一种调味品废水的脱氮方法

技术领域

本申请涉及食品废水处理技术领域，尤其是涉及一种调味品废水的脱氮方法。

背景技术

传统的脱氮工艺为缺氧-好氧工艺，低碳低能耗脱氮工艺主要分为短程硝化-反硝化和厌氧氨氧化工艺。其中，厌氧氨氧化工艺适合总氮浓度大于200mg/L的废水如养殖废水、焦化废水、垃圾渗滤液等废水，该工艺对亚硝化过程控制要求高，需保持氨氮和亚硝酸盐浓度约为1:1，且在厌氧氨氧化处理后废水中会存在部分硝酸盐仍需补充碳源进行脱氮。而如酱油和蚝油类调味品废水中总氮浓度在100mg/L左右，采用厌氧氨氧化工艺需前期投入大量成本接种厌氧氨氧化菌种，性价比不高。

对于酱油和蚝油类调味品废水中有机氮和大分子有机物占比高，若直接超越部分废水至缺氧池作为脱氮的碳源，在脱氮系统内无法将该部分废水中有机氮转化氮气，并且碳源利用较慢，出水总氮浓度较高。

发明内容

本申请的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种调味品废水的脱氮方法。

为实现上述目的，本申请采取的技术方案为：

本申请提供了一种调味品废水的脱氮方法，包括以下步骤：

S1、将调味品废水分为第一部分废水和第二部分废水，所述第一部分废水经UASB反应器厌氧去除COD，产生沼气后，进入短程硝化池，获得短程硝化出水；

S2、将所述第二部分废水经过厌氧酸化反应器，获得酸化后的超越水；

S3、将短程硝化出水和酸化后的超越水进入缺氧池，进行反硝化脱氮，获得缺氧池的出水；

S4、缺氧池的出水进入好氧池，好氧池的出水进入沉淀池进行污泥沉淀。

在本申请的技术方案中，绝大部分调味品废水经UASB(升流式厌氧污泥床，UpflowAnaerobic Sludge Bed)反应器厌氧去除COD(去除率＞95％)并产生沼气后，进入短程硝化池，将调味品废水中的大部分氨氮只转化在亚硝酸态氮阶段，获得短程硝化出水，然后进入缺氧池进行反硝化作用，将亚硝酸盐转化为氮气，此阶段需消耗碳源。

剩余少量调味品废水进入厌氧酸化反应器，通过提高污泥负荷控制反应器中pH值在4～5，淘汰产甲烷菌，将废水控制在酸化阶段，目的是将有机氮转化为易去除的氨氮和将难利用的有机物分解为易利用的小分子有机物，提高超越水B/C(BOD

针对调味品废水中低浓度的总氮现状，现脱氮工艺需要较多的超越水作为反硝化过程的碳源，剩余污泥量大，本申请采用短程硝化脱氮工艺可以减少超越水量，降低曝气能耗和污泥处置运行成本，同时可以增加沼气产生量。

调味品废水经UASB厌氧后，剩余COD难生物降解，厌氧出水无需按照传统的缺氧-好氧工艺进入缺氧池，可直接进入好氧池进行硝化作用后再进入缺氧池脱氮，硝化前置，避免缺氧池中残留碳源影响硝化作用。

并且，针对调味品废水有机氮占比高，作为脱氮的碳源使用时可先将有机氮转为氨氮，提高脱氮效率和处理能力。

作为本申请所述调味品废水的脱氮方法的优选实施方式，所述短程硝化池DO控制为1～2mg/L，短程硝化的停留时间为3～3.5h。

本申请控制短程硝化池的较低的DO(dissolved oxygen，溶解氧)和停留时间来提高氨氧化细菌对亚硝化细菌的竞争力，将大部分氨氮只转化在亚硝酸态氮阶段。DO过小和停留时间过短氨氮未能转为亚硝态氮；DO过大和停留时间过长，氨氮会转化为硝态氮。

本申请将脱氮的AO工艺优化为短程硝化前置脱氮的OAO工艺，硝化前置，一方面避免缺氧池中残留碳源抑制脱氮工艺中的短程硝化作用，同时减少好氧剩余污泥的产生。

本申请的调味品废水的脱氮方法较常规的短程硝化工艺所需要的碳源更少，COD/N可控制在3以下，沼气产量更多，生化剩余污泥量更少。

作为本申请所述调味品废水的脱氮方法的优选实施方式，所述步骤S1的短程硝化池中添加聚氨酯海绵高分子生物填料。

本申请在短程硝化池中添加聚氨酯海绵高分子生物填料以富集氨氧化细菌避免被流失。由于生物填料的存在水中DO会形成氧浓度梯度，短程硝化池DO控制在1～2mg/L，停留时间约3～3.5h，短程硝化过程中氨氮去除率约94％，出水氨氮浓度低于5mg/L。

作为本申请所述调味品废水的脱氮方法的优选实施方式，所述步骤S2中，控制厌氧酸化反应器的pH值为4～5。

优选地，通过减少厌氧酸化反应器污泥浓度以提高厌氧酸化反应器内污泥负荷的方式控制反应器中pH在4～5。

本申请通过厌氧酸化反应器将作为脱氮碳源的超越水控制在酸化阶段，将有机氮转化为易去除的氨氮和将难利用的有机物分解为易利用的小分子有机物，提高了脱氮效率和碳源利用效率，酸化阶段COD降解很少，酸化出水COD浓度约降低5％；可根据调节池废水中COD和总氮浓度精准控制脱氮系统的COD/N，酸化后的超越水B/C提高至90％以上，氨氮/总氮高于88％。

作为本申请所述调味品废水的脱氮方法的优选实施方式，所述步骤S2中，酸化后的超越水B/C比大于90％。

作为本申请所述调味品废水的脱氮方法的优选实施方式，所述步骤S2中，调味品废水经过厌氧酸化反应器的停留时间为1～1.5d。

作为本申请所述调味品废水的脱氮方法的优选实施方式，所述短程硝化出水和酸化后的超越水的体积比为(90～95):(10～5)。

作为本申请所述调味品废水的脱氮方法的优选实施方式，所述步骤S3中，缺氧池的COD/N控制为2.5～3，缺氧的停留时间为3.5～4h，DO控制为0.5mg/L以下。

短程硝化出水和酸化后的超越水进入缺氧池，在缺氧环境下反硝化细菌将亚硝态氮和硝态氮转化为氮气，超越水为脱氮过程提供碳源。将缺氧池的COD/N控制为2.5～3的范围内时，效果最佳；若COD/N低于2.5，总氮浓度会升高。

作为本申请所述调味品废水的脱氮方法的优选实施方式，所述步骤S4中，缺氧池的出水进入好氧池的停留时间为0.5～1h。

作为本申请所述调味品废水的脱氮方法的优选实施方式，所述好氧池与缺氧池形成内回流，所述沉淀池和短程硝化池形成污泥回流。

缺氧池的出水进入好氧池，并与缺氧池形成内回流，回流比约为100％，好氧池的目的在于将超越水中氨氮转为硝态氮并回流至缺氧池进行脱氮。好氧池的出水流入沉淀池进行污泥沉淀，SVI(Sludge Volume Index，污泥体积指数)值约30～40mL/g，沉淀池出水氨氮浓度低于3mg/L，总氮浓度低于12mg/L。

与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：

本申请提供了一种调味品废水的脱氮方法，本申请的脱氮方法可将脱氮过程COD/N精准控制在2.5～3，COD/N较常规脱氮工艺降低60％以上，为脱氮提供碳源的超越水量减少60％以上，减少的超越水用于厌氧以增加沼气产量。

采用本申请的脱氮方法剩余污泥量可降至2.5kgDS/kgTN以下，污泥外运量可降至18kg/kgTN以下，曝气能耗减少20％以上，脱氮成本(污泥处置+曝气能耗)降低40％以上；污泥沉降性得到改善，SVI值低于50mL/g，减少了压泥药剂成本，并且，本申请脱氮方法的处理能力提升20％以上。

附图说明

图1为本申请调味品废水的脱氮方法的流程图。

具体实施方式

为更好的说明本申请的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本申请作进一步说明。

在以下实施例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

本申请所提到的超越水是指部分调节池的水经酸化后直接进入缺氧池。

本申请所提及的调味品废水COD浓度在4000～5000mg/L，总氮浓度约80mg/L，其中有机氮/总氮约为60％。

实施例1

本申请提供了一种调味品废水的脱氮方法，包括以下步骤：

S1、调节池废水(即调味品废水)分为两部分，记为第一部分废水和第二部分废水，其中，第一部分废水经UASB反应器厌氧去除COD并产沼气，停留时间约2d，COD去除率约95％，厌氧出水COD浓度低于200mg/L，且难以再生物降解，氨氮浓度约75mg/L。厌氧出水进入好氧短程硝化池，通过控制较低的DO(1.5mg/L左右)和停留时间(3h)来提高氨氧化细菌对亚硝化细菌的竞争力，将大部分氨氮只转化在亚硝酸态氮阶段，获得短程硝化出水，短程硝化过程中氨氮去除率约94％，出水氨氮浓度低于5mg/L。去除的氨氮中大部分转化为亚硝态氮(75～80％)和少量转化硝态氮(20～25％)，出水总氮浓度与进水接近。

其中，短程硝化池添加聚氨酯海绵高分子生物填料，由于生物填料的存在水中DO会形成氧浓度梯度。

S2、将第二部分废水经过厌氧酸化反应器，获得酸化后的超越水。其中，第二部分废水未经UASB反应器处理，又称为超越水；具体处理过程为：通过减少厌氧酸化反应器污泥浓度以提高反应器内污泥负荷的方式控制厌氧酸化反应器中pH在4～5，淘汰产甲烷菌，使得超越水维持在酸化阶段，将有机氮转化为易去除的氨氮和将难利用的有机物分解为易利用的小分子有机物，停留时间为1d，获得酸化后的超越水，酸化后的超越水COD浓度约降低5％，B/C提高至90％以上，氨氮/总氮高于88％。

S3、将步骤S1的短程硝化出水(水量约占93％)和步骤S2的酸化后的超越水(水量约占7％)进入缺氧池，在缺氧环境下反硝化细菌将亚硝态氮和硝态氮转化为氮气，超越水为脱氮过程提供碳源，缺氧池内COD/N控制在2.8，缺氧停留时间约3.5h，DO控制在0.5mg/L以下，获得缺氧池的出水。

S4、将缺氧池的出水进入好氧池，并与缺氧池形成内回流，回流比约为100％，好氧池的目的在于将超越水中氨氮转为硝态氮并回流至缺氧池进行脱氮，该好氧池停留时间为0.5h。好氧池出水流入沉淀池进行污泥沉淀池，SVI值约30～40mL/g，沉淀池出水氨氮浓度低于3mg/L，总氮浓度低于12mg/L。

本申请的调味品废水的脱氮方法的流程图如图1所示。

对比例(常规AO脱氮工艺)

调节池废水(即调味品废水)经UASB反应器厌氧去除COD并产沼气，停留时间约2d，COD去除率约95％，出水COD浓度低于200mg/L，且难以再生物降解，氨氮浓度约75mg/L。厌氧出水(水量约占80％)和未酸化的超越水(水量约占20％)进入缺氧池，脱氮系统COD/N在10～12，缺氧池出水进入好氧池，缺氧池与好氧池形成内回流，回流比约为100％。在好氧池中，硝化细菌将氨氮转化为硝态氮并回流至缺氧池中，停留时间约6h，DO控制在3mg/L以上；在缺氧池中，反硝化细菌将硝态氮转为氮气，停留时间约3.5h，DO控制在0.5mg/L以下。好氧池出水流入沉淀池进行泥水分离，SVI值约120～150mL/g，沉淀池出水氨氮浓度低于15mg/L，总氮浓度低于25mg/L。

实施例1较对比例超越水量(碳源)减少约70％，脱氮系统COD/N控制在2.5～3，沼气产量约增加10％；剩余污泥减少约55％，因剩余污泥减少和污泥沉降性改善使得污泥外运量减少约42％，脱氮成本(污泥处置+曝气能耗)减少约45％；脱氮系统处理能力提高约25％；沉淀池出水氨氮和总氮浓度分别低于3mg/L和12mg/L。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非对本申请保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本申请作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的实质和范围。