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        餐廚垃圾資源化過(guò)程中污水處理工藝研究

        2021-09-18 08:23:38上海市澄鴻環(huán)??萍加邢薰?/span>賈成志
        區(qū)域治理 2021年23期
        關(guān)鍵詞:餐廚油水廢水

        上海市澄鴻環(huán)??萍加邢薰?賈成志

        餐廚垃圾,顧名思義是在餐廳廚房對(duì)肉類和蔬菜等原料經(jīng)過(guò)加工后產(chǎn)生的,其中含有大量的有機(jī)物質(zhì),有機(jī)物質(zhì)中通常都含有較多的能量。如果只是把餐廚垃圾簡(jiǎn)單地集中放到垃圾填埋場(chǎng)中,這些能量就在不經(jīng)意間被浪費(fèi)了。隨著當(dāng)今社會(huì)的快速發(fā)展和對(duì)環(huán)境治理的高度重視,以及對(duì)能源回收利用的需求,尤其是綠色可再生能源的回收需求,垃圾處理受到了全社會(huì)各界人士的關(guān)注。合理有效地將蘊(yùn)含在垃圾中的能源,通過(guò)相關(guān)技術(shù)把它們重新利用起來(lái),一定會(huì)滿足這種能源需求[2]。

        我國(guó)的餐廚垃圾處理主要有三種工藝路線,主要包括定點(diǎn)填埋、集中焚燒和再生資源化三類[3]。再生資源化處理的工藝手段是當(dāng)前這個(gè)行業(yè)的一個(gè)理想選擇。需要處理的垃圾在指定地方進(jìn)行填埋處理,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間就會(huì)腐爛和發(fā)酵。垃圾發(fā)酵產(chǎn)生的填埋沼氣和滲濾液會(huì)對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行又一次污染、采用集中焚燒處理垃圾的辦法,通過(guò)先進(jìn)的吸收技術(shù)將大部分二氧化碳回收利用,同時(shí)還能通過(guò)綜合處理手段將生物柴油提煉出來(lái),進(jìn)一步降低了碳源的排放。

        餐廚垃圾處理項(xiàng)目中,垃圾處理站建成后要具備完善的生態(tài)體系,并將餐廚垃圾進(jìn)行轉(zhuǎn)移運(yùn)送、分類篩選、分解破碎、擠壓榨取、油水分離、污水深度處理、固體殘?jiān)幚?、臭氣去除,從而?duì)垃圾資源實(shí)現(xiàn)最大化回收和再利用。本文就餐廚垃圾在資源化過(guò)程中產(chǎn)生的污水進(jìn)行深度處理的工藝手段作具體的介紹和分析。

        一、工藝過(guò)程描述

        根據(jù)對(duì)物料特性和污染物的分析,高效可靠的處理工藝對(duì)于整個(gè)處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是至關(guān)重要的。轉(zhuǎn)移運(yùn)送、垃圾存儲(chǔ)、分類篩選、分解破碎、擠壓榨取、臭氣去除等是餐廚垃圾主要的預(yù)處理系統(tǒng),整個(gè)預(yù)處理單元規(guī)劃在一個(gè)密閉空間內(nèi),防止惡臭氣體泄露而污染大氣環(huán)境,密閉空間內(nèi)設(shè)有負(fù)壓收集除臭系統(tǒng),可以對(duì)惡臭氣體進(jìn)行有效處理。

        油水分離系統(tǒng)、污水深度處理系統(tǒng)、過(guò)濾殘?jiān)幚硐到y(tǒng)是餐廚垃圾終極處理的三大系統(tǒng)單元。我司選用的最新研發(fā)的餐廚垃圾處理設(shè)備—生化機(jī),通過(guò)高溫發(fā)酵進(jìn)行處理可以殺滅餐廚垃圾中的大部分的有害細(xì)菌。一體機(jī)的耗電量與目前國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品相比降低了50%以上,大大降低了設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用,設(shè)備的能耗是同行中最低的。我司研發(fā)的機(jī)器處理時(shí)間比較短,最短處置時(shí)間可以有效控制在五個(gè)小時(shí)以內(nèi)。設(shè)備的固態(tài)產(chǎn)物中沒(méi)有有害微生物、沒(méi)有異臭味道,整個(gè)終端處理單元規(guī)劃在密閉空間內(nèi),防止惡臭氣體泄露污染大氣環(huán)境。

        (一)油水分離系統(tǒng)

        經(jīng)壓榨后的餐廚垃圾濾液含有油脂和污水,進(jìn)入油水分離系統(tǒng)(我司專利技術(shù)的核心部分),分離出的油脂通常含水率為20%~25%,根據(jù)對(duì)油脂分離效果的要求(油中含水率≤5%),該裝置通過(guò)合理的工藝設(shè)計(jì),把重力分離強(qiáng)化、粗?;?、吸附聚結(jié)等三大工藝進(jìn)行組合優(yōu)化,進(jìn)而在無(wú)能耗的前提下連續(xù)自動(dòng)分離。水體中的油顆粒集中在集油區(qū)(停留時(shí)間大約為一個(gè)小時(shí)),聚集下來(lái)的油可以設(shè)置一定的時(shí)間進(jìn)行排放清理,經(jīng)過(guò)油水分離設(shè)備分離出來(lái)的油脂可以收集外售或者用作其他用途。

        (二)污水處理系統(tǒng)

        經(jīng)過(guò)油水分離系統(tǒng)后產(chǎn)生的污水,將進(jìn)行集中收集儲(chǔ)存,并通過(guò)水泵輸送到后續(xù)污水處理系統(tǒng),進(jìn)行深度處理。

        1.進(jìn)出水水質(zhì)(見(jiàn)表1)

        表1 廢水處理站進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)

        本文按照餐廚垃圾廢水產(chǎn)生量每天5噸進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。

        業(yè)主廢水主要來(lái)源于餐廚垃圾產(chǎn)生的高濃度有機(jī)廢水,該廢水產(chǎn)生量為每天5噸。根據(jù)廢水進(jìn)水水質(zhì)可知,廢水COD高峰值為80000mg/L,根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn),可以估算出廢水中有機(jī)物含量至少在幾萬(wàn)mg/L以上。甚至可能達(dá)到十幾萬(wàn)mg/L以上;其中,N%(氮的含量)有可能達(dá)到幾千ppm;P%(磷的含量)有可能達(dá)到幾百ppm;SS(固體懸浮物)也有可能在5%上下。從水質(zhì)表分析發(fā)現(xiàn)難降解物質(zhì)較少、可生化性較好,采用生物處理工藝比較適合。結(jié)合廢水的特點(diǎn)及處理程度,推薦氣浮處理后采用厭氧處理工藝[5],在氧氣不夠充分的環(huán)境(厭氧環(huán)境)中,厭氧性細(xì)菌(只能在小于8%氧氣的狀態(tài)下生長(zhǎng)的細(xì)菌,比如蛋白水解酶等)通過(guò)長(zhǎng)鏈的高分子有機(jī)物作為碳營(yíng)養(yǎng)源,經(jīng)過(guò)水解反應(yīng)、酸化技術(shù)、厭氧消化產(chǎn)乙酸(CH3COOH)、甲烷(CH4)化反應(yīng)四個(gè)階段,最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)水中的中小有機(jī)碳水化合物降解,并達(dá)到了長(zhǎng)鏈高分子有機(jī)化合物斷鏈分解的目標(biāo),為后續(xù)的好氧處理打下了良好的基礎(chǔ)。廢水經(jīng)過(guò)厭氧(A)處理后,含有高分子碳水有機(jī)化合物中的長(zhǎng)鏈被打斷,而分解成由小分子組成的碳水有機(jī)化合物,形成這種都是小分子碳水化合物的環(huán)境條件就非常適合后續(xù)的膜生物處理(MBR)工藝。因此,好氧膜生物處理技術(shù)可以選擇作為后續(xù)的處理手段,基于這類有機(jī)廢水的處理特點(diǎn),本系統(tǒng)將優(yōu)先考慮選用厭氧折流板反應(yīng)技術(shù)進(jìn)行預(yù)先處理手段。該厭氧工藝具有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì):(1)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單;(2)處理效率較高;(3)處理出水水質(zhì)較好;(4)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性可靠性、較強(qiáng)。

        厭氧系統(tǒng)處理過(guò)的污水經(jīng)收集后,再經(jīng)過(guò)水泵輸送到我司自主研發(fā)的一體化設(shè)備,設(shè)計(jì)處理量為5噸/天。該一體化設(shè)備采用氣浮加藥+兼氧-好氧(AO)技術(shù)+膜生物反應(yīng)器(MBR)技術(shù)的工藝路線進(jìn)行處理。采用膜生物(MBR)處理工藝可以同時(shí)去除生化需氧量(BOD5)、化學(xué)需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)及固體懸浮物(SS)。由此,生活類污水和其他相似的工業(yè)有機(jī)污水均可以采用該設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一處理,處理后的排水水質(zhì)均能達(dá)到國(guó)家污水排放標(biāo)準(zhǔn),處理效果基本超出客戶的期望值。另外,該設(shè)備的日常運(yùn)維管理也非常方便,基本無(wú)需特殊保養(yǎng)。

        我司設(shè)計(jì)的一體化污水設(shè)備,不僅對(duì)污水中的含碳有機(jī)物去除效果好,而且對(duì)水中總氮的去除率也能達(dá)到90%以上,這樣的處理效果相當(dāng)令人滿意。綜上,該一體化污水處理系統(tǒng)具有以下兩個(gè)優(yōu)勢(shì):

        a.操作簡(jiǎn)單,維修方便;

        b.設(shè)計(jì)使用壽命長(zhǎng),設(shè)備整體考慮為終生使用。

        整套系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成:氣浮設(shè)備、厭氧池(A)、缺氧池(A)、好氧池(O)、膜生物反應(yīng)池(MBR)、清水池等。主要設(shè)備為鋼結(jié)構(gòu),均由我公司自行研發(fā)設(shè)計(jì)、加工生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)安裝及運(yùn)行調(diào)試。

        2.工藝流程圖

        見(jiàn)圖1

        圖1 工藝流程圖

        3.工藝流程說(shuō)明

        (1)經(jīng)過(guò)油水分離的廢水從調(diào)節(jié)池泵提進(jìn)氣浮設(shè)備,去除部分懸浮物和有機(jī)物后出水進(jìn)入?yún)捬醭?,系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中不斷有污泥產(chǎn)生,所以需要定期排入污泥桶。

        (2)在厭氧池中,污水中的有機(jī)物被厭氧細(xì)菌分解、代謝、消化,使得污水中的有機(jī)物含量大幅減少,同時(shí)污水的可生化性得到了很大的提高,為后續(xù)的耗氧處理工藝打下了良好的基礎(chǔ)。

        (3)厭氧池的出水進(jìn)入兼氧—好氧—膜生物反應(yīng)器(AO-MBR),在缺氧反硝化工藝段,反硝化率可以達(dá)到70%以上,水中的化學(xué)耗氧量(COD)將被大量去除。厭氧池的出水接著被輸送進(jìn)入好氧工藝段,即膜生物反應(yīng)(MBR)工段,好氧段內(nèi)有很多生物填料,這些填料主要是提供微生物生長(zhǎng)發(fā)展的空間,同時(shí)還配置一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī),曝氣為微生物提供足夠的氧氣。在整個(gè)膜生物反應(yīng)過(guò)程中,微生物不斷吸收污水中的有機(jī)物質(zhì),并逐漸形成了絮狀物體,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,絮體成熟后會(huì)自動(dòng)脫落到池底,從而達(dá)到去除COD的效果。

        AO池后進(jìn)入MBR反應(yīng)器,可以有效調(diào)節(jié)活性污泥的性狀,使之硝化反硝化菌都得到最佳的生長(zhǎng)環(huán)境,使得其處理能力大大提高。

        (4)為了保證最終產(chǎn)水的水質(zhì)能夠達(dá)標(biāo)外排,膜生物反應(yīng)(MBR)工藝單元的出水再傳輸進(jìn)入深度處理系統(tǒng)。

        (5)本項(xiàng)目在生產(chǎn)過(guò)程中污水處理設(shè)備將產(chǎn)生污泥,排入污泥桶,定期外運(yùn)處理。

        餐廚廢水通過(guò)上述量身定制的組合工藝的處理后的污水,它的最終出水的水質(zhì)情況達(dá)到甚至高于國(guó)家污水排放標(biāo)準(zhǔn)中的一級(jí)A類的標(biāo)準(zhǔn),達(dá)標(biāo)排放毫無(wú)顧慮。

        二、部分安裝圖片

        見(jiàn)圖2。

        圖2 安裝圖

        三、結(jié)論

        餐廚垃圾的資源化處理是可以通過(guò)優(yōu)化轉(zhuǎn)移運(yùn)送、分類篩選、分解破碎、擠壓榨取、油水分離、污水深度處理、固體殘?jiān)幚?、惡臭去除等主要技術(shù)工藝路線,實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的最大化回收利用。其中,污水處理采用氣浮加藥,加上兩段缺氧工藝(A2O)與膜生物反應(yīng)工藝(MBR)結(jié)合的方法進(jìn)行處理,系統(tǒng)的最終處理出水水質(zhì)可達(dá)到國(guó)家一級(jí)A類標(biāo)準(zhǔn),可以直接排放。

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