提高反硝化菌的效率。
39.本方案中，反硝化菌包括但不限于反硝化杆菌、斯氏杆菌、萤气极毛杆菌，其用于将硝酸态氮转换为氮气，以活菌数量计，对应每升餐厨垃圾沼液，反硝化菌的使用量大于等于100亿个；优选的，步骤s4中，反硝化菌为铁基质自养反硝化菌，铁基质自养反硝化菌可在厌氧条件下，以亚铁离子作为电子供体，以硝酸态氮作为电子受体，利用氧化还原反应释放的能量进行自养代谢，释放氮气，达到脱氮的目的，同时在反应过程中也消耗了碱度，简化了排放前对酸碱度进行调节的步骤；本方案中的铁基质自养反硝化菌为商用产品，本方案中的购于中国典型培养物保藏中心(武汉大学保藏中心)保藏号为cctcc no:m2013108的微杆菌；在一些实施例中，铁基质自养反硝化菌也可根据现有公开技术《自养反硝化细菌去除地下水硝酸盐的试验研究》相关步骤驯化而得到。
40.在一些实施例中，步骤s2中，铁铝电极中，铝的质量分数为1-2％，铝的含量过低，导致絮凝效果较差；铝含量过高，则会降低亚铁离子的溶出，不利于步骤s4的反硝化过程。
41.在一些实施例中，步骤s4还包括，将净化沼液利用紫外光消毒，经过反硝化处理后，会残留部分反硝化菌，利用紫外光进行杀菌可进一步提高沼液的净化程度。
42.以下通过具体实施例对本方案进行进一步说明。
43.实施例1
44.一种餐厨垃圾沼液的处理工艺，包括以下步骤：
45.s1.取50l的餐厨垃圾沼液进行过滤，去除餐厨垃圾沼液中的较大悬浮物，而后静置3h，进行分层，上层为沼液废油脂，下层为含氮沼液，利用管道泵将上层沼液废油脂进行抽除分离；
46.s2.将含氮沼液置于微波电解池中，在微波电解池中放置阴极电极和阳极电极，其中，阳极为铝含量为1-2％的铁铝电极，阴极为钛电极，设置微波电解的电流密度为100-120a/m2，微波电解的功率为100-200w，接通电源，开始微波电解5min，而后过滤，得到无絮沼液；
47.s3.在无絮沼液中投入2g纳米二氧化钛作为光催化剂，再放置在γ射线源附近，进行电离辐照处理，得到硝化沼液；γ-射线由放射性同位素co
60
或者cs
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衰变产生；γ-射线吸收剂量是5kgy；
48.s4.将硝化沼液稀释5倍，在无氧条件下，将足量的铁基质自养反硝化菌加入至稀释的硝化沼液中，进行反硝化脱氮处理72h，过滤，得到净化沼液，将净化沼液置于紫外光下消毒。
49.s5.将沼液废油脂除水后，作为燃料存储；将净化沼液进行排放。
50.实施例2
51.一种餐厨垃圾沼液的处理工艺，包括以下步骤：
52.s1.取50l的餐厨垃圾沼液进行过滤，去除餐厨垃圾沼液中的较大悬浮物，而后静置3h，进行分层，上层为沼液废油脂，下层为含氮沼液，利用管道泵将上层沼液废油脂进行抽除分离；
53.s2.将含氮沼液置于微波电解池中，在微波电解池中放置阴极电极和阳极电极，其中，阳极为铝含量为2％的铁铝电极，阴极为钛电极，设置微波电解的电流密度为120a/m2，微波电解的功率为100w，接通电源，开始微波电解5min，而后过滤，得到无絮沼液；
54.s3.将无絮沼液放置在γ射线源附近，进行电离辐照处理，得到硝化沼液；γ-射线由放射性同位素co
60
衰变产生；γ-射线吸收剂量是10kgy；
55.s4.将硝化沼液稀释5倍，在无氧条件下，将足量的铁基质自养反硝化菌加入至稀释的硝化沼液中，进行反硝化脱氮处理72h，过滤，得到净化沼液，将净化沼液置于紫外光下消毒。
56.s5.将沼液废油脂除水后，作为燃料存储；将净化沼液进行排放。
57.实施例3
58.一种餐厨垃圾沼液的处理工艺，包括以下步骤：
59.s1.取50l的餐厨垃圾沼液进行过滤，去除餐厨垃圾沼液中的较大悬浮物，而后静置3h，进行分层，上层为沼液废油脂，下层为含氮沼液，利用管道泵将上层沼液废油脂进行抽除分离；
60.s2.将含氮沼液置于微波电解池中，在微波电解池中放置阴极电极和阳极电极，其中，阳极为铝含量为1％的铁铝电极，阴极为钛电极，设置微波电解的电流密度为100a/m2，微波电解的功率为200w，接通电源，开始微波电解5min，而后过滤，得到无絮沼液；
61.s3.在无絮沼液中投入纳米二氧化钛作为光催化剂，再放置在γ射线源附近，进行电离辐照处理，得到硝化沼液；γ-射线由放射性同位素co
60
或者cs
137
衰变产生；γ-射线吸收剂量是10kgy；
62.s4.将硝化沼液原液，在无氧条件下，将足量的铁基质自养反硝化菌加入至稀释的硝化沼液中，进行反硝化脱氮处理72h，过滤，得到净化沼液，将净化沼液置于紫外光下消毒。
63.s5.将沼液废油脂除水后，作为燃料存储；将净化沼液进行排放。
64.对比例1
65.一种餐厨垃圾沼液的处理工艺，其他步骤与实施例1相同，所不同的是，不包括步骤s2。
66.对比例2
67.一种餐厨垃圾沼液的处理工艺，其他步骤与实施例1相同，所不同的是，将步骤s3替换为在无絮沼液中投入硝化菌，进行硝化反应。
68.评价测试
69.以初始的餐厨垃圾沼液为对照，测量实施例1-3及对比例1-2中净化沼液的氨氮浓度、硝酸态氮浓度、codcr(用于表征还原性有机物污染物浓度)；具体的，氨氮浓度的测量：使用苯酚-次氯酸钠显色法，然后使用uv-2550紫外分光光度计(日本岛津仪器有限公司)对溶液测量分析，于625nm处进行比色测量氨氮浓度；硝酸态氮浓度的测量：氨基磺酸显色紫外分光法；codcr测试：采用重铬酸钾法，使用drb-200快速消解仪进行消解，并使用对应的dr-3900cod测定仪进行codcr的测定；结果如表1所示。
70.表1测试结果
[0071][0072]
由表1可知，实施例2未使用光催化剂且其辐射吸收剂量相对于实施例1提高，但其氨氮浓度、硝态氮浓度、codcr均较实施例1高，说明光催化剂与γ-射线辐照有协同增强的作用；对比例1未经微波电解而直接进行γ-射线辐照，与实施例1相比，其净化能力较差，说明微波电解有利于脱氮，对比例2将γ-射线替换为硝化菌的硝化步骤，但其净化效果低于实施例1，说明本方案的净化程度高，其原因在于，γ-射线将氨氮转换为硝酸氮相较于硝化菌而言，对沼液的浓度、杂质环境要求较低，转化率高。
[0073]
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种餐厨垃圾沼液的处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：s1.将餐厨垃圾沼液进行除渣、分层后，得到沼液废油脂以及含氮沼液；s2.将所述含氮沼液进行微波电解，并过滤，得到无絮沼液；所述微波电解的阳极为铁铝电极，阴极为钛电极；s3.利用γ-射线将所述无絮沼液进行辐照，得到硝化沼液；s4.利用反硝化菌对所述硝化沼液进行反硝化脱氮处理，得到净化沼液。2.根据权利要求1所述的餐厨垃圾沼液的处理工艺，其特征在于，还包括步骤s5.将所述沼液废油脂除水后，作为燃料存储；将所述净化沼液进行排放。3.根据权利要求1所述的餐厨垃圾沼液的处理工艺，其特征在于，步骤s2中，所述微波电解的电流密度为100-120a/m2，微波电解的功率为100-200w。4.根据权利要求1所述的餐厨垃圾沼液的处理工艺，其特征在于，步骤s3中，所述γ-射线由放射性同位素co
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或者cs
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衰变产生。5.根据权利要求1所述的餐厨垃圾沼液的处理工艺，其特征在于，步骤s3中，所述γ-射线吸收剂量是5kgy-10kgy。6.根据权利要求1所述的餐厨垃圾沼液的处理工艺，其特征在于，步骤s3中，还包括添加光催化剂。7.根据权利要求1所述的餐厨垃圾沼液的处理工艺，其特征在于，步骤s3和步骤s4之间，还包括对所述硝化沼液进行稀释。8.根据权利要求1所述的餐厨垃圾沼液的处理工艺，其特征在于，步骤s4中，所述反硝化菌为铁基质自养反硝化菌。9.根据权利要求1所述的餐厨垃圾沼液的处理工艺，其特征在于，步骤s2中，所述铁铝电极中，铝的质量分数为1-2％。10.根据权利要求1所述的餐厨垃圾沼液的处理工艺，其特征在于，步骤s4还包括，将所述净化沼液利用紫外线消毒。

技术总结
本发明公开一种餐厨垃圾沼液的处理工艺，包括以下步骤：S1.将餐厨垃圾沼液进行除渣、分层后，得到沼液废油脂以及含氮沼液；S2.将含氮沼液进行微波电解，并过滤，得到无絮沼液；微波电解的阳极为铁铝电极，阴极为钛电极；S3.利用γ-射线将无絮沼液进行辐照，得到硝化沼液；S4.利用反硝化菌对硝化沼液进行反硝化脱氮处理，得到净化沼液；净化程度高、无二次污染。无二次污染。


技术研发人员：金国承 邓金华 李霞 邓天成 刘若兰 黄莹
受保护的技术使用者：武汉碳环生态有限公司
技术研发日：2023.06.06
技术公布日：2023/8/6