一种促进高碳氮比废水深度处理效果的方法技术

本发明专利技术公开了一种促进高碳氮比废水深度处理效果的方法，属于废水处理技术领域。本发明专利技术提供了一种促进高碳氮比废水深度处理效果的方法，其通过在高碳氮比废水中投加金属元素，克服了高碳氮比废水厌氧生物深度处理产气效率低的问题。本发明专利技术可使得高碳氮比废水累积产气率达174.8mL/gCOD；使得厌氧过程的β‑葡萄糖苷酶、蛋白水解酶与辅酶F420活性分别提高到30820.0U/gVSS、850.0U/gVSS与1.00U/gVSS；使得高碳氮比产沼气体系中多糖与蛋白质降解率分别提高到75.3％和61.2％。

A method to improve the effect of advanced treatment of high carbon nitrogen ratio wastewater

The invention discloses a method for promoting the effect of advanced treatment of wastewater with high C/N ratio, belonging to the technical field of wastewater treatment. The invention provides a method for promoting the effect of advanced treatment of wastewater with high C/N ratio, which overcomes the problem of low gas production efficiency in advanced anaerobic biological treatment of wastewater with high C/N ratio by adding metal elements into the wastewater with high C/N ratio. The cumulative gas production rate of high C/N ratio wastewater can reach 174.8 mL/gCOD; the activities of beta-glucosidase, proteolytic enzyme and coenzyme F420 in anaerobic process can be increased to 30820.0 U/gVSS, 850.0 U/gVSS and 1.00 U/gVSS respectively; and the degradation rates of polysaccharide and protein in biogas production system with high C/N ratio can be increased to 75.3% and 61.2% respectively. %.

【技术实现步骤摘要】
一种促进高碳氮比废水深度处理效果的方法
本专利技术涉及一种促进高碳氮比废水深度处理效果的方法，属于废水处理

技术介绍
据报道，我国每年产生约3000-4000万吨的污水处理厂剩余污泥，大多简单堆放后，定期运送到垃圾填埋场填埋，或自然风干脱水后焚烧供热，这些处理处置方式成本较高，且易导致土壤及大气环境的二次污染。剩余污泥含有丰富的可利用有机物，可用于提取蛋白质。我国污水处理厂剩余污泥中粗蛋白含量约为28.7-40.9％，采用酶解技术水解剩余污泥后，可有效回收污泥蛋白质，所得蛋白质粗品含有七种必需氨基酸，其重金属含量也满足我国饲料相关标准；采用热碱水解剩余污泥后，采用等电点沉淀法回收污泥蛋白质，所得蛋白质产品的粗蛋白及必需氨基酸含量均较高，分别为49.5％和12.37％，与原剩余污泥相比，重金属削减率在90％以上，所得蛋白质粗品不存在重金属污染风险。经蛋白质提取过后的残液仍含有丰富的可利用有机物，若直接进行排放不仅是一种资源的浪费，也会对环境造成破坏，可将这部分有机物进行进一步的处理，用于生产沼气。然而，污泥蛋白质的分离提取导致所得提取残液氮素缺失，碳氮比升高到50-120，而厌氧产沼气的最佳碳氮比为20-25，高碳氮比导致厌氧生物深度处理的产气效率低。经过蛋白质提取过后的残液无法直接进行厌氧生物处理，更不能随意排放，导致大量的可利用资源浪费。因此，寻找到一种可促进高碳氮比废水深度处理产沼气的方法可为剩余污泥资源化提供有力保障。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种促进高碳氮比废水深度处理效果的方法，其通过在高碳氮比废水中投加金属元素，克服了高碳氮比废水厌氧生物深度处理产甲烷效率低的问题。本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供了一种促进高碳氮比废水深度处理效果的方法，在高碳氮比废水中投加金属元素，强化产甲烷菌厌氧发酵，进而强化高碳氮比废水产沼气；所述金属元素为铁。在本专利技术的一种实施方式中，所述废水的碳氮比为50-120。在本专利技术的一种实施方式中，所述金属元素为零价铁。在本专利技术的一种实施方式中，所述金属元素在废水中的投加量为10-40mg/L。在本专利技术的一种实施方式中，所述金属元素在废水中的投加量为30-40μmol/L。在本专利技术的一种实施方式中，所述金属元素在废水中的投加量为40μmol/L。本专利技术提供了上述促进高碳氮比废水深度处理产沼气的方法在生产沼气、污水处理方面的应用。本专利技术提供了一种高碳氮比废水处理剂，此废水处理剂中含有金属元素；所述金属元素为铁；所述铁为零价铁。在本专利技术的一种实施方式中，所述废水处理剂中金属元素的含量不低于5％。在本专利技术的一种实施方式中，所述废水处理剂中金属元素的含量不低于8％。本专利技术提供了上述高碳氮比废水处理剂在生产沼气、污水处理方面的应用。本专利技术提供了上述高碳氮比废水处理剂的使用方法，在废水中加入高碳氮比废水处理剂，使得高碳氮比废水处理剂中的金属元素在废水中的含量为10-40μmol/L。在本专利技术的一种实施方式中，在废水中加入高碳氮比废水处理剂，使得高碳氮比废水处理剂中的金属元素在废水中的含量为30-40μmol/L。在本专利技术的一种实施方式中，在废水中加入高碳氮比废水处理剂，使得高碳氮比废水处理剂中的金属元素在废水中的含量为40μmol/L。有益效果：(1)本专利技术通过投加金属元素，促进水解酸化与产沼气过程关键酶的活性，提高高碳氮比废水中有机物降解率与产气效果。(2)本专利技术可使得高碳氮比废水累积产气率高达174.8mL/gCOD，比不使用本专利技术方法的产气率提高了99.5％。(3)本专利技术可使得厌氧过程的β-葡萄糖苷酶、蛋白水解酶与辅酶F420活性分别提高到30820.0U/gVSS、850.0U/gVSS与1.00U/gVSS，比不使用本专利技术方法的酶活提高了243.2％、50.0％与400.0％。(4)本专利技术可使得高碳氮比产沼气体系中多糖与蛋白质降解率分别提高到75.3％和61.2％，与不使用本专利技术方法相比，分别提高了71.1％和53.0％。具体实施方式以下实施例便于更好地理解本专利技术，但并未涵盖和穷尽了专利技术人所做的所有实验，目的仅仅在于用那些数据来阐述本专利技术的直观性和准确性。本专利技术的检测方法如下：β-葡萄糖苷酶活性检测方法：将污泥混合液于8000g离心10min，收集上清液；取上清液100μL，加入200μLp-NPG(5mmol/L溶于pH5.0柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲溶液中，P-C缓冲液)混匀，50℃反应30min，立即加入2mL1mol/LNa2CO3终止反应并显色，于400nm下测定吸光值，由下式计算酶活：式中：U为酶活力单位，U/mL；c为对硝基苯酚的浓度；V为反应体系的体积；N为稀释倍数；t为反应时间；0.1为所取上清液或细胞液的体积。β-葡萄糖苷酶酶活力单位定义为，在上述反应条件下，1min内底物被释放出1μmol的p-NP所需要的酶量。蛋白水解酶活性检测方法：采用GB/T23527-2009标准方法测定，即利用蛋白酶分解酪素(底物)生成含酚基氨基酸与福林-酚试剂的显色反应，来间接测定蛋白酶的活力。辅酶F420活性检测方法：取5克湿污泥加水至15mL，在4000r/m的条件下离心15min，弃去上清液，沉淀加水至15mL，重复上述步骤两次；沉淀加生理盐水至15mL，浸泡30min，再以相同条件离心，得到的上清液加水至15mL后水浴加热(95～100℃，30min)，玻璃棒不断搅拌，冷却后再次4000r/m离心15min，得到亮黄色提取液；以乙醇：提取液为2:1的比例加乙醇，搅拌混合，并沉淀2h，再10000r/m离心15min，在波长420nm处测定上清液的吸光度，由下式计算辅酶F420活性：式中：C——污泥中的辅酶F420的浓度，mmol/L；A1——试样在420nm下的吸光度值；A2——参比样在420nm下的吸光度值；f——试样的稀释倍数；l——比色皿的厚度，cm；ε——辅酶F420的毫摩尔消光系数，l/cm·mmol。pH＝13.5时，ε＝54.3。多糖降解率检测方法：取待测溶液2.0mL，加入5％苯酚液1.0mL，混匀，迅速滴加浓硫酸7.5mL，摇匀，室温放置15min，然后置冷水中冷却30min，在490nm波长处测定吸光度，获得待测液中多糖的含量，根据降解前后多糖含量之差计算其降解率。蛋白质降解率检测方法：吸取待测液0.1mL，放入具塞刻度试管中，加入5mL考马斯亮蓝G-250蛋白试剂，充分混合，放置2min后用1cm比色杯在595nm下比色，记录光密度OD595nm，获得待测液中蛋白质的含量，根据降解前后蛋白质含量之差计算其降解率。累积产气率检测方法：碱液吸收后测定气体体积。实施例1控制进水COD浓度为6300mg/L，碳氮比为120，已驯化厌氧活性污泥的接种浓度为30mg/L，投加40mg/L零价铁、40mg/L钴、40mg/L镍、40mg/L二价铁离子、40mg/L三价铁离子，混匀后，用橡胶塞密封，置于35±1℃恒温室中厌氧产沼气，期间，每天振荡反应瓶一次。金属种类对产沼气效果的影响如表1所示。以不投加任何金属元素为对照，当运行至第16d时，零价铁的促进效果最为明显，β-葡萄糖苷酶、蛋白水解酶、辅酶F420活性分别为30820.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种促进高碳氮比废水深度处理效果的方法，其特征在于，所述方法为在高碳氮比废水中投加金属元素，强化产甲烷菌厌氧发酵，进而强化高碳氮比废水产沼气；所述金属元素为铁。

【技术特征摘要】
1.一种促进高碳氮比废水深度处理效果的方法，其特征在于，所述方法为在高碳氮比废水中投加金属元素，强化产甲烷菌厌氧发酵，进而强化高碳氮比废水产沼气；所述金属元素为铁。2.如权利要求1所述的一种促进高碳氮比废水深度处理效果的方法，其特征在于，所述废水的碳氮比为50-120。3.如权利要求1或2所述的一种促进高碳氮比废水深度处理效果的方法，其特征在于，所述铁为零价铁。4.如权利要求1-3任一所述的一种促进高碳氮比废水深度处理效果的方法，其特征在于，所述金属元素在废水中的的投加量为10-40mg/L。5.如权利要求1-4任一所述的一种促进高碳氮比废水深度处理效果的方法，其特征在于，所述金属元素在废水中的投加...

【专利技术属性】
技术研发人员：李秀芬，苏建聪，齐希光，任月萍，王新华，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32