CN104478175B - 一种餐厨废弃物厌氧发酵沼液的处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种餐厨废弃物厌氧发酵沼液的处理系统及方法，系统包括：过滤调节处理单元、混凝沉淀处理单元、厌氧处理单元、一级硝化反硝化处理单元、二次沉淀池、芬顿氧化处理单元、二级硝化反硝化处理单元、膜生物反应器过滤处理单元、膜过滤处理单元和污泥处理单元。该方法包括如下主要步骤：(1)水力筛筛滤及水质水量调节；(2)混凝沉淀处理；(3)厌氧处理；(4)一级硝化反硝化处理；(5)芬顿氧化处理；(6)二级硝化反硝化处理；(7)膜生物反应器过滤处理；(8)膜过滤处理。本发明方法耐冲击负荷，系统运行稳定，且处理效果好，大大减少了污染物的排放，是一种具有应用前景的处理方法。

Description

一种餐厨废弃物厌氧发酵沼液的处理系统及方法
技术领域
本发明涉及垃圾处理领域，特别是涉及一种餐厨废弃物厌氧发酵沼液的处理系统及方法。
背景技术
随着我国人民生活水平的日益提高，城市餐饮行业发展迅速，随之产生的餐厨废弃物量也大幅增加，2013年我国产生的餐厨废弃物已远超过了6000万吨。餐厨废弃物中含有大量的蛋白质和糖类，且油脂、盐分和水分含量高，如果处理不当，餐厨废弃物极易腐败变质而产生恶臭，危害环境。
国内外餐厨废弃物的处理技术主要分为非生物处理和生物处理两种。非生物处理技术包括填埋、焚烧、机械粉碎等方式；生物处理技术主要包括厌氧发酵和好氧堆肥，但好氧堆肥占地面积大，容易产生恶臭，因此推广受到一定限制，而通过厌氧发酵可产生具有利用价值的氢气和甲烷，耗能低，对环境污染较小，所以厌氧发酵技术应用广泛，但厌氧发酵之后产生的沼液含固率高，有机物含量高，氨氮含量也较高，成分复杂，处理难度大，因此沼液的处理也不容忽视。
目前针对餐厨废弃物厌氧发酵沼液的处理技术相对较少，且工艺简单，运行也不够稳定，因此需要一种技术成熟，运行稳定，能保证达标排放的处理方法。
发明内容
基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种餐厨废弃物厌氧发酵沼液的处理系统及方法，其耐冲击负荷，能保证系统稳定运行，且处理效果好，大大减少了污染物的排放，保护了城市的环境。
为解决上述技术问题，本发明提供一种餐厨废弃物厌氧发酵沼液的处理系统，包括：
顺次连接的过滤调节处理单元、混凝沉淀处理单元、厌氧处理单元、一级硝化反硝化处理单元、二次沉淀池、芬顿氧化处理单元、二级硝化反硝化处理单元、膜生物反应器过滤处理单元和膜过滤处理单元；
污泥处理单元，分别与混凝沉淀处理单元、厌氧处理单元、二次沉淀池、芬顿氧化处理单元和膜生物反应器过滤处理单元的排泥口连接；
所述过滤调节处理单元设有发酵沼液入口；所述膜过滤处理设有达标排放口。
本发明还提供一种餐厨废弃物厌氧发酵沼液的处理方法，采用本发明的处理系统，包括以下步骤：
使待处理的餐厨废弃物厌氧发酵沼液进入所述处理系统，依次通过滤调节处理单元、混凝沉淀处理单元、厌氧处理单元、一级硝化反硝化处理单元、二次沉淀池、芬顿氧化处理单元、二级硝化反硝化处理单元、膜生物反应器过滤处理单元和膜过滤处理单元进行过滤调节处理、混凝沉淀处理、厌氧处理、一级硝化反硝化处理、二次沉淀、芬顿氧化处理、二级硝化反硝化处理、膜生物反应器过滤处理和膜过滤处理后，出水达标排放；
所述混凝沉淀处理单元、厌氧处理单元、二次沉淀池、芬顿氧化处理单元和膜生物反应器过滤处理单元在处理时产生的污泥通过所述处理系统的污泥处理单元处理后外运处置。
本发明的有益效果为：通过有机连接的过滤调节处理单元、混凝沉淀处理单元、厌氧处理单元、一级硝化反硝化处理单元、二次沉淀池、芬顿氧化处理单元、二级硝化反硝化处理单元、膜生物反应器过滤处理单元、膜过滤处理单元以及污泥处理单元，能够实现对餐厨废弃物厌氧发酵沼液进行过滤调节处理、混凝沉淀处理、厌氧处理、一级硝化反硝化处理、二次沉淀、芬顿氧化处理、二级硝化反硝化处理、膜生物反应器过滤处理和膜过滤处理，使出水达标排放，并能对处理过程中产生的污泥有效处理。该系统耐冲击负荷，能保证稳定运行，即使餐厨废弃物厌氧发酵系统出现故障或者处理效率低，也能保证出水水质达到《污水综合排放标准》中的三级标准。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的餐厨废弃物厌氧发酵沼液的处理系统的示意图。
图2为本发明实施例提供的污泥处理单元连接的示意图；
图3为本发明实施例提供的处理方法流程图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
图1、2所示为本发明提供一种餐厨废弃物厌氧发酵沼液的处理系统，用于处理餐厨废弃物厌氧发酵沼液，处理后达标排放，该系统包括：
顺次连接的过滤调节处理单元、混凝沉淀处理单元、厌氧处理单元、一级硝化反硝化处理单元、二次沉淀池、芬顿氧化处理单元、二级硝化反硝化处理单元、膜生物反应器过滤处理单元和膜过滤处理单元；
污泥处理单元，分别与混凝沉淀处理单元、厌氧处理单元、二次沉淀池、芬顿氧化处理单元和膜生物反应器过滤处理单元的排泥口连接；优选的，污泥处理单元由污泥储池、污泥脱水系统和污泥外运设备组成。
所述过滤调节处理单元设有发酵沼液入口；所述膜过滤处理设有达标排放口。
上述处理系统中，所述过滤调节处理单元由顺次连接的水力筛和调节池构成，所述水力筛上设置所述发酵沼液入口，所述调节池内设有连接外部风机的穿孔曝气管；所述水力筛筛孔直径为2mm，所述调节池水力停留时间为3-5天，穿孔曝气搅拌的搅拌强度为0.04-0.05m3/m2·min；
所述混凝沉淀处理单元由顺次连接的混凝反应池和一次沉淀池构成，所述混凝反应池上设有第一加药装置，所述一次沉淀池底部设有排泥口；
所述厌氧处理单元由顺次连接的厌氧池和厌氧沉淀池构成，所述厌氧沉淀池设有连接回流至所述厌氧池的回流管，所述厌氧沉淀池底部设有排泥口，所述厌氧池有机负荷为3-5kgCOD/(m3·d)，厌氧沉淀池负荷小于0.5m3/(m2·h)，回流比为200-400％；厌氧池采用厌氧接触法工艺，结构简单，检修方便，能有效的防止跑泥现象，且无需加热保温，常温运行即可，节省能耗；
上述处理系统中，一级硝化反硝化处理单元由顺次连接的一级反硝化池和一级硝化池构成，所述一级硝化池设有连接回流至所述一级反硝化池的回流管，回流比为400-800％，所述一级硝化池内设有连接外部风机的旋混式曝气器；一级硝化反硝化系统水力停留时间长，回流比大，大大提高了有机物和氨氮的去除效率；
所述二级硝化反硝化处理单元由顺次连接的二级反硝化池和二级硝化池构成，所述二级硝化池设有连接回流至所述二级反硝化池的回流管，回流比为200-400％，所述二级硝化池内设有连接外部风机的旋混式曝气器。
上述处理系统中，所述芬顿氧化处理单元包括顺次连接的第一pH调节池、铁碳微电解反应池、混沉池和第二pH调节池，其中铁碳微电解反应池的铁碳比为1：4，气水比为3：1，所述铁碳微电解反应池的池体上设有第二加药装置和池内底部设有连接外部风机的曝气设备，所述混沉池上设有第三加药装置，所述混沉池底部设有排泥口。
上述处理系统中，所述膜生物反应器过滤处理单元采用具有浸没帘式中空纤维PVDF超滤膜膜组件的膜生物反应器，膜生物反应器内设有连接外部风机的脉冲曝气设备，膜生物反应器底部设有排泥口。膜组件采用脉冲曝气的方式，节省能耗。
上述处理系统中，所述膜过滤处理由顺次连接的纳滤膜系统和反渗透膜系统构成，所述反渗透膜系统设置所述达标排放口，所述纳滤膜系统和反渗透膜系统均设有浓缩液外排口。
如图3所示，本发明实施例还提供一种餐厨废弃物厌氧发酵沼液的处理方法，采用本发明的处理系统，包括以下步骤：
使待处理的餐厨废弃物厌氧发酵沼液进入所述处理系统，依次通过滤调节处理单元、混凝沉淀处理单元、厌氧处理单元、一级硝化反硝化处理单元、二次沉淀池、芬顿氧化处理单元、二级硝化反硝化处理单元、膜生物反应器过滤处理单元和膜过滤处理单元进行过滤调节处理、混凝沉淀处理、厌氧处理、一级硝化反硝化处理、二次沉淀、芬顿氧化处理、二级硝化反硝化处理、膜生物反应器过滤处理和膜过滤处理后，出水达标排放；
所述混凝沉淀处理单元、厌氧处理单元、二次沉淀池、芬顿氧化处理单元和膜生物反应器过滤处理单元在处理时产生的污泥通过所述处理系统的污泥处理单元处理后外运处置。优选的，浓缩液外运处置采用蒸发处置或者焚烧处置。
上述处理方法中，所述待处理的餐厨废弃物厌氧发酵沼液为经过脱水实现固液分离的沼液；
所述过滤调节处理中的水力筛筛孔直径为2mm，所述调节池水力停留时间3-5d，采用穿孔曝气方式进行搅拌，搅拌强度为0.04-0.05m3/m2·min；
所述混凝沉淀处理中向所述的混凝沉淀反应池投加聚合硫酸铝和阳离子型聚丙稀酰胺药剂，投加量分别为1000-1500mg/L和15-20mg/L；
所述厌氧处理中，厌氧池采用厌氧接触法工艺，其中厌氧池有机负荷为3-5kgCOD/(m3·d)，厌氧沉淀池负荷小于0.5m3/(m2·h)，回流比为200-400％；厌氧处理采用厌氧接触法工艺，结构简单，检修方便，能有效的防止跑泥现象，且无需加热保温，常温运行即可，节省能耗；
所述一级硝化反硝化处理中，一级反硝化池的水力停留时间3-5d，一级硝化池的水力停留时间8-10d，回流比为400-800％，曝气方式为旋混式曝气；一级硝化反硝化处理水力停留时间长，回流比大，大大提高了有机物和氨氮的去除效率；
所述芬顿氧化处理中，二次沉淀池的上清液进入第一pH调节池pH调至3-4后进入铁碳微电解反应池，铁碳微电解反应池的铁碳比为1：4，气水比为3：1，加入双氧水与产生的亚铁离子组成芬顿试剂，产生具有氧化能力极强的羟基自由基，对废水进一步氧化还原，铁碳微电解反应池出水进入混沉池中投加碱液将废水pH调至10，再投加混凝剂和絮凝剂，去除重金属离子和铁离子；混沉池出水进入第二pH调节池，加酸调至中性后进入后续二级硝化反硝化处理；
所述二级硝化反硝化处理中，二级反硝化池的水力停留时间1-2d，二级硝化池的水力停留时间2-3d，回流比为200-400％，曝气方式为旋混式曝气；
所述膜生物反应器过滤处理中，膜组件采用浸没帘式中空纤维PVDF超滤膜，膜组件的曝气方式为脉冲曝气。膜组件采用脉冲曝气的方式，节省能耗。
下面结合具体实施例对本发明系统及方法作进一步说明。
实施例1
本实施例提供的一种餐厨废弃物厌氧发酵沼液的处理方法，采用本发明的系统(参见图1、2)，包括以下步骤(如图3所示)：
(1)餐厨废弃物厌氧发酵沼液经过水力筛筛滤去除部分悬浮物后进入调节池调节水质水量，调节池设计水力停留时间为3d，且采用穿孔曝气方式进行搅拌，搅拌强度为0.04m3/m2·min；
(2)调节池的沼液经泵提升后进入混凝反应系统。在混合池中投加聚合硫酸铝，投加量为1000mg/L，在反应池中投加阳离子聚丙烯酰胺，投加量为15mg/L。充分絮凝反应后的混合液进入一次沉淀池进行泥水分离；
(3)经一次沉淀后的上清液进入厌氧处理系统。其中厌氧池有机负荷为3kgCOD/(m3·d)，厌氧沉淀池负荷小于0.5m3/(m2·h)，回流比为200％；
(4)厌氧处理系统出水进入一级硝化反硝化系统，去除部分氨氮及有机物。其中硝化系统水力停留时间8d；反硝化系统水力停留时间3d；回流比为400％；采用旋混式曝气器进行充氧；
(5)一级硝化反硝化系统出水进入二次沉淀池进行泥水分离；
(6)二次沉淀池上清液进入芬顿氧化系统；将沉淀池上清液pH调至3后进入铁碳微电解池，铁屑和碳颗粒在酸性环境下由于存在电极电位差而发生电化学反应，从而产生亚铁离子，由亚铁离子和加入的双氧水组成芬顿试剂，产生具有氧化能力极强的羟基自由基，对废水进一步氧化还原；铁碳微电解反应池的出水进入混沉池，在混沉池中投加碱液将废水pH调至10，再投加混凝剂和絮凝剂，去除重金属离子和铁离子；混沉池出水进入后续的pH调节池，加酸调至中性后进入二级硝化反硝化系统。
(7)芬顿氧化系统出水进入二级硝化反硝化系统，进一步去除部分氨氮及有机物。其中硝化系统水力停留时间2d；反硝化系统水力停留时间1d；回流比为200％；采用旋混式曝气器进行充氧；
(8)二级硝化反硝化系统出水进入膜生物反应器；
(9)膜生物反应器出水进入NF系统(纳滤膜系统)和RO系统(反渗透膜系统)进行过滤；
(10)RO系统的出水达标排放，NF系统和RO系统的浓缩液外运处置。
实施例2
本实施例提供一种餐厨废弃物厌氧发酵沼液的处理方法，采用本发明的系统，包括以下步骤：
(1)餐厨废弃物厌氧发酵沼液经过水力筛筛滤去除部分悬浮物后进入调节池调节水质水量，调节池设计水力停留时间为5d，且采用穿孔曝气方式进行搅拌，搅拌强度为0.05m3/m2·min；
(2)调节池的沼液经泵提升后进入混凝反应系统。在混合池中投加聚合硫酸铝，投加量为1500mg/L，在反应池中投加阳离子聚丙烯酰胺，投加量为20mg/L。充分絮凝反应后的混合液进入一次沉淀池进行泥水分离；
(3)经一次沉淀后的上清液进入厌氧处理系统。其中厌氧池有机负荷为5kgCOD/(m3·d)，厌氧沉淀池负荷小于0.5m3/(m2·h)，回流比为400％；
(4)厌氧处理系统出水进入一级硝化反硝化系统，去除部分氨氮及有机物。其中硝化系统水力停留时间10d；反硝化系统水力停留时间5d；回流比为800％；采用旋混式曝气器进行充氧；
(5)一级硝化反硝化系统出水进入二次沉淀池进行泥水分离；
(6)二次沉淀池上清液进入芬顿氧化系统。将沉淀池上清液pH调至4后进入铁碳微电解池，铁屑和碳颗粒在酸性环境下由于存在电极电位差而发生电化学反应，从而产生亚铁离子；在反应池中加入双氧水，由亚铁离子和加入的双氧水组成芬顿试剂，产生具有氧化能力极强的羟基自由基，对废水进一步氧化还原；铁碳微电解反应池的出水进入混沉池，在混沉池中投加碱液将废水pH调至10，再投加混凝剂和絮凝剂，去除重金属离子和铁离子；混沉池出水进入后续的pH调节池，加酸调至中性后进入二级硝化反硝化系统；
(7)芬顿氧化系统出水进入二级硝化反硝化系统，进一步去除部分氨氮及有机物。其中硝化系统水力停留时间3d；反硝化系统水力停留时间2d；回流比为400％；采用旋混式曝气器进行充氧；
(8)二级硝化反硝化系统出水进入膜生物反应器；
(9)膜生物反应器出水进入NF系统和RO系统进行过滤；
(10)RO系统的出水达标排放，NF系统和RO系统的浓缩液外运处置。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种餐厨废弃物厌氧发酵沼液的处理系统，其特征在于，包括：
顺次连接的过滤调节处理单元、混凝沉淀处理单元、厌氧处理单元、一级硝化反硝化处理单元、二次沉淀池、芬顿氧化处理单元、二级硝化反硝化处理单元、膜生物反应器过滤处理单元和膜过滤处理单元；
所述过滤调节处理单元由顺次连接的水力筛和调节池构成，所述水力筛上设置所述发酵沼液入口，所述调节池内设有连接外部风机的穿孔曝气管；所述水力筛筛孔直径为2mm；
所述芬顿氧化处理单元包括顺次连接的第一pH调节池、铁碳微电解反应池、混沉池和第二pH调节池，其中铁碳微电解反应池的铁碳比为1：4，气水比为3：1，所述铁碳微电解反应池的池体上设有第二加药装置和池内底部设有连接外部风机的曝气设备，所述混沉池上设有第三加药装置，所述混沉池底部设有排泥口；
污泥处理单元，分别与混凝沉淀处理单元、厌氧处理单元、二次沉淀池、芬顿氧化处理单元和膜生物反应器过滤处理单元的排泥口连接；
所述过滤调节处理单元设有发酵沼液入口；所述膜过滤处理设有达标排放口，所述膜过滤处理由顺次连接的纳滤膜系统和反渗透膜系统构成，所述反渗透膜系统设置所述达标排放口，所述纳滤膜系统和反渗透膜系统均设有浓缩液外排口。
2.根据权利要求1所述的一种餐厨废弃物厌氧发酵沼液的处理系统，其特征在于，
所述调节池水力停留时间为3-5天，穿孔曝气搅拌的搅拌强度为0.04-0.05m3/m2·min；
所述混凝沉淀处理单元由顺次连接的混凝反应池和一次沉淀池构成，所述混凝反应池上设有第一加药装置，所述一次沉淀池底部设有排泥口；
所述厌氧处理单元由顺次连接的厌氧池和厌氧沉淀池构成，所述厌氧沉淀池设有连接回流至所述厌氧池的回流管，所述厌氧沉淀池底部设有排泥口，所述厌氧池有机负荷为3-5kgCOD/(m3·d)，厌氧沉淀池负荷小于0.5m3/(m2·h)，回流比为200-400％。
3.根据权利要求1或2所述的一种餐厨废弃物厌氧发酵沼液的处理系统，其特征在于，一级硝化反硝化处理单元由顺次连接的一级反硝化池和一级硝化池构成，所述一级硝化池设有连接回流至所述一级反硝化池的回流管，回流比为400-800％，所述一级硝化池内设有连接外部风机的旋混式曝气器；
所述二级硝化反硝化处理单元由顺次连接的二级反硝化池和二级硝化池构成，所述二级硝化池设有连接回流至所述二级反硝化池的回流管，回流比为200-400％，所述二级硝化池内设有连接外部风机的旋混式曝气器。
4.根据权利要求1或2所述的一种餐厨废弃物厌氧发酵沼液的处理系统，其特征在于，所述膜生物反应器过滤处理单元采用具有浸没帘式中空纤维PVDF超滤膜膜组件的膜生物反应器，膜生物反应器内设有连接外部风机的脉冲曝气设备，膜生物反应器底部设有排泥口。
5.一种餐厨废弃物厌氧发酵沼液的处理方法，其特征在于，采用上述权利要求1至4任一项所述的处理系统，包括以下步骤：
使待处理的餐厨废弃物厌氧发酵沼液进入所述处理系统，依次通过滤调节处理单元、混凝沉淀处理单元、厌氧处理单元、一级硝化反硝化处理单元、二次沉淀池、芬顿氧化处理单元、二级硝化反硝化处理单元、膜生物反应器过滤处理单元和膜过滤处理单元进行过滤调节处理、混凝沉淀处理、厌氧处理、一级硝化反硝化处理、二次沉淀、芬顿氧化处理、二级硝化反硝化处理、膜生物反应器过滤处理和膜过滤处理后，出水达标排放；
所述混凝沉淀处理单元、厌氧处理单元、二次沉淀池、芬顿氧化处理单元和膜生物反应器过滤处理单元在处理时产生的污泥通过所述处理系统的污泥处理单元处理后外运处置；
所述待处理的餐厨废弃物厌氧发酵沼液为经过脱水实现固液分离的沼液；
所述过滤调节处理中的水力筛筛孔直径为2mm，所述调节池水力停留时间3-5d，采用穿孔曝气方式进行搅拌，搅拌强度为0.04-0.05m3/m2·min；
所述混凝沉淀处理中向所述的混凝沉淀反应池投加聚合硫酸铝和阳离子型聚丙稀酰胺药剂，投加量分别为1000-1500mg/L和15-20mg/L；
所述厌氧处理中，厌氧池采用厌氧接触法工艺，其中厌氧池有机负荷为3-5kgCOD/(m3·d)，厌氧沉淀池负荷小于0.5m3/(m2·h)，回流比为200-400％；
所述一级硝化反硝化处理中，一级反硝化池的水力停留时间3-5d，一级硝化池的水力停留时间8-10d，回流比为400-800％，曝气方式为旋混式曝气；
所述芬顿氧化处理中，二次沉淀池的上清液进入第一pH调节池pH调至3-4后进入铁碳微电解反应池，铁碳微电解反应池的铁碳比为1：4，气水比为3：1，加入双氧水与产生的亚铁离子组成芬顿试剂，产生具有氧化能力极强的羟基自由基，对废水进一步氧化还原，铁碳微电解反应池出水进入混沉池中投加碱液将废水pH调至10，再投加混凝剂和絮凝剂，去除重金属离子和铁离子；混沉池出水进入第二pH调节池，加酸调至中性后进入后续二级硝化反硝化处理；
所述二级硝化反硝化处理中，二级反硝化池的水力停留时间1-2d，二级硝化池的水力停留时间2-3d，回流比为200-400％，曝气方式为旋混式曝气；
所述膜生物反应器过滤处理中，膜组件采用浸没帘式中空纤维PVDF超滤膜，膜组件的曝气方式为脉冲曝气。
6.根据权利要求5所述的一种餐厨废弃物厌氧发酵沼液的处理方法，其特征在于，
所述浓缩液外运处置采用蒸发处置或者焚烧处置。
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