用于厨余垃圾高含固厌氧消化液的短流程脱氮架构及方法与流程

本发明涉及厌氧消化液处理，具体而言，涉及一种用于厨余垃圾高含固厌氧消化液的短流程脱氮架构及方法。

背景技术：

1、目前，随着垃圾高质量应用的持续推进，餐厨厨余垃圾的资源化利用正成为行业内备受关注的焦点议题。当下，厌氧发酵产沽的资源化路径已在业内占据主流地位，但随之而来的厌氧消化液处理难题也一定程度阻碍了行业发展。现有技术中，针对厨余垃圾厌氧消化液处理仍至少存在技术缺陷如下：

2、其一，消化液杂质含量高。餐厨浆液中含有大量1mm以上粒径的杂质，包括塑料碎渣、辣椒皮、花椒籽等。这些杂质无法在生化反应过程中得到降解，如果大量进入污水系统，将对污水暴气设备、换热设备、超滤设备等造成堵塞，影响系统稳定运行。因此，传统工艺中需要对消化液进行脱水、气浮等复杂的预处理工序，以便适应污水处理系统对物料的要求。

3、其二，絮凝剂消耗高。由于厌氧消化液中菌体表面电荷特性及不均匀分布，使得其对絮凝剂的选择较为严格，而且厌氧菌易分泌大量胞外聚合物，导致菌体与絮凝剂结合难度增加，絮凝效果不佳。据统计，部分地区消化液絮凝脱水药剂消耗量大致为1.0~1.2kg/m³，单位处理成本达到35~42元/m³，南方城市因餐厨浆液含固率低脱水环节药剂成本为23~31元/m³，整体成本高。

4、其三，碳源消耗量高。厌氧消化过程有机物过量消耗，导致反硝化所需碳源严重不足，需额外投加乙酸钠、甲醇等外源碳源，碳源投加量达6~10kg/³，进一步显著增加运行费用并造成能源浪费，吨水碳源投加成本达12~20元。

5、其四，工艺复杂且环境不友好。传统认知中高含固消化液一般需经过絮凝脱水、气浮、过滤的预处理过程，才能进入后续的生物脱氮体系，工艺流程复杂；同时消化液中易挥发出氨氮、硫化氢等恶臭气体，导致预处理环节控臭难度大，直接影响了对应园区环境及操作人员的工作体验。

技术实现思路

1、为此，本发明提供了一种用于厨余垃圾高含固厌氧消化液的短流程脱氮架构及方法，以解决现有技术中针对厨余垃圾厌氧消化液处理过程存在的能耗高、药剂消耗量大以及控臭难度较高的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种用于厨余垃圾高含固厌氧消化液的短流程脱氮架构，包括：

4、预处理设备，能够实现消化液预处理工序；

5、短流程脱氮反应器，包括相连通设置的第一缺氧区和第一好氧区，所述第一缺氧区与所述预处理设备的输出端部之间接通相连设置；

6、脱水单元，输入端部与所述第一好氧区之间接通相连设置；

7、深度脱氮反应器，包括相连通设置的第二缺氧区和第二好氧区，所述第二缺氧区与所述脱水单元的输出端部之间接通相连设置；

8、曝气设备，分别与所述短流程脱氮反应器的第一好氧区和所述深度脱氮反应器的第二好氧区接通相连设置，以提供及调控生物反应所需氧气；

9、超滤设备，输入端部与所述第二好氧区之间接通相连设置。

10、在上述技术方案的基础上，对本发明做如下进一步说明：

11、作为本发明的进一步方案，

12、所述预处理设备设置有进料口、滤液口和泥渣口；

13、所述进料口接通设置有进料管道；

14、所述脱水单元依次相连设置有污泥暂存池和污泥脱水机；

15、所述滤液口与所述短流程脱氮反应器的第一缺氧区相连接，所述泥渣口与所述脱水单元的污泥暂存池相连接；

16、所述短流程脱氮反应器对应于所述第一缺氧区内部还设置有出料泵，所述出料泵经管路连通至所述污泥暂存池，以将所述第一缺氧区及所述第一好氧区处理后的混合物回送至所述脱水单元的污泥暂存池。

17、作为本发明的进一步方案，

18、所述第一缺氧区与所述第一好氧区通过第一底部通道接通相连设置；

19、所述短流程脱氮反应器对应所述第一好氧区至所述第一缺氧区还设置有独立管路及位于独立管路的循环回流泵，以将所述第一好氧区硝化后的硝态混合液继续回流至所述第一缺氧区进行循环反应。

20、作为本发明的进一步方案，

21、所述第二缺氧区与所述污泥脱水机之间接通相连设置；

22、且所述第二缺氧区和所述第二好氧区经第二底部通道接通相连设置；

23、所述深度脱氮反应器的第二缺氧区连通设置碳源投加组件，以通过所述碳源投加组件实现为脱氮过程补充有机底物；

24、所述超滤设备分别具有超滤入料口、超滤浓液口和超滤清液口；

25、所述超滤入料口与所述深度脱氮反应器的第二好氧区连接；

26、所述超滤设备浓液口连接至所述短流程脱氮反应器的第一缺氧区和/或所述深度脱氮反应器的第二缺氧区。

27、一种根据所述的用于厨余垃圾高含固厌氧消化液的短流程脱氮架构的短流程脱氮方法，所述方法包括如下步骤：

28、针对厨余垃圾厌氧消化液通过预处理设备进行杂质过滤；

29、通过短流程脱氮反应器对预处理后的滤液进行同步短程脱氮；

30、将同步短程脱氮处理的混合液排入脱水单元进行分离脱水；

31、将脱水单元排出的上清液进一步输入至深度脱氮反应器，并补充碳源完成深度脱氮；

32、将深度脱氮后的混合液经超滤设备进行泥水分离并循环反应。

33、作为本发明的进一步方案，

34、所述针对厨余垃圾厌氧消化液通过预处理设备进行杂质过滤，具体包括：

35、将厨余垃圾经厌氧发酵后产生的高含固厌氧消化液通过进料管道输送至预处理设备，预处理设备内部设置转鼓与滤网组件，转鼓与滤网同步旋转，消化液在重力与离心力的联合作用下通过滤网，以此精准截留泥沙、毛发及纤维类悬浮物杂质，形成泥渣体；

36、过滤后的滤液经预处理设备的滤液口排出并送入后续短流程脱氮反应器的第一缺氧区，截留的泥渣体经泥渣口排出并送入脱水单元的污泥暂存池；

37、预处理过程的控制参数包括：过滤精度0.6mm，泥渣产量≤3%。

38、作为本发明的进一步方案，

39、所述通过短流程脱氮反应器对预处理后的滤液进行同步短程脱氮，具体包括：

40、消化液经预处理后的滤液首先进入短流程脱氮反应器的第一缺氧区，在第一缺氧区内进行强化水解功能，将消化液中的部分颗粒态有机物分解为溶解性有机物，为后续反硝化反应补充内源碳源；

41、第一缺氧区与第一好氧区连通，混合液经第一底部通道进入第一好氧区；

42、在第一好氧区内，通过曝气设备提供空气以维持生物反应所需氧气，控制低溶解氧浓度，同时利用消化液中颗粒态物质的附着载体作用，同步富集氨氧化菌与反硝化异养菌；

43、第一好氧区内的氨氧化菌完成硝化反应生成含硝态氮的硝态混合液，硝态混合液经循环回流泵回流至第一缺氧区循环反应，回流的硝态氮在第一缺氧区内由反硝化异养菌利用水解内源碳进行还原降解，由此实现同步短程脱氮；

44、短流程脱氮反应器的控制参数包括：

45、进料含固率2.2~3.5%，出料氨氮浓度45~60mg/l，出料总氮小于300mg/l，温度28~35℃，溶解氧浓度0.8~1.2mg/l。

46、作为本发明的进一步方案，

47、所述将同步短程脱氮处理的混合液排入脱水单元进行分离脱水，具体包括：

48、将短流程脱氮反应器对应于第一缺氧区处理后的混合液泵送至脱水单元的污泥暂存池，与预处理工序排出的泥渣体混合后继续输送至污泥脱水机进行机械脱水工序；

49、脱水工序中根据物料特性投加定量预设絮凝剂以增加污泥的凝聚性；

50、同时为保证富集厌氧氨氧化微生物，短流程脱氮反应器的第一好氧区2-2内设置有固定生物床，形成相关微生物的生长繁殖及生物膜；

51、脱水过程的参数设置包括：进料含固率2.8~3.5%，上清液悬浮物浓度800~1500mg/l，絮凝剂投加量≤0.3kg/t。

52、作为本发明的进一步方案，

53、所述将脱水单元排出的上清液进一步输入至深度脱氮反应器，并补充碳源完成深度脱氮，具体包括：

54、脱水单元通过污泥脱水机进行脱水工序后排出的上清液进入深度脱氮反应器的第二缺氧区，在传统硝化/反硝化菌作用下对残留硝态氮实施降解去除；同时为确保总氮达标排放，通过碳源投加组件向第二缺氧区定量补充有机碳源；

55、之后第二缺氧区的混合液经第二底部通道进入第二好氧区，通过曝气设备供氧完成残余氨氮的氧化处理，最终实现深度脱氮；

56、深度脱氮反应器的控制参数设置包括：

57、悬浮物浓度≤2000mg/l，出料氨氮浓度8~15mg/l，出料总氮小于70mg/l，温度28~35℃，溶解氧浓度1.8~2.2mg/l。

58、作为本发明的进一步方案，

59、所述将深度脱氮后的混合液经超滤设备进行泥水分离并循环反应，具体包括：

60、深度脱氮后的混合液经超滤入料口流入超滤设备进行泥水分离，以确保出水悬浮物达标；同时将超出预设浓液阈值的超滤浓液部分通过超滤浓液口回流至深度脱氮反应器的第二缺氧区，而介于预设浓液阈值与预设清液阈值之间的液体部分回流至短流程脱氮反应器的第一缺氧区；

61、低于预设清液阈值的超滤清液部分通过超滤清液排出为最终产物。

62、本发明具有如下有益效果：

63、该架构及方法通过采用精准过滤、强化搅拌以及多菌种耦合，能够有效构建适应高含固厌氧消化液的短流程脱氮体系，从而充分利用厌氧消化液中有机物进行反硝化脱氮，以此有利于改善厌氧消化液絮凝特性而降低药剂消耗，并进一步提升了传统厌氧消化液处理环节复杂而产生的环境异味的治理效果。此方法适用于餐厨垃圾、粪便、污泥等城市有机固废厌氧消化过程产生的高含固的厌氧消化液，整体脱氮效果稳定，脱水成本低，具有良好的应用前景。