CN103570195B - 一种餐厨厌氧废水的高效好氧处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种餐厨厌氧废水的高效好氧处理方法，属于餐厨污水处理领域。本发明针对废水高氨氮的特性，通过自主设计研发的脱氮反应器及内源反硝化缺氧池，加以适当的条件控制，强化了脱氮效果。考虑到餐厨废水C/N失衡的问题，通过前置缺氧充分利用易生物降解的COD进行反硝化，节省了碳源需求，同时可作为生物选择器防止污泥膨胀。同时，由于该方法设计的非曝气区域占比相对较大，能耗很低，特别是脱氮反应器具有很高的氮素负荷但能耗很低。所处理出水完全达到地方的接管排放标准。

Description

一种餐厨厌氧废水的高效好氧处理方法

技术领域

一种餐厨厌氧废水的高效好氧处理方法，属于餐厨污水处理领域。

背景技术

随着经济的快速增长，以及城市化进程的加快，城市餐厨垃圾的产生量不断增加，对环境造成的污染日益严重，对餐厨垃圾进行减量化、无害化和资源化处置，已经成为热点。

从2005年开始，北京、上海、西宁、宁波、苏州等一些城市先后出台法规和政策，禁止未经处理的餐厨废弃物直接喂猪，并建立了城市餐厨废弃物资源化处理设施。

本发明以江苏洁净环境科技有限公司餐厨垃圾处理过程中产生的餐厨废水作为研究对象，该公司以其特有的餐厨垃圾处理技术开创了餐厨垃圾处理的“苏州模式”。由于该公司餐厨垃圾处理过程中产生的餐厨废水，经过厌氧处理后，废水水质复杂，具有高氨氮、高COD、高盐分和高SS等特点，其处理难度较大，特别是餐厨废水中含有的较高浓度的氮素，如不能进行深度处理而随意排放，可引起水体富营养化。由于餐厨垃圾的规模化、集约化处理在国内正处于起步并进入快速发展的阶段，所以对于餐厨废水处理工艺的研究较少。而国内对于其它类似高氨氮类的废水如垃圾渗滤液等的处理工艺，一般都存在总氮脱除效率不高的问题。本方法针对高氨氮餐厨厌氧废水提出了一种高效的好氧处理技术，该技术在4级Bardenpho工艺基础上进行改进，将最后一级好氧池升级为MBR池，强化了对废水中悬浮性及颗粒性COD的去除及通过菌体截留提升硝化效果，同时减少二沉池，节省占地面积。针对废水高氨氮的问题，通过自主研发的高效生物脱氮反应器强化了对高氮素餐厨废水的脱氮，以满足废水达标排放的要求。

发明内容

本发明提供了一种具有通用性的餐厨厌氧废水的高效好氧处理方法。

技术方案如下：以餐厨废水厌氧出水为原料，采用如下方法：1)将餐厨厌氧废水通过细格栅，进行杂质的分离与去除；2)将预处理后的餐厨废水泵入配水池，在配水池中与回流硝化液按比例搅拌混合并通过投加碳源控制C/N，调节进料速度；3)从配水池底部将物料泵入高效生物脱氮反应器中进行脱氮，控制温度和pH，水力停留时间(HRT)为4-8小时，脱氮反应器设有独立的排泥系统；4)经脱氮反应器后的物料进入第一缺氧池24，控制温度和pH，停留时间为1-2天；5)第一缺氧池的物料通过重力流向好氧曝气池主体反应区，控制温度和pH；6)经过好氧之后的物料进入第二缺氧池27，控制温度和pH，通过内源反硝化强化脱氮；7)物料经第二缺氧池27反应后进入沉淀区，沉淀区的大部分上清液作为硝化液回流至配水池，部分上清液进入MBR曝气池，沉淀池设污泥回流至第一缺氧池24并设有排泥系统，废水经MBR膜池过膜达标排放，膜池剩余污泥通过短时间静置沉淀后通过排泥口排出。

对于上述步骤1)～7)，更进一步地，

步骤1)所述餐厨废水所过细格栅为1mm的细格栅；

步骤2)将预处理后的废水泵入进料配水池，废水与硝化回流液1:3混合，根据实际情况投加经水解酸化后的原水作为碳源，控制BOD：TKN≥3，将进料速度调节为4L/h-6L/h，pH值维持在7-8，；

步骤3)从配水池底部将物料泵入高效生物脱氮反应器，控制温度35±1℃，pH为7.0-8.5，上升流速1-2m/h，水力停留时间为3-6小时；

步骤4)脱氮反应器脱氮后的物料进入第一缺氧池24，进一步脱氮及去除易降解COD，控制温度35℃左右，pH为7.0-8.5，溶解氧<0.2mg/L，水力停留时间为1-2天；

步骤5)物料经第一缺氧池24流入好氧曝气池主反应区，控制反应器温度33℃左右，控制pH为7-8，溶解氧2mg/L左右，好氧曝气池的流态为推流式，水力停留时间为4-5天。

步骤6)物料经过好氧池后流入第二缺氧池27，由于第二缺氧池27缺少可利用的碳源，所以细胞通过内源呼吸进行反硝化脱氮，控制温度35℃左右，控制pH7-8，溶氧<0.2mg/L，第二缺氧池27的水力停留时间为12-24小时；

步骤7)物料经第二缺氧池27流入沉淀池，沉淀池为竖式沉淀池，上清液部分回流，部分进入MBR膜生物反应器，膜生物反应器的水力停留时间为1-2天，主要通过膜生物反应器维持系统较高的污泥浓度，特别是截留硝化细菌，同时膜的高效截留作用可截留部分有机物，保证出水稳定并达标排放。

所述高效生物脱氮反应器包括布水管道、气体收集管道、三相分离器、水浴控温装置、排泥管道及内回流管道，具体地，包括排泥口(1)，进水口(2)，第一反应室(3)，水浴保温套(4)，内回流管(5)，中层三相分离器(6)，中层气封室(7)，气体提升管(8)，第二反应室(9)，顶层三相分离器(10)，顶层气封室(11)，气液分离室(12)，出气口(13)，气体流量计(14)，储气罐(15)。

经本发明工艺处理后，出水的COD<500mg/L，NH₄ ⁺-N<40mg/L，TN<60mg/L，SS<400mg/L，色度<60，TP<8mg/L，完全达到地区污水接管排放标准，产生较好的经济效益、生态效益、社会效益，对实现低碳经济和循环经济、推进社会可持续发展有着很好的促进作用。

本发明针对餐厨废水的特性，开发出了一种高效的餐厨废水处理方法。在该方法中，通过高效生物脱氮反应器与4级Bardenpho改进型工艺的组合，加以适当的条件控制，获得了很好的高效生物脱氮及去除COD的效果。考虑到餐厨废水C/N失衡的问题，采用水解酸化的原水给脱氮反应器补充碳源的方法，同时通过前置缺氧充分利用易生物降解的COD进行反硝化，这样的方法相对于传统的以甲醇等作为碳源补充的方法节省了大量的费用。缺氧池与高效生物脱氮反应器同时可作为缺氧生物选择器防止污泥膨胀。同时，由于该方法设计的非曝气区域占比相对较大，能耗较低，特别是脱氮反应器具有很高的氮素负荷但能耗很低。所处理出水完全达到地方的接管排放标准。

附图说明

图1工艺流程图，排泥口1，布水管2，第一反应室3，水浴保温套4，内回流管5，中层三相分离器6，中层气封室7，气体提升管8，第二反应室9，顶层三相分离器10，顶层气封室11，气液分离器12，出气口13，气体流量计14，储气罐15，进料泵16，配水池17，进水泵18，进料池19，精密定时搅拌器20，细格栅21，溢流口22，精密定时搅拌器23，第一缺氧池24，好氧池25，精密定时搅拌器26，第二缺氧池27，竖式沉淀池28，MBR池29，曝气泵30，气体流量计31，气体流量计32，曝气泵33，硝化液回流34，污泥回流35，污泥泵36，回流泵37，回流泵38，混合液回流39，MBR膜组件40，气体流量计41，真空压力表42，出水泵43，时间继电器44，曝气泵45，出水桶46。

图2高效生物脱氮反应器，排泥口1，进水口2，第一反应室3，水浴保温套4，内回流管5，中层三相分离器6，中层气封室7，气体提升管8，第二反应室9，顶层三相分离器10，顶层气封室11，气液分离室12，出气口13，气体流量计14，储气罐15。

具体实施方式

实施例1设备及其运行

进料池19优选钢结构，设计参数：L×W×H＝50cm×40cm×50cm，进水泵18：蠕动泵(电压：220V，流量：0.002～270ml/min)，细格栅21斜置于进料池，孔径为1mm，人工定期清理杂物。污水通过细格栅21后，通过进水泵18从底部泵入配水池17。

配水池17优选钢结构，设计参数：D×H＝50cm×50cm，顶部架设有一精密定时搅拌器20，功率100W，转速40rpm。在离配水池17底部5cm设有取样口，同时配水池底部设有硝化液回流管口和进水口。进水与硝化回流液以1:3混合，同时根据C/N比，投加适量的取自试验所在公司的水解酸化罐的餐厨原水作为反硝化碳源。

高效生物脱氮反应器(图2)的设计主要是针对工程上高氮素废水脱氮效果不理想的问题，提高整体系统对高氮素废水的脱氮性能。国外关于脱氮反应器的研究较多，并且在荷兰等少数几个国家具有工程应用的实例。国内关于专门用于高效生物脱氮的反应器的研究较少，而且大都处于实验室研究阶段(所采用废水大都为人工配水)，工程应用上一般以缺氧池作为脱氮的主反应器的占绝大多数，但这样的反应器存在占地大、能耗较高、氮素负荷较低等问题。本发明的高效生物脱氮反应器是一种大高径比升流式反应器，具有较高的上升流速、较短的HRT和较高的污泥浓度，可提供较高的水力剪切力、较长的循环流途径及较高的随机碰撞频率，具有占地少、易于温控、实现完全厌氧环境、能耗较低等优点，特别是对于反硝化颗粒污泥的富集，使得脱氮反应器具有很高的容积氮负荷。设计参数：玻璃结构，尺寸为D×H＝10cm×220cm，采用底部进料，4根布水管2均匀分布，中部与顶部设有中层三相分离器6和顶层三相分离器10，顶部有气液分离器12，同时通过气体流量计14计量产气量，并通过储气罐15收集氮气。反应器还设有内回流管5，出水被收集在立管中，部分出水从立管的底部与原废水相混和，其余出水会从立管中溢流排出。罐体外部有水浴保温套4，通过水循环泵(额定压力：5bar，电压：AC220V，功率：180W，最大流量：4L/h)、水循环罐、加热棒及温控装置，维持反应器温度在35℃左右，在30cm、120cm处设置有取样管，在100cm处装有pH计、温度计，控制温度35±1℃，pH为7.0-8.5。运行方式为连续运行。

在实际运行之前，首先要向高效生物脱氮反应器接种污泥，污泥取自实验室厌氧颗粒污泥，由于该颗粒污泥原先已经在实验室经过筛选并富集培养，本身已具有一定的反硝化性能。颗粒污泥的MLSS为40g/L，MLVSS为28g/L，平均粒径为30μm，接种体积为18L，然后按梯度逐步提高反应器的负荷，进行污泥的驯化(驯化过程就是污泥自身适应，逐步提高反应负荷)，整个启动过程大约需要10天。

反应器启动结束后，进入正式运行阶段，控制反应器内污泥浓度MLVSS为15-30g/L左右，在温度35±1℃、pH值7.0-8.5条件下进行反硝化脱氮，反应器的硝态氮容积负荷可达2.3kg/(m³·d)。

第一缺氧池24采用钢结构，尺寸为20cm×50cm×70cm，设有一精密定时搅拌器23，功率100W，转速100rpm，承接脱氮反应器的出水，此反应器的主要功能是对于MBR池29、沉淀池28及脱氮反应器中的未完全反应的硝态氮进行反硝化脱氮，同时消耗易生物降解的COD，可作为生物选择器防止丝状菌膨胀。处理后的出水通过重力流向好氧池25。控制第一缺氧池24的温度35℃左右，pH7-8。第一缺氧池的加热方式为通过硅胶加热带进行加热，同时通过温控进行调节加热状态，硅胶加热带通过玻璃胶固定于池体不锈钢板，分布方式为据池体底部15、30、45cm处四周布置，加热带总功率为3×900W＝270W。在加热带外围用石棉进行保温，保温面积为0.45m²。

好氧池25采用钢结构，尺寸为40cm×50cm×70cm，通过两台曝气泵(曝气泵30与曝气泵33)，两台曝气泵的流量分别为150L/min和70L/min，每台曝气泵通过曝气主管道与多个曝气支管道向好氧池均匀曝气，控制好氧池DO≥2mg/L，保证硝化反应所需要的溶解氧水平。控制好氧池的温度为30℃左右，pH7-8。同上述第一缺氧池的加热带布置方式与保温方式，加热带总功率为240W，保温面积为0.4m²。经过好氧处理后的物料通过重力流向第二缺氧池27。

所述第二缺氧池27采用钢结构，尺寸为20cm×25cm×70cm，设有一精密定时搅拌器26，功率100W，转速60rpm。第二缺氧池27承接好氧池25出水，由于经过好氧池25之后基本上去除了可生物降解的有机物，所以在第二缺氧池72主要通过内源反硝化来强化生物脱氮。第二缺氧池的保温方式同上第一缺氧池24与好氧池25所述，加热带总功率为60W，保温面积0.1m²。

所述竖式沉淀池28采用钢结构，尺寸为20cm×25cm×70cm，底部有一个泥斗，用于收集沉降污泥。上清液部分通过回流泵37回流至配水池(约占75％)，部分上清液(约占25％)溢流至MBR池。回流的硝化液与进水按3:1混合后，通过投加经过水解酸化的原水，调节BOD：TKN≥3，进入到脱氮反应器。通过水力控制泥龄的方式排泥，每天排泥量为反应器容积的1/27，污泥龄为27天，通过排泥的方式控制出水中的总磷含量<8mg/L。

MBR池29采用钢结构，尺寸为20cm×50cm×70cm，内置SINAP平板膜组件40，PVDF材质，共5片膜元件，单片膜面积为0.1m²，总膜面积为0.5m²。通过膜支架上的曝气管道进行曝气，曝气泵45的最大流量为60L/min，控制MBR池29的DO为2～5mg/L，通过高强度的曝气对膜表面进行冲刷，减缓膜污染。通过加热带加保温棉的方式，并通过自动控制MBR池的温度在30℃左右，加热带的功率为270W，控制MBR池pH7～8。MBR池的出水方式为“抽吸8min，停2min”，出水通过时间继电器44进行控制。当膜污染使得出水管道上真空压力表42的压力超过25kPa时，取出膜片进行清洗。膜清洗的步骤为先对膜面进行简单的物理清理，然后进行化学清理。化学清理时，先用0.5％的次氯酸钠溶液浸泡5小时，再用2％的柠檬酸钠溶液浸泡4小时，最后用清水浸泡。清洗膜组件40后取得了良好的效果。

实施例2餐厨污水处理

采用本发明的废水处理方法，以江苏洁净环境科技有限公司的餐厨厌氧废水作为实验对象，进水的水质指标以及所获得的水处理效果如下表1所示。

表1反应器进水与处理出水的水质指标

Claims (3)

1.一种餐厨厌氧废水的高效好氧处理方法，其特征在于，步骤如下：

1)在进料池设置细格栅，将餐厨厌氧废水通过细格栅，进行杂质的分离与去除；

2)将预处理后的餐厨废水泵入配水池，在配水池中与回流硝化液按比例搅拌混合并通过投加碳源控制碳氮比，调节进料速度；

3)从配水池底部将物料泵入高效生物脱氮反应器中进行脱氮，控制温度和pH，水力停留时间为4-8小时，脱氮反应器设有独立的排泥系统；

4)经脱氮反应器后的物料进入第一缺氧池(24)，控制温度和pH，停留时间为1-2天；

5)第一缺氧池的物料通过重力流向好氧曝气池主体反应区，控制温度和pH；

6)经过好氧之后的物料进入第二缺氧池(27)，控制温度和pH，通过内源反硝化强化脱氮；

7)物料经第二缺氧池(27)反应后进入沉淀区，沉淀区的大部分上清液作为硝化液回流至配水池，部分上清液进入MBR曝气池，沉淀区污泥回流至第一缺氧池(24)，沉淀区设有排泥系统，废水经MBR膜池过膜达标排放，膜池剩余污泥通过短时间静置沉淀后从排泥口排出。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)餐厨废水所过细格栅为1mm的细格栅；

2)将预处理后的废水泵入配水池，废水与硝化回流液1:3混合，根据实际情况投加经水解酸化后的餐厨原水作为碳源，控制BOD：TKN≥3，将进料速度调节为4L/h-6L/h，pH值维持在7-8；

3)从配水池底部将物料泵入高效生物脱氮反应器，控制温度35±1℃，pH为7.0-8.5，上升流速1-2m/h，水力停留时间为4-8小时；

4)脱氮反应器脱氮后的物料进入第一缺氧池(24)，进一步脱氮及去除易降解COD，控制温度35±1℃，pH为7.0-8.5，溶解氧<0.2mg/L，水力停留时间为1-2天；

5)物料经第一缺氧池(24)流入好氧曝气池主反应区，控制反应器温度33±1℃，控制pH为7-8，溶解氧2mg/L，好氧曝气池的流态为推流式，水力停留时间为4-5天；

6)物料经过好氧池后流入第二缺氧池(27)，控制温度35℃左右，控制pH7-8，溶氧<0.2mg/L，第二缺氧池(27)的水力停留时间为12-24小时；

7)物料经第二缺氧池(27)流入沉淀池，沉淀池为竖式沉淀池，上清液部分回流，部分进入MBR膜生物反应器，膜生物反应器的水力停留时间为1-2天。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述高效生物脱氮反应器包括排泥口(1)、进水口(2)、第一反应室(3)、水浴保温套(4)、内回流管(5)、中层三相分离器(6)、中层气封室(7)、气体提升管(8)、第二反应室(9)、顶层三相分离器(10)、顶层气封室(11)、气液分离室(12)、出气口(13)、气体流量计(14)、储气罐(15)。