餐厨垃圾废水处理工艺及工程实践.pdf

CleaningWorld2023年8 月实用技术第39卷第8 期洗世界清清文章编号：16 7 1-8 90 9（2 0 2 3）8-0 0 10-0 0 3餐厨垃圾废水处理工艺及工程实践周新建，周靖鹏（新乡市蓝海环境科技有限公司，河南新乡453700)摘要：随着我国社会经济的迅速发展，人们消费水平和生活水平的日益提高，餐饮行业发展也异常迅速，随之而来的餐厨垃圾的产生量也急剧增加。大量餐厨垃圾若得不到及时处理，不但严重污染环境，还对城市居民的健康构成严重威胁。本文依据餐厨垃圾废水的特点，针对性的选取了组合处理工艺，结合工程实例，有效的对餐厨垃圾进行资源化、减量化和无害化处理。关键词：餐厨垃圾；发酵堆肥；废水处理；A/O工艺；MBR膜生物反应器；达标排放中图分类号：X799文献标识码：A1餐厨垃圾及废水的产出特性餐厨垃圾是家庭、宾馆、饭店及机关企事业单位餐厅或食堂等抛弃的剩余饭菜的通称。餐厨垃圾具有高含水率、高有机物含量、高油脂含量、高盐分含量的特征，其主要成分有主食所含的淀粉、蔬菜及植物茎叶所含的纤维素及聚戊糖、肉食所含的蛋白质脂肪等。其化学组成以C、H、O、P S、CI为主。无机盐中PaCl含量最高同时还含有少量的Ca、Mg、Fe、K 等微量元素。从物质的存在形式上来看，餐厨垃圾中的有机物有大量存在的固形物和溶解或悬浮于水中的有机质，其中固形物质占30%以上，有机物含量达到90%以上，其余部分主要是由金属、木头、塑料、纸张、织物和骨头等。因此，十分适合采取生物降解的方法进行处理。目前对于餐厨垃圾污水处理的报道大多是对于餐厨垃圾经除油厌氧消化产生的废水，而对于餐厨垃圾堆肥废水如何处理未有完整的论述。本餐厨垃圾堆肥废水处理，就是针对餐厨垃圾经挤压过滤后产生的废水进行处理，挤压出的固形物去发酵堆肥。该废水不同于餐厨垃圾经除油厌氧消化产生的废水，除了具有蛋白质、食物纤维、淀粉、脂肪和动植物油等难生物降解的有机物质形成废水的高有机物含量以外，还具有高浓度的悬浮物、氨氮和总氮。并在挤压过程中几乎将有机物、油类物质融合在污水中，使得污水中溶解性污染物增多，盐类和油脂增加，使废水处理的难度增大。从实际产生的污水取样检测，其化学需氧量（CODcr）高达数万mg/L，氨氮含量约为140 0 2 0 0 0 mg/L，总氮含量约为16 0 0 2 50 0 mg/L，油脂含量、固形物和悬浮于水中的有机质也很高。对于该高有机物、高氨氮和总氮、高油脂、高固形物和悬浮于水中的有机质的难以处理的污水，开发出一种行之有效，适用于不同排放标准的处理工艺和方法，对餐厨垃圾无害化和无污染处理，以及对生态环境的改善都会产生一定的推动作用。2废水处理工艺废水处理工艺由预处理单元、厌氧处理单元、二级A/O处理单元、高级氧化处理单元、MBR膜生物处理单元和消毒处理单元组成。还包括辅助的各个废水回流循环处理系统（如图1）。（1）预处理单元由隔油池和絮凝沉淀气浮机组成。其功能是将废水加热使水、油分离后，在隔油池内进行油类的去除和收集，然后经絮凝沉淀气浮机去除废水中残余油脂和胶体类及其他污染物。（2）厌氧处理单元由水解酸化池、厌氧反应器和厌氧沉淀池组成。经预处理处理后的废水经水解酸化池，吸附残留悬浮物，分解大分子有机物，然后进入完全混合式厌氧反应器，在去除和降解有机作者简介：周新建（1954-），男，本科学历，高级工程师，研究方向：污水处理工程设计及研究。收稿日期：2 0 2 3-0 4-0 3。11第3 9 卷周新建等.餐厨垃圾废水处理工艺及工程实践餐厨垃圾堆肥综合污水加热/隔油池药剂絮凝气浮机水解酸化池厌氧反应器跨级外循环回流污泥回流1厌氧沉淀池鼓风一级A/O池污泥回流一级沉淀池二级外循环回流鼓风二级A/O池污泥回流二级沉淀池澄絮凝剂清絮凝沉淀池助凝剂液！鼓风1MBR池污泥池消毒剂消毒/过滤脱泥机达标排放外运处理图1工艺流程图污染物的同时，进行厌氧氨氧化，为后续好氧生化处理提供有利条件。最后经厌氧沉淀池进行泥水分离，同时沉淀池对废水处理起到衔接和缓冲作用。（3）二级A/O处理单元由相互独立的二级缺氧池、好氧池和沉淀池组成。高氨氮高浓度的有机废水经二级A/O处理单元，进行碳化、硝化和反硝化反应后，有效的对COD、氨氮和总氮进行降解。（4）高级氧化处理单元由氧化反应池、絮凝反应池和沉淀池组成。其目的就是氧化降解难以生化处理的有机物，提高废水可生化性，为后续MBR膜生物反应器有效运行创造条件。氧化反应设计为类芬顿工艺，加入特制的催化氧化填料，使废水在中性条件下达到高效污染物去除能力，同时不再进行酸和碱的加入。简便工艺程序，减少操作强度。（5）MB R膜生物处理单元和消毒单元由MBR膜生物反应池、超滤膜组件和紫外线消毒装置组成。（6）由于该废水氨氮、总氮和有机物浓度较高，为了能充分利用废水本身的有机物有效的去除氮类物质，为了尽可能发挥各个处理设施的能力，本处理工艺内部设置了多个废水回流循环处理系统。硝化液回流：二级A/O废水处理单元均设有缺氧池、好氧池和沉淀池。废水在缺氧池的缺氧环境下，反硝化菌利用废水中的有机物作为碳源，对好氧池回流进来的硝化液进行反硝化反应，在硝态氮有效去除的同时降解废水CODcr：废水在好氧池的好氧环境下，好氧菌群对废水进行碳化、氨化和硝化反应，产生的硝化液回流到前端缺氧池。通过二级A/O单元的循环处理，有效的对废水中的有机物和氮类进行去除。污泥回流：沉淀槽沉淀下来的污泥（微生物群）返回到该缺氧槽，一方面使之浓度不得降低保证污泥活性，另一方面还具有促进反硝化去除氨氮的作用。二级A/O处理单元之间的大循环处理系统：由于废水经厌氧和第一级A/O单元处理后，第二级A/O处理单元缺氧池有机物浓度会显著降低，碳氮比例可能失调，要去除氮类污染物有可能要外加碳源。为此引入二级A/O之间的大循环处理系统。即将第二级A/O单元沉淀池的废水，回流到第一级A/O单元的缺氧池，利用前期废水中较高浓度的有机物作为碳源进行反硝化反应，使氨氮进一步有效的去除，同时减轻第二级A/O单元的有机负荷。水解酸化与第一级A/O单元之间的大循环处理系统：为了充分利用设施的功能，减轻好氧阶段系统处理负荷，使之生化难以处理的有机物得以进一步降解，并使氮类物质有效去除，引入了该废水循环处理系统，即将第一级A/O单元沉淀池的废水，回流到水解酸化池。利用各个设施的功能，强化对废水的水解、氨化、碳化、硝化和反硝化。3处理工艺描述结合北京地区某生物科技公司餐厨垃圾堆肥废水处理的实际案例，对该工艺的具体实施予以描述。3.1废水特征本案例是对餐厨垃圾经挤压过滤后产生的废水进行处理，该废水除了具有蛋白质、食物纤维、淀粉、果蔬、脂肪和动植物油等难生物降解的有机物质形成废水的高有机物含量以外，还具有高浓度的悬浮物、油脂、氨氮和总氮。其化学需氧量（CODcr）高达6 万mg/L，氨氮含量约为16 0 0 mg/L，总氮含量约为18 0 0 mg/L，油脂含量、固形物和悬浮于12第8 期清洗世界水中的有机质也很高。设计出水水质达到污水排入城镇下水道水质标准GB/T31962一2 0 15。城镇污水处理厂污染物排放标准GB1892002一级A标准。3.2处理工艺描述（1）预处理单元：隔油池采用平流式设计，分为布水区、沉淀上浮区、出水区和集油槽。停留时间2 h，设置10 根电加热管，并辅助有空气能加热，加热温度约8 0。在絮凝气浮沉淀机中加入腐殖酸钠、聚合硫酸铁和助凝剂PAM，絮凝反应时间约为5min。预处理单元的COD去除率约为33.0%，SS去除率约为92.0%，油脂的去除率约为96.0%。（2）厌氧处理单元：水解酸化池采用全封闭形式，安装潜水式推流搅拌机，停留时间为35h。厌氧反应器采用完全混合式，反应器内安装搅拌机，停留时间为13天，容积负荷设计为3.5kgCOD/m，外循环流量为进水量的3倍。水解池和厌氧反应器均安装温度检测仪和pH值检测仪，废水pH值控制在7.6 左右，温度控制在2 5 35。废水经过厌氧处理单元处理后，COD去除率约为8 5.0%，油脂的去除率约为30.0%。（3）二级A/O处理单元：该单元依次由缺氧池、好氧池和沉淀池组成，均采用圆形罐体形式。缺氧池内安装潜水式搅拌机，总停留时间为90 h。好氧池内安装潜水式推流搅拌曝气机，溶解氧平均浓度在2.2 mg/L，总停留时间为18 0 h。硝化液回流泵流量为进水量的7 倍，污泥泵流量为进水量的1倍。废水经过好氧处理阶段，通过废水的内循环、外循环和跨级大循环处理，COD去除率约为8 5.0%，氨氮去除率约为98.0%。总氮去除率约为95.0%。（4）高级氧化处理单元：氧化反应设计为类芬顿工艺，氧化反应池加入特制的中性催化氧化填料，复配氧化剂加入量为2.0 g/L，p H 值控制在7.08.0，曝气反应时间为1.5h。絮凝反应池中加入助凝剂PAM，加入量为30 mg/L，搅拌反应时间为15min。废水经过高级氧化处理阶，COD去除率约为40.0%。（5）MB R膜生物处理单元：MBR膜生物反应器采用钢体结构，内安装超滤膜组件，纳米级球形生物填料和曝气器，膜通量为2 50 L/md。溶解氧在2.0 mg/L以上，pH值控制在6.5 8.0，停留时间为15h。废水经处理后，COD去除率约为75.0%，氨氮去除率约为7 5.0%。总氮去除率约为60.0%。（6）消毒处理单元：消毒处理采用成品紫外线消毒器，功率按照12 14W/mh。实际运行表明，餐厨废水采用该工艺处理后，出水水质完全达到污水排入城镇下水道水质标准GB/T31962一2 0 15标准要求。又经实际试验表明，若后续再增加氧化和生化处理，出水水质可达到GB1892002城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准或更高标准要求。4工艺技术特点（1）由于该类废水含动植物油和悬浮物较高，所以对废水首先进行加热隔油和沉淀气浮处理，然后再对废水进行水解酸化处理，本设计酸化池兼做调节池，不但对废水进行均质均量调节，还可避免油脂和悬浮物在设置的调节池水面积聚，引发废水处理难度和池体清理。对于类似络蛋白、乳清蛋白等长链高蛋白类，支链氨基酸和食物纤维素类大分子化合物，水解厌氧处理工艺，将其降解为短链的小化合物，为好氧处理提供条件，以提高好氧的处理效率和效果（2）为了能充分利用废水本身的有机物有效的去除氮类物资，为尽可能发挥各个处理设施的能力，所以本处理方法在处理工艺内部设置了多个废水回流循环处理系统（如图1）。（3）水解酸化池、厌氧反应器、缺氧池和好氧池均采用钢板焊接的罐体结构，减少占地面积，节约制作成本，整体布局美观。本餐厨垃圾堆肥废水处理方法可以有效的对该类或类似废水进行处理。还可以针对不同的排放标准要求，采用该工艺的全部或部分处理工艺，也可以根据废水水质的主要污染因子，选取不同的处理工艺单元进行组合。本餐厨垃圾废水处理工艺及工程实践，旨在对于高有机物、高氨氮和总氮、高油脂的难以处理的废水，提出一种处理工艺，以期业界对此进行优化组合，对废水处理和改善水资源环境能起到一定的推动作用。参考文献：1 朴柯水洲，莫祺扬，马晶伟，等.餐厨垃圾废水预处理发酵回收溶解性碳源的研究 J.中国给水排水，2021,37(17):1-8.2雒鑫伟，唐军，王丹，等，芬顿混凝法处理餐厨垃圾废水试验研究 .广东化工，2 0 2 3,50(0 3):18 0-18 3.