本发明专利技术涉及一种利用柠檬酸发酵废水制备的生物复合碳源的方法和应用，在制备过程中以柠檬酸发酵废水作为原料，与粗甘油混合制备生物复合碳源，用于废水反硝化过程中作为碳源，对反硝化过程中的氮磷具有高效的去除效果。本发明专利技术在制备生物复合碳源时，在发酵后添加磷源和镁源，生成了鸟粪石沉淀，是一种优良的氮磷肥料，可作为资源进行回收利用。可作为资源进行回收利用。可作为资源进行回收利用。
【技术实现步骤摘要】
一种利用柠檬酸发酵废水制备生物复合碳源的方法和应用
[0001]本专利技术属于环境工程
，具体涉及一种利用柠檬酸发酵废水制备的生物复合碳源及其制备方法和应用。
技术介绍
[0002]反硝化阶段的碳源不足是我国大多数污水处理厂面临的问题。目前，乙酸、乙醇、甲醇和乙酸钠等商业碳源作为补充碳源被污水厂投加到污水处理中，以保证出水水质达标。然而，上述补充碳源一般价格较贵，增加污水处理的运行成本，且本质上是化工产品，在运输、储存、使用过程中受到较大限制，也不符合全球碳达峰、碳中和的发展方向。
[0003]柠檬酸是由地瓜、玉米和淀粉为生产原料经发酵、提纯、浓缩和结晶等程序获得，是全球生产量最大的有机酸，据统计，每生产1吨柠檬酸产品可排放约40吨柠檬酸发酵废水。柠檬酸发酵废水作为一种典型的高浓度有机废水，主要包含发酵过程中未被完全利用的有机酸、碳水化合物、脂肪和蛋白质等，如果直接投入废水中，反硝化菌将无法直接利用其中的一些大分子有机物，不利于其繁殖发育，进一步影响反硝化速率。粗甘油是生物柴油生产过程中的副产物，由甘油、甲醇、无机盐和灰分等多种质组成，因其溶解性、分散性和无毒无害等优点，广泛用作表面活性剂、润湿剂等助剂以及化肥原料等领域。柠檬酸发酵废水和粗甘油，如果直接生化处理排放掉，不仅会增加成本，还会造成大量资源的浪费。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是在现有技术的基础上，提供一种利用柠檬酸发酵废水制备生物复合碳源的方法。
[0005]本专利技术的另一目的是提供上述方法制备的生物复合碳源。
[0006]本专利技术的第三个目的是提供上述生物复合碳源在废水反硝化过程中作为碳源的应用。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种利用柠檬酸发酵废水制备生物复合碳源的方法，它包括以下步骤：
[0009](1)采用氢氧化钠溶液调节柠檬酸发酵废水的pH值至9
‑
11，加入絮凝剂聚合氯化铝搅拌反应1～3h，静置后过滤；
[0010]其中，聚合氯化铝与柠檬酸发酵废水的质量体积比为1.5～4.5:1g/L；
[0011](2)调节步骤(1)中所得滤液的pH值至8
‑
11，再进行发酵处理，发酵温度为30～50℃，发酵时间为9～12天；待发酵结束后，向其中加入磷源NaH2PO4和镁源MgCl2·
6H2O，搅拌反应1～2h，得到鸟粪石沉淀，过滤；然后，向得到的滤液中加入CaO，继续搅拌反应1～2h，得到磷酸钙沉淀，再次过滤；
[0012]其中，NaH2PO4与步骤(1)中柠檬酸发酵废水的质量体积比为2.5～4.5:1g/L；MgCl2·
6H2O与步骤(1)中柠檬酸发酵废水的质量体积比为6.0～10.0:1g/L；CaO与步骤(1)中柠檬酸发酵废水的质量体积比为2.0～4.0:1g/L；
[0013](3)利用太阳能对步骤(2)中所得滤液进行浓缩，浓缩温度为30～50℃，浓缩倍数为10～40倍；
[0014](4)在35～45℃的条件下，将步骤(3)中所得浓缩液、粗甘油和水混合均匀得到混合物，持续搅拌2～4h，即得生物复合碳源；
[0015]其中，以所述混合物的总体积为100％计，浓缩液的百分含量为35～45％；粗甘油的百分含量为30～40％。
[0016]在一种优选方案中，步骤(1)中柠檬酸发酵废水中包含以下组分：柠檬酸10～50mg/L，COD 20000～25000mg/L，BOD
5 13000～17000mg/L，TN 200～400mg/L，TP 100～300mg/L，SS 200～400mg/L。
[0017]在一种更优选方案中，步骤(1)中柠檬酸发酵废水中包含以下组分：柠檬酸25mg/L，COD 22000mg/L，BOD
5 15000mg/L，TN 300mg/L，TP 200mg/L，SS 280mg/L。
[0018]对于专利技术而言，在步骤(1)中，采用氢氧化钠溶液调节柠檬酸发酵废水的pH值至9
‑
11，氢氧化钠溶液的质量含量为10～30％，优选为20％。
[0019]对于本专利技术而言，在步骤(2)中，将步骤(1)中所得滤液加入水解酸化罐中，调节其pH值至8
‑
11后进行发酵，在水解酸化罐底部安装有液压传动系统，通过设置在罐中的搅拌装置对待发酵的废水进行缓慢匀速搅拌。发酵温度为发酵温度为30～50℃，发酵时间为9～12天；待发酵的废水在发酵过程中使得废水中碳水化合物、脂肪和蛋白质等大分子被降解成小分子有机物，如单糖、乙酸、丙酸、丁酸等有机酸、氨基酸、脂肪酸和甘油等，从而使得制备的生物复合碳源在废水生物脱氮除磷过程中作为碳源时，有利于反硝化菌利用，进而提高脱氮除磷效率。
[0020]对于本专利技术而言，在步骤(2)中，NaH2PO4、MgCl2·
6H2O和CaO的用量很重要，NaH2PO4和MgCl2·
6H2O用量偏高或者偏低不利于废水中氨氮的去除。CaO用量偏高或者偏低不利于废水中磷的去除。
[0021]在一种优选方案中，在步骤(2)中，NaH2PO4与步骤(1)中柠檬酸发酵废水的质量体积比为3.5～4.0:1g/L，优选为3.6:1g/L。
[0022]进一步地，MgCl2·
6H2O与步骤(1)中柠檬酸发酵废水的质量体积比为7.5～8.5:1g/L，优选为8:1g/L。
[0023]进一步地，CaO与步骤(1)中柠檬酸发酵废水的质量体积比为2.5～3.0:1g/L，优选为2.8:1g/L。
[0024]在一种优选方案中，在步骤(3)中，浓缩温度为50℃，浓缩倍数为20～30，优选为25倍。
[0025]对于本专利技术而言，在步骤(4)中，混合时温度为40℃。
[0026]在步骤(4)中，将步骤(3)中所得浓缩液、粗甘油和水混合均匀得到混合物，混合物中粗甘油的含量对制备的生物复合碳源的至关重要。例如，当粗甘油的含量偏高时，不仅成本增加，而且容易引起二次污染；当粗甘油的含量偏低时，生物复合碳源整体的有机质含量就会偏低，从而影响后续的水处理过程的效率。
[0027]在一种优选方案中，以所述混合物的总体积为100％计，所述浓缩液的百分含量为40％；所述粗甘油的百分含量为35％。
[0028]在一种优选方案中，以所述混合物的总体积为100％计，所述浓缩液的百分含量为
35％；所述粗甘油的百分含量为30％。
[0029]在一种优选方案中，以所述混合物的总体积为100％计，所述浓缩液的百分含量为45％；所述粗甘油的百分含量为40％。
[0030]对于本专利技术而言，在步骤(4)中，浓缩液中包含以下重量份的组分：有机酸40～60份，总糖和无机盐10～25份，TN 0.5～0.8份，TP 0.4～0.8份。
[0031]在一种优选方案中，在步骤(4)中，浓缩液中包含以下重量份的组分：有机酸50份，总糖和本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种利用柠檬酸发酵废水制备生物复合碳源的方法，其特征在于，它包括以下步骤：(1)采用氢氧化钠溶液调节柠檬酸发酵废水的pH值至9
‑
11，加入絮凝剂聚合氯化铝搅拌反应1～3h，静置后过滤；其中，所述聚合氯化铝与柠檬酸发酵废水的质量体积比为1.5～4.5:1g/L；(2)调节步骤(1)中所得滤液的pH值至8
‑
11，再进行发酵处理，发酵温度为30～50℃，发酵时间为9～12天；待发酵结束后，向其中加入磷源NaH2PO4和镁源MgCl2·
6H2O，搅拌反应1～2h，得到鸟粪石沉淀，过滤；然后，向得到的滤液中加入CaO，继续搅拌反应1～2h，得到磷酸钙沉淀，再次过滤；其中，所述NaH2PO4与步骤(1)中柠檬酸发酵废水的质量体积比为2.5～4.5:1g/L；所述MgCl2·
6H2O与步骤(1)中柠檬酸发酵废水的质量体积比为6.0～10.0:1g/L；所述CaO与步骤(1)中柠檬酸发酵废水的质量体积比为2.0～4.0:1g/L；(3)利用太阳能对步骤(2)中所得滤液进行浓缩，浓缩温度为30～50℃，浓缩体积倍数为10～40倍；(4)在35～45℃的条件下，将步骤(3)中所得浓缩液、粗甘油和水混合均匀得到混合物，持续搅拌2～4h，即得生物复合碳源；其中，以所述混合物的总体积为100％计，所述浓缩液的百分含量为35～45％；所述粗甘油的百分含量为30～40％。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，柠檬酸发酵废水包含以下组分：柠檬酸10～50mg/L，COD 20000～25000mg/L，BOD
5 13000～17000mg/L，TN 200～400mg/L，TP 100～300mg/L，SS 200～400mg/L；优选地，柠檬酸发酵废水包含以下组分：柠檬酸25mg/L，COD 22000mg/L，BOD
5 15...
【专利技术属性】
技术研发人员：钱盘生，潘亚斌，徐梦思，
申请(专利权)人：江苏金山环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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