曹書翰，陳立功，劉先杰，向 碩

（后勤工程學院軍事油料應用與管理工程系，重慶 4 01311）

餐廚垃圾油水分離技術與方法研究

曹書翰，陳立功，劉先杰，向 碩

（后勤工程學院軍事油料應用與管理工程系，重慶 4 01311）

分析了餐廚垃圾中的含油污水分離技術的現(xiàn)狀，并根據(jù)主要特點將其分為物理分離、化學分離、物理化學分離和生物化學分離。研究了這4種分離技術的原理和優(yōu)缺點，并展望了發(fā)展趨勢。

餐飲廢水；油水分離；技術；應用

在餐廚垃圾中的含油污水（以下簡稱“餐飲廢水”）中，油脂的成分和存在形式復雜，一般以懸浮油、分散油、乳化油、溶解油和含油固體等主要形式存在，其中最難處理的是高濃度呈乳化狀的油脂［1］。目前除油技術可以歸納為4大類：物理分離（如重力分離技術、過濾分離技術、粗?；蛛x技術、膜分離技術等）、化學分離（如絮凝沉淀分離技術、電解分離技術、酸化分離技術等）、物理化學分離（如浮選分離技術、吸附分離技術、磁吸附分離技術等）和生物化學分離（如活性污泥分離技術、生物膜分離技術等）。

1 物理分離

1.1 重力分離技術

重力分離技術，作為物理除油技術中最簡單且運用最廣泛的一種方法，是利用油脂與水的密度差及互不相溶性來實現(xiàn)油珠、懸浮物與水的分層與分離。重力分離技術常用的設備是隔油池，包括平流隔油池（API）、斜板隔油池（PPI）、波紋斜板隔油池 （CPI）［2］等類型。

離心分離技術［3］是利用兩相的密度差，通過高速旋轉產(chǎn)生不同的離心力，使輕組分油和重組分水分布在旋轉器壁面和中心，最終實現(xiàn)較為徹底的油水分離。該技術所需的停留時間較短，也不需要過大的設備體積；但同時存在著阻力較大、能耗過高、維護不易等缺點。離心分離技術常用的工作設備是水力旋流器。

物理分離技術的主要發(fā)展趨勢是繼續(xù)改進油水分離技術，并研制出新的分離設備。張霖霖等［4］采用重力分離技術對餐飲廢水進行油水分離。在先后經(jīng)過除雜、破乳和吸附等一系列程序后，位于水面上層的油由濾油槽收集，底部的清水則通過下方的出口排放。

羅樹雄等［5］采用了液位器與重力分離技術相結合的途徑來進行油水分離。此方法改善了分離后液位監(jiān)測的自動化程度，并且降低了制造成本。不足之處是只能除掉餐飲廢水中的部分懸浮油和分散油，油水分離效果不明顯，只能作為餐飲廢水除油的前期處理手段。

徐可可等［6］采用了斜板聚結和連通器原理來改進餐飲廢水的重力分離技術。裝置中為了達到充分聚結、減小集油面積以及收集不同液位油層的目的，分別采用了斜板填充容器、傾斜箱蓋和旋轉式空心圓筒型集油器等改進技術，并最終通過實驗證明了該裝置分離效果的可行性。

魏紅江等［7］將餐飲廢水傳統(tǒng)收集法（指用廢水罐靜置）和收集罐法（指自行設計的廢水回收裝置）、水洗過濾法和離心法進行了對比。實驗結果表明，采用餐飲廢水收集罐法得到的提油率顯著高于傳統(tǒng)法，水洗過濾法的提油率高于在30℃和粉碎條件下的離心法，兩者均是有效分離城市餐飲泔水油的新方法。

運用重力分離技術不僅除油效果穩(wěn)定，而且具有設備結構簡單、操作容易、節(jié)省面積等優(yōu)點，因此被廣泛應用。其主要用于分離餐飲廢水中的懸浮油和分散油，但不適于溶解油或乳化油的去除。

1.2 粗?；蛛x技術

粗?；蛛x技術，又名聚結分離技術。當餐飲廢水通過具有親油疏水性質的粗?；癁V料時，微小的油珠吸附聚集在濾料表面，形成一層油膜。當達到一定的厚度之后，油膜便在浮升力和水流剪切力的共同作用下，形成顆粒較大的油珠并脫離濾料表面，浮升到水面完成分離過程。此分離技術的關鍵是粗粒化材料的選擇，當前常用的親油疏水性材料包括蠟狀球、聚烯系球體以及聚氨酯發(fā)泡體等。

粗?；牧系拈_發(fā)和新型聚結分離技術的研究是今后粗粒化分離技術的發(fā)展方向。劉蓉等［8］比較了W型和H型改性聚丙烯酰胺纖維作為粗粒化濾料處理餐飲廢水的效果，試驗結果表明H型比W型材料具有更顯著的除油性能。運用粗?；夹g預處理餐飲廢水，能有效降低餐飲廢水中的油脂含量和COD濃度，對后續(xù)的生化處理有利。

任連海等［9］改進了粗粒化油水分離器。首先通過濕熱水解技術增加餐飲廢水中的可浮油含量，并利用粗?；牧霞岸鄬影褰Y構提高油水的分離效果。試驗證明此方法有利于餐廚垃圾固相油脂的液化以及浸出，還可以大幅度提高油脂的回收率。

賈隨堂等［10］將重力分離技術與粗?；蛛x技術相結合處理餐飲廢水。首先在重力的作用下除去上層浮油，下層廢水中的乳化油則通過粗?；橘|進一步與水分離，最終經(jīng)溢流管排出污水。

粗?；蛛x技術可以把粒徑5～l0 μm以上的油珠完全與水分離，不需要外加其他化學試劑，不會造成二次污染，并且設備占地面積較小，基建費用較低。但是此技術不適用于懸浮物濃度高的餐飲廢水，因為久用會使聚結材料堵塞，導致效率下降。

1.3 膜分離技術

膜分離技術是近20多a迅速發(fā)展起來的分離技術［11］。研究膜分離技術的關鍵是膜組件的選擇。

陳廣春等［12］采用無機陶瓷膜處理餐飲廢水。通過研究得知操作條件對膜通量及COD去除率均有一定影響。為達到較好的COD去除效果，應選用小孔徑的陶瓷膜，并且其去除率與進水濃度成正比，但與膜內(nèi)壓力相互關系不大。

何毅等［13］采用無機膜-好氧組合工藝處理高油脂濃度的餐飲廢水。研究發(fā)現(xiàn)，當水力停留時間在56 h以上時，餐飲廢水的COD去除率超過90%，但通過改變溫度發(fā)現(xiàn)，處理效果并不受很大影響。

膜分離技術除油效率較高，但由于濃差極化等原因，在分離過程中極易出現(xiàn)膜污染而使通量降低，并且膜的使用壽命短，膜清洗困難，操作費用高。

2 物理化學分離

2.1 氣浮分離技術

氣浮分離技術（浮選分離技術）能使大量微細氣泡吸附在欲去除的顆粒 (油珠)上，利用氣體本身的浮力將油滴帶出水面，從而實現(xiàn)油水分離。一般在餐飲廢水中加入絮凝劑，還會進一步提高油水的分離效果。氣浮分離技術按照產(chǎn)氣方式不同分為溶氣氣浮、充氣氣浮和電解氣浮等類別。

氣浮裝置和溶氣系統(tǒng)的改進是氣浮分離技術的主要發(fā)展方向。G．H．Chen等［14］將電凝分離技術與電浮選分離技術結合起來對餐飲廢水進行油水分離的研究。研究發(fā)現(xiàn)將這2項技術結合起來能縮短分離停留時間。并且油脂、COD、SS的去除效率分別高達99%、88%和98%。

X．B．Li等［15］提出運用浮選柱來實現(xiàn)油水分離。此方法中氣泡產(chǎn)生器是關鍵部件。加入絮凝劑和表面活性劑可以增強浮選效果。在溶氣壓力為 0．25～0．35 MPa，進料速率為 0．6 L/min，回流率為20%～30%等條件下除油效率可達90%以上。

氣浮分離技術處理餐飲廢水油水分離效果好且穩(wěn)定，但動力消耗較大，構造復雜，維修保養(yǎng)困難，且浮渣難處理［16］。

2.2 吸附分離技術

吸附分離技術是利用多孔性固相物質吸著、分離水中污染物的過程。吸附劑一般分為炭質吸附劑、無機吸附劑和有機吸附劑。高效吸附劑的研制與開發(fā)是吸附分離技術的主要研究方向。X．B．Li等［17］采用煤炭對餐飲廢水進行除油處理。實驗表明煤炭的種類和顆粒的大小是吸附油的重要影響因素，無煙煤是所有測試樣品中吸附效果最好的，并且良好的顆粒大小也有助于吸附油。無煙煤的吸油服從弗倫德利希等溫吸附定律。

運用吸附技術分離后的出水水質較好，也節(jié)省了占地面積，但是吸附劑再生的困難使得投資費用較高。

磁吸附分離技術是指用磁性粒子吸附微小油珠，然后含油磁粒用磁分離裝置分離，以達到油水分離的目的。朱又春等［18］研究了磁粉在油水分離過程中與油類物質的作用機理。實驗結果表明，采用磁分離技術可明顯降低出水含油量，并且通過電泳試驗發(fā)現(xiàn)，含乳化油的污水在磁粉的作用下，破乳效果明顯。磁粉雖然比表面積小于二氧化硅和硅膠，但卻有較多的吸附負荷。磁粉與油珠一般通過直接吸附的方式相結合，但粒徑8 μm以內(nèi)的細小磁粉還可以通過磁絮凝的方式與油珠結合。

磁吸附分離技術消耗動力較大，設備制造昂貴且磁種回收循環(huán)使用困難，因而應用尚不廣泛。

3 化學分離

3.1 絮凝沉淀分離技術

絮凝沉淀分離技術［19］是目前國內(nèi)外用來進一步分離油水的方法中應用最廣泛、成本最低廉的一種。絮凝沉淀分離技術是借助絮凝劑對膠體粒子的靜電中和、吸附、架橋等作用使膠體粒子脫穩(wěn)，發(fā)生絮凝沉淀以除去污水中的懸浮物和可溶性污染物質［20］。

目前國內(nèi)外對絮凝沉淀分離技術的研究，最關鍵問題之一是絮凝劑的選擇。用于餐飲廢水處理的絮凝劑主要包括無機絮凝劑、有機絮凝劑和無機-有機復配或復合絮凝劑3類。實際處理中要根據(jù)餐飲廢水的具體特性選擇絮凝劑。

目前，絮凝沉淀分離技術的研究主要是開發(fā)新型絮凝劑。韓香云［21］改良了絮凝劑的組成，促使餐飲廢水中的乳化油破乳分離。實驗表明將聚合硫酸鐵、聚丙烯和腐植酸鈉酰胺混合起來使用，油渣與水的分層迅速。

尹艷華等［22］將氯化鋁、堿式氯化鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵、硫酸鋁鉀5種單一絮凝劑對餐飲垃圾的油水分離效果與硫酸鋁鉀-聚丙烯酰胺復合絮凝劑進行了對比。試驗結果表明硫酸鋁鉀-聚丙烯酰胺復合絮凝劑的絮凝分離效果比單一絮凝劑要好，使用復合絮凝劑可使COD和濁度的去除率分別達到83．3%和76．9%，且餐飲廢水的pH、絮凝劑的投放量和方式都對處理效果有很大影響。

M．C．Xue等［23-24］采用電絮凝分離技術處理餐飲廢水。通過對電極材料的選擇、電極間的距離、進水pH等參數(shù)的研究，找到了最適于油水分離的參數(shù)范圍，并取得了不錯的分離效果。

絮凝沉淀分離技術的工藝成熟且效果較好，但不足之處是占地面積大、藥劑量大以及難以去除浮渣。

3.2 電解技術

電解分離技術指在電解過程中所釋放的大量小氣泡吸附在欲去除的油滴上表面，隨著氣泡的上浮將油滴帶出水面，從而達到分離目的的方法。

張鳳娥等［25］采用鑄鐵屑內(nèi)電解分離技術進行餐飲廢水的除油，并分別考察了多種反應條件對除油率的影響。結果表明，運用鑄鐵屑內(nèi)電解分離技術可以將餐飲廢水中80%以上的油分分離。餐飲廢水的除油效果受溫度的影響較大，但在實際處理過程中不必特意提高溫度；廢水電導率與反應時間成反比，但與油水分離效果無關。

林美強等［26］對微電解預處理和電解分離技術相結合的除油效果進行了研究。通過實驗室試驗和現(xiàn)場擴大試驗后發(fā)現(xiàn)，該方法可以有效地除去部分污染物，而且廢水的導電性得到提高，除油效果更加顯著。

電解分離技術雖然除油效率高，但耗電量大、裝置復雜。

4 生物化學分離

生化分離技術是指利用微生物將餐飲廢水中的烴類物質分解氧化成為二氧化碳和水，從而去除廢水中的乳化油和溶解油等烴類物質［27］。

餐飲廢水生化分離技術包括活性污泥分離技術和生物膜分離技術。前者是利用吸附、濃縮在流動狀態(tài)的絮凝體 (活性污泥)表面上的微生物來分解有機物，后者是使微生物附著在固定的載體(濾料)上，污水從上而下流經(jīng)濾料表面過程中，污水中的有機物質便被微生物吸附和分解破壞［28］。

孫水裕等［29］將生物分離技術和磁分離技術相結合對餐飲廢水進行油水分離。在與普通活性污泥分離技術對比后，發(fā)現(xiàn)該技術的出水透光率和COD去除率都比普通活性污泥分離技術要高，并且極大改善了活性污泥絮體結構和沉降性能。

尹艷華等［30］利用單通道管狀陶瓷生物膜反應器對餐飲廢水進行了油水分離研究。研究結果表明，餐飲廢水經(jīng)膜生物反應器處理后，油水分離效果明顯。其膜通量會受到壓力和溫度的影響，但過高的膜面流速并不會有太好的分離效果。

生物分離技術處理餐飲廢水對油水分離有較好的處理效果，出水水質好，但是對進水要求較高，需要專業(yè)人員維護，而且基建費用高。

5 結束語

餐飲廢水的油水分離技術雖然種類較多，但各種技術都有其局限性。目前物理和化學分離技術比較成熟且應用廣泛；物理化學和生物化學分離技術雖然面臨較多的技術難點，但仍具有很大的發(fā)展前景。在實際應用中，應根據(jù)餐飲廢水中油分子的存在形式改進分離技術，在物理和化學分離技術的基礎上采用多級處理工藝，以達到滿意的油水分離效果。

［1］張向前，李維群，杜連海，等．餐飲廢水處理方法研究［J］．平頂山工學院學報，2007，16 （6）：31-33．

［2］ Chen A S，F(xiàn)lynm J T，Cook R G，et al．Removal of Oil，Grease and Suspended Solids from Produced Water with Ceramic Crossflow Microfiltration［J］．SPE Production Eng，1991 （6）：131-136．

［3］李健，褚良銀．液液分離水力旋流器研究進展［J］．化工裝備技術，1998，19 （5）：43-48．

［4］張霖霖，周勇強．小型酒店廢水處理的研究［J］．廣州化工，l999，27（4）：27-29．

［5］羅樹雄，鄭維智．餐飲業(yè)小型污水綜合處理系統(tǒng)的技術研究［J］．環(huán)境工程，2004，22（5）：14-15．

［6］徐可可，李積彬，姚旺．基于餐廚垃圾處理設備的新型油水分離器［J］．機電工程技術，2009，38 （10）：77-78．

［7］魏紅江，趙志軍，劉自平，等．城市餐飲泔水油分離方法的研究［J］．云南農(nóng)業(yè)大學學報：自然科學版，2011，26（2）：249-253．

［8］劉蓉，張大年．粗?；ㄌ幚砣榛秤糜椭瑥U水的研究［J］．上海環(huán)境科學，2001，15（7）：331-334．

［9］任連海，聶永豐．餐廚廢油高效分離回收工藝研究［J］．城市管理與科技，2009（4）：52-55．

［10］賈隨堂，湯力同．餐飲業(yè)含油污水處理技術與設備［J］．環(huán)境污染治理技術與設備，2002（11）：74-77．

［11］ 袁惠民．含油廢水處理方法［J］．化工環(huán)保，1998，18 （3）：146-149．［12］陳廣春，袁愛華．無機陶瓷膜處理餐飲廢水的研究［J］．江蘇科技大學學報：自然科學版，2006，20（1）：87-89．

［13］何毅，陳英文，胡永紅，等．膜-好氧組合工藝處理餐飲廢水的研究［J］．南京工業(yè)大學學報：自然科學版，2002，24（1）：90-93．

［14］ Chen G H，Chen X M，Yue P L．Electrocoagulation and Electroflotation of Restaurant Wastewater［J］．J Environ Eng，2000，126（9）：858-863．

［15］ Li X B，Liu J T，Wang Y T，et al．Separation of Oil from Wastewater by Column Flotation［J］．Journal of China University of Mining&Technology，2007，17 （4）：546-551．

［16］劉文東．黃油生產(chǎn)中含油廢水的治理［J］．化工環(huán)保，1993，13（4）：21l-214．

［17］ Li X B，Zhang C J，Liu J T．Adsorption of Oil from Waste Water by Coal：Characteristics and Mechanism［J］．Min Sci Technol，2010，20 （5）：778-781．

［18］朱又春，曾勝．磁分離法處理餐飲污水的除油機理［J］．中國給水排水，2002，18 （7）：39-41．

［19］李俊生．絮凝劑在含油污水處理中的研究與應用［J］．油氣田地面工程，2008，27 （3）：50-51．

［20］王春財．含油廢水處理技術［J］．化工科技市場，2009，32（10）：28-30．

［21］韓香云．餐飲業(yè)含油廢水的處理方法：破乳技術的分析與實驗［J］．鹽城工學院學報：自然科學版，2001，14（3）：l8-20．

［22］尹艷華，趙毅，王連軍，等．絮凝法處理餐飲廢水［J］．工業(yè)用水與廢水，2002，33（4）：46-47．

［23］ Chen X M，Chen G H，Yue P L．Separation of Pollutants from Restaurant Wastewater by Electrocoagulation［J］．Sep Purif Technol，2000，19 （1/2）：65-76．

［24］ Xu X H，Zhu X F．Treatment of Refectory Oily Wastewater by Electrocoagulation Process［J］．Chemosphere，2004，56 （10）：889-894．

［25］張鳳娥，謝琦，李宏，等．內(nèi)電解法處理餐飲廢水的試驗研究［J］．中國給水排水，2007，23（13）：83-86．

［26］林美強，朱又春，李勇．微電解-電解法處理餐飲廢水的研究［J］．環(huán)境保護，2003（4）：16-19．

［27］范立梅．餐飲廢水生物處理試驗［J］．環(huán)境污染與防治，2000，22（2）：18-20．

［28］范立梅．生物膜反應器連續(xù)處理餐飲廢水［J］．環(huán)境污染與防治，1999，21 （3）：12-14，24．

［29］孫水裕，劉鴻，謝光炎，等．磁粉強化活性污泥法處理餐飲廢水的研究［J］．環(huán)境污染與防治，2003，25（3）：170-172．

［30］尹艷華，徐復銘，趙毅，等．膜生物反應器處理餐飲廢水的初步研究［J］．應用基礎與工程科學學報，2005，13 （4）：358-365．

Oil-water Separation Technology and Method of Food Waste

Cao Shuhan,Chen Ligong,Liu Xianjie,Xiang Shuo
（Department of Oil Application&Management Engineering,Logistical Engineering University,Chongqing 401311）

The status of separation technology for wastewater containing oil from food waste was analyzed．And they were divided into physical separation,chemical separation,physicochemical separation and biochemical separation based on their main features．The principles,merits and drawbacks of 4 kinds of the separation technology were researched．And the development trend of the technologies was proposed．

restaurant wastewater；oil-water separation；technology；application

X705

A

1005-8206（2012）02-0039-04

2012-01-12

曹書翰（1987—），主要研究方向為城市餐飲廢水的油水分離方法與技術。

（責任編輯：劉冬梅）