餐厨垃圾能否成为污水处理厂低价碳源?
发布时间:2016-12-21

  初步估算,把污水处理标准从一级B提高到一级A,每吨污水因添加有机碳源需增加处理成本近0.1元。一个日处理30万吨污水的处理厂,每年为此增加成本一千多万元。

  安徽朱砖井污水处理厂近日利用餐厨垃圾定向发酵技术生产的有机碳源,代替常规使用的甲醇或乙酸钠,成功实现污水处理厂出水中硝酸盐氮去除,出水达到国家一级A废水排放标准。餐厨垃圾定向发酵技术是在国家水污染控制重大专项支持下,由中国科学技术大学和合肥工业大学共同研发。

  污水处理厂提标改造,渴求低成本碳源

  通过污水排放到环境水体的氨氮,是城市及其周围湖泊水体氮的主要来源。据统计,我国去年通过污水排放到环境水体的氨氮总量为229.9万吨。

  近几年,国家和一些地方政府不断提高污水排放标准,从原来的一级B标准提高到一级A标准,甚至部分城市要求排放的污水达到地表Ⅳ类水的标准,降低排放污水中总氮含量是其中最重要的一个指标。

  目前,去除污水中氮主要通过微生物来实现,先将氨氮氧化成硝酸盐氮,再将硝酸盐氮还原成氮气。在硝酸盐氮还原成氮气的过程中,微生物需要有机碳。

  我国污水中化学需氧量含量不高,致使污水处理过程中有机碳源不足。如果要达到较高的氮去除标准,需要在污水处理过程中添加甲醇或乙酸等有机碳源,这将增加污水处理成本。

  初步估算,把污水处理标准从一级B提高到一级A,每吨污水因添加有机碳源需增加处理成本近0.1元。一个日处理30万吨污水的处理厂,每年为此增加成本一千多万元。因此,降低脱氮成本,是污水处理厂实现节能减排的关键之一。

  研发餐厨垃圾分离和定向发酵技术,使其成为低价碳源

  针对以上问题,在国家水体污染控制与治理重大专项课题“重点点源氮磷削减与污染控制技术及工程示范”(编号2012ZX07103-001)支持下,中国科学技术大学和合肥工业大学、中科院水生生物研究所、安徽大学及安徽建筑大学组成的科研团队,积极研发新型低价碳源,降低污水氮磷排放的处理成本,也为氮的进一步减排提供技术支持。

  科研团队首先结合已有技术成果,对原料来源进行论证,确定利用有机废弃物作为原料。通过分析不同的有机废弃物,发现餐厨垃圾是一个很好的选择。据统计,每年我国餐厨垃圾的产生量达6000万吨,其产量大,并且其中有机碳组分含量高。

  由于餐厨垃圾组分复杂,地域、人群不同,餐厨垃圾的组分也不相同。而作为有机碳源,氮含量不能高,这就要求餐厨垃圾中肉类组分含量也不能高。因此,需要将餐厨垃圾中肉类组分、骨头、以及其它油脂类物质去除。

  科研团队根据不同组分餐厨垃圾的特征,研发出了针对不同组分的餐厨垃圾分离技术。分离后的餐厨垃圾经过发酵,将半固态的有机物转化为液态的有机物。但发酵液中有机碳浓度过低或生成不易于被微生物利用的碳源,增加了碳源运输成本,降低了脱氮效率,失去低成本优势。针对这一难题,研究团队研发出了餐厨垃圾高固含量定向发酵技术。

  目前,研发团队已形成了一整套利用餐厨垃圾定向发酵生产碳源的技术,通过实验室试验和朱砖井污水处理厂现场应用,其生产的碳源可代替甲醇等有机碳源。将污水处理后达到一级A标准,相比于使用常规碳源,成本降低了50%。这项技术已获得国家发明专利授权。

  某污水处理厂技术人员介绍说,以前,出水标准从一级B提到一级A后,我们每天都需要添加乙酸钠来强化脱氮,达到节能减排要求,但污水处理的成本明显增加。利用餐厨垃圾定向发酵产生的发酵液作为碳源,能够大幅度降低我们购买有机碳源的费用,降低处理成本”。

  石化废水处理企业有兴趣

  污水处理中有机碳源不足的问题,不仅存在于城市污水处理厂总氮减排过程,一些工业污水,如一些化工或石化企业废水,本身就缺乏碳源,需要从外部添加有机碳源,才能保证污水生物处理的正常运行。

  业内人士表示,利用餐厨垃圾定向发酵技术生产碳源,将能够帮助降低废水处理成本,实现节能减排。这种技术已引起一些工业污水,特别是石化行业废水处理厂家的兴趣,正在进行技术转移洽谈和合作。

  目前,餐厨垃圾处理本身也是一个市政难题,将餐厨垃圾定向发酵,生产有机碳源,用于污水的脱氮处理,既实现了污水处理的节能减排,又实现了餐厨垃圾的资源化利用。

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