CN107140783A - 一种餐厨废水低能耗处理工艺和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种餐厨废水低能耗处理工艺和设备。包括一种餐厨废水低能耗处理工艺所用设备包括配水池、高效脱氮反应器、缺氧池、好氧池、内置式MBR系统、冷却换热系统，高效脱氮反应器与配水池通过管道及循环泵相连，配水池与缺氧池、好氧池、内置式MBR系统相连，缺氧池与好氧池相连，好氧池配置曝气装置，好氧池与内置式MBR系统相连，内置式MBR系统与清洗池相连，通过设置配水池，将脱氮反应器出水与好氧回流水混合后由反应器底部循环进水，促进厌氧氨氧化菌及反硝化菌生长，提高脱氮效率，采用内置式MBR系统，运行能耗低，膜组件运行只需一台低吸程的抽吸泵，运行费用只有常规膜产品的十分之一不到。
Description
技术领域
本发明涉及餐厨垃圾废水处理技术领域，尤其涉及一种餐厨废水低能耗处理工艺和设备。
背景技术
餐厨废水来自于餐厨垃圾经预处理及厌氧发酵处理后出水，随着我国社会经济的发展，餐饮业迅猛发展，餐厨废水产生量与日俱增。如不进行有效处理而直接排放将对自然水体及社会环境造成严重污染。而餐厨废水水质复杂，具有高COD(Chemical OxygenDemand)、高氨氮、高SS(suspend solid)及高盐分等特点，处理难度较大。
现有餐厨垃圾处理厂废水处理采用工艺普遍存在处理效果不稳定，运行成本高、占地面积大等问题，餐厨废水的处理达标排放正成为我国及行业内面临的新难题。开发一种易实施、小风险、低能耗、高效率的餐厨废水处理工艺是本行业急需解决的问题。
公开号为CN204356195U实用新型专利公开了一种餐厨垃圾高浓度废水处理装置,包括以下工作过程：餐厨垃圾废水经过调节池调节均匀后进入反硝化罐体内筒底部，经搅拌、混合，使硝酸盐在反硝化菌的降解下，变为氮气溢出，然后废水从底部进入硝化罐外筒，未降解的氨氮在生化罐外筒内在硝化菌、亚硝化菌的作用下完成硝化反应，同时有机物被氧化(罐内曝气)，硝化、反硝化是餐厨垃圾废水的主要生化处理过程，包括餐厨垃圾废水中的有机污染物的降解，氨氮氧化和反硝化脱氮等。经过反硝化、硝化反应降解有机物和脱氮后的餐厨垃圾废水通过管道进入沉淀池，沉淀后的上清液泵入超滤设备，利用膜的截留作用将SS及污染物截去，产生的混合液通过循环管路再进入反硝化罐体内筒，进行反硝化脱氮，同时生化产生的多余污泥和沉淀的污泥排到污泥池另外处理，超滤设备的出水达标后至清液罐排放。在此过程中控制水利停留时间(HRT)、污泥停留时间(SRT)、温度、pH值、溶解氧等。本发明运行可靠，集成度高，占地面积小，能确保出水水质达到生化效果。
上述专利只是针对餐厨废水处理传统工艺中生化池的结构形式提出的一种硝化反硝化罐碳钢内外套筒结构，超滤设备采用了外置管式超滤膜装置。整套装置在餐厨废水处理实际实施过程中仍存在能耗较高，运行操作复杂的问题，首先，由于废水的高氨氮特征，需要补充大量氧气；其次，外置管式超滤膜系统利用膜管内外压差渗透出水，需提供高压循环泵；再次，管式超滤膜对进水要求较高，不能有任何杂质进入膜系统，需设置预处理装置，增加系统操作复杂性。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种餐厨废水低能耗处理工艺，实现餐厨废水综合污水排放标准达到三级排放标准。
为解决以上问题，本发明的解决方案是提供一种餐厨废水低能耗处理工艺和设备。
一种餐厨废水低能耗处理设备，包括高效脱氮反应器，在高效脱氮反应器顶部设置有实现水、气、固三相分离、防止污泥流失的三相分离器，在高效脱氮反应器底部设置布水器，配水池，好氧池，缺氧池，与好氧池和缺氧池分别连接的冷却换热系统，清洗池，
还包括配水器，所述配水器设置于配水池顶部，接收高效脱氮反应器出水并分配至配水池及缺氧池，实现配水池整体进出水平衡；
所述高效脱氮反应器通过循环泵及管道与配水池连接；
所述配水池与所述缺氧池连接；
所述缺氧池从顶部进水，所述缺氧池与好氧池底部连通，形成AO生化池，所述缺氧池配置搅拌装置，所述好氧池配置曝气装置；
所述好氧池通过混合液回流泵及管道分别与所述配水池和所述缺氧池连接，所述好氧池通过膜进水泵及管道与内置式MBR系统连接；
所述内置式MBR系统设置有膜组件，所述内置式MBR系统通过产水泵及管道排除达标餐厨废水，所述内置式MBR系统通过污泥回流泵及管道分别与污泥处理系统、所述配水池和所述缺氧池连接，所述内置式MBR系统通过管道与所述清洗池连接。
作为上述技术方案的进一步改进：
还包括设置在高效脱氮反应器上的保温层，所述保温层为岩棉保温层。
所述冷却换热系统包含冷却塔和板式换热器。
所述高效脱氮反应器为圆柱体，采用钢结构，高径比大于1.5。
所述高氨氮餐厨废水低能耗处理设备的高效脱氮反应器，配水池，好氧池，缺氧池每段处理单元预留臭气收集口，臭气收集后通过输送管统一输送至除臭装置处理达标后高空排放。
所述膜组件的膜材采用氟塑料中空纤维膜，配置自吸出水泵及清洗系统。
一种餐厨废水低能耗处理工艺，包括以下步骤：
a.餐厨垃圾经预处理及厌氧发酵后产生的餐厨废水由餐厨废水进水口泵入配水池，然后与好氧池回流液、内置式MBR系统回流污泥及高效脱氮反应器出水混合；
b.餐厨废水经配水池混合后由循环泵泵入高效脱氮反应器，由底部布水器均匀布水，经混合反应产生氮气后由顶部三相分离器分离出水；
c.高效脱氮反应器通过循环泵及管道出水至配水池，设置于配水池顶部的配水器接收并分配高效脱氮反应器出水至配水池及缺氧池，实现配水池整体进出水平衡；
d.缺氧池与好氧池底部连通，形成AO生化池进行反应，缺氧池配置搅拌装置，好氧池配置曝气装置，缺氧池通过混合液回流管路与好氧池末端连通，缺氧池通过污泥回流管路与内置式MBR系统连通，实现硝酸盐氮、亚硝酸盐氮回流，为缺氧池中的前置反硝化反应提供硝态氮；
e.经过AO生化反应后，从好氧池出水由膜进水泵提升至内置式MBR系统，污染物经膜组件截留，餐厨废水经过滤出水达标通过产水泵排放至产水箱，溢流排放；
f.经膜组件截留的截留污泥一部分通过污泥回流泵及管道回流至缺氧池和配水池，一部分进入污泥池，进入后续污泥脱水处理。
作为改进，步骤a中，通过设置配水池，将好氧池回流液、内置式MBR系统的回流污泥、高效脱氮反应器出水及原餐厨废水混合后再进入高效脱氮反应器，以解决高氨氮废水的低碳氮比不利于以反硝化菌群为主要菌群的生物脱氮问题，并且通过调节各路回流水比例为反硝化反应、短程硝化反硝化及厌氧氨氧化提供有利条件。
作为改进，步骤b中，高效脱氮反应器为圆柱体，采用钢结构，高径比大于1.5，与混凝土结构相比占地面积小，其外部设有岩棉保温层，高效脱氮反应器内无搅拌装置，无曝气装置，通过底部布水器进料形成的冲击水流及反硝化、厌氧氨氧化反应产生气体(氮气等)的上升扩散，促进反应区物料混合，提高脱氮反应效率。顶部设置三相分离器，有效进行水、气、固三相分离，防止污泥流失。无需外加碳源，降低运行成本。
作为改进，步骤c中，配水器设置于配水池顶部，接收脱氮反应器出水并分配至配水池及缺氧池，实现配水池整体进出水平衡。
作为改进，步骤d中，所述缺氧池中设置有搅拌装置，无曝气装置。缺氧池与好氧池末端、MBR膜系统污泥回流设置循环管路(19)(20)，实现硝酸盐氮、亚硝酸盐氮回流，为前置反硝化提供硝态氮。
作为改进，步骤e中，所述好氧池曝气量仅需通常好氧曝气的二分之一，降低能耗；好氧池采用密封结构，预留臭气收集口，防止臭气外泄，配置冷却换热系统，确保池内硝化反应温度不受夏季高温影响。
作为改进，步骤f中，所述内置式MBR系统废水来自好氧池，膜材采用进口氟塑料中空纤维膜，配置自吸出水泵及清洗系统，解决外置管式膜存在的循环泵运行能耗高、进水要求高及清洗操作复杂的问题。
作为改进，高氨氮餐厨废水低能耗处理工艺的高效脱氮反应器(1)，配水池(7)，好氧池(8)，缺氧池(10)预留臭气收集口，臭气收集后通过输送管统一输送至除臭装置处理达标后高空排放。
作为改进，整个高氨氮餐厨废水低能耗处理工艺无需外加碳源，生化过程无需加酸碱。
作为改进，所述餐厨废水低能耗处理设备由外部电源提供动力，并设置电气控制系统，可实现远程控制每台设备。电气控制系统采用常规方式，能实现对本发明各原件控制即可。
从以上描述可以看出，本发明具有以下优点：
(1)采用碳钢结构形式的高效脱氮反应器相对于传统的反硝化池，减少占地面积；
(2)高效脱氮反应器顶部设置三相分离器，减少污泥流失，有利于反应器内部菌种繁殖。
(3)设置配水池，将脱氮反应器出水与好氧回流水混合后由反应器底部循环进水，促进厌氧氨氧化菌及反硝化菌生长，提高脱氮效率。
(4)整个餐厨废水处理工艺脱氮过程中无需外加碳源，降低污泥产量，减少后续污泥处理成本。
(5)采用内置式MBR系统，运行能耗低，膜组件运行只需一台低吸程的抽吸泵。运行费用只有常规膜产品的十分之一不到；
(6)膜通量的恢复性好，拥有良好的抗污染性能，优良的亲水性，超强的耐药性，以及永久的亲水性，清洗后通量基本可完全恢复，年通量衰减不超过 2％，而普通膜材由于其较弱的耐药性，清洗往往不彻底，通量恢复较差，目前市场上运行的MBR系统，普通膜年通量衰减率在15～30％；
(7)设备初期投资低，膜系统进水无需配套预处理装置，膜系统设备总体投资低了10～15％；
(8)控制简单：整个膜系统控制相对管式膜简单，自动化集成度比较高，故障率低；
(9)适应性强，可在干燥环境保存而不破坏膜材，适应餐厨废水来水不均匀及无水停产情况。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
附图标记：1、高效脱氮反应器，2、三相分离器，3、保温层，4、布水器， 5、配水器，6、循环泵，7、配水池，8、好氧池，9、混合液回流泵，10、缺氧池，11、膜进水泵，12、内置式MBR系统，13、膜组件，14、产水泵，15、污泥回流泵，16、曝气装置，17、冷却换热系统，18、清洗池，19、污泥回流管路，20、混合液回流管路，21、餐厨废水进水口。
具体实施方式
结合图1，详细说明本发明的第一个具体实施例，但不对本发明的权利要求做任何限定。
如图1所示，本实施例的餐厨废水低能耗处理设备，包括高效脱氮反应器1，在高效脱氮反应器1顶部设置有实现水、气、固三相分离、防止污泥流失的三相分离器2，在高效脱氮反应器1底部设置布水器4，配水池7，好氧池8，缺氧池10，与好氧池8和缺氧池10分别连接的冷却换热系统17，清洗池18，
还包括配水器5，配水器5设置于配水池7顶部，接收高效脱氮反应器1出水并分配至配水池7及缺氧池10，实现配水池7整体进出水平衡；
高效脱氮反应器1通过循环泵6及管道与配水池7连接；
配水池7与缺氧池10连接；
缺氧池10从顶部进水，缺氧池10与好氧池8底部连通，形成AO生化池，缺氧池10配置搅拌装置，好氧池8配置曝气装置16；
好氧池8通过混合液回流泵9及管道分别与配水池7和缺氧池10连接，好氧池 8通过膜进水泵11及管道与内置式MBR系统12连接；
内置式MBR系统12设置有膜组件13，内置式MBR系统12通过产水泵14及管道排除达标餐厨废水，内置式MBR系统12通过污泥回流泵15及管道分别与污泥处理系统、配水池7和缺氧池10连接，内置式MBR系统12通过管道与清洗池18连接。
还包括设置在高效脱氮反应器1上的保温层3，保温层3为岩棉保温层。
冷却换热系统17包含冷却塔和板式换热器。
高效脱氮反应器1为圆柱体，采用钢结构，高径比大于1.5。
高氨氮餐厨废水低能耗处理设备的高效脱氮反应器1，配水池7，好氧池8，缺氧池10每段处理单元预留臭气收集口，臭气收集后通过输送管统一输送至除臭装置处理达标后高空排放。
膜组件13的膜材采用氟塑料中空纤维膜，配置自吸出水泵及清洗系统。
本实施例的餐厨废水低能耗处理工艺，包括以下步骤：
a.餐厨垃圾经预处理及厌氧发酵后产生的餐厨废水由餐厨废水进水口21泵入配水池7，然后与好氧池8回流液、内置式MBR系统12回流污泥及高效脱氮反应器1出水混合；
b.餐厨废水经配水池7混合后由循环泵6泵入高效脱氮反应器1，由底部布水器4均匀布水，经混合反应产生氮气后由顶部三相分离器2分离出水；
c.高效脱氮反应器1通过循环泵6及管道出水至配水池7，设置于配水池7顶部的配水器5接收并分配高效脱氮反应器1出水至配水池7及缺氧池10，实现配水池7整体进出水平衡；
d.缺氧池10与好氧池8底部连通，形成AO生化池进行反应，缺氧池10配置搅拌装置，好氧池8配置曝气装置16，缺氧池10通过混合液回流管路20与好氧池8 末端连通，缺氧池10通过污泥回流管路19与内置式MBR系统12连通，实现硝酸盐氮、亚硝酸盐氮回流，为缺氧池10中的前置反硝化反应提供硝态氮；
e.经过AO生化反应后，从好氧池8出水由膜进水泵11提升至内置式MBR系统 12，污染物经膜组件13截留，餐厨废水经过滤出水达标通过产水泵14排放至产水箱，溢流排放；
f.经膜组件13截留的截留污泥一部分通过污泥回流泵15及管道回流至缺氧池10和配水池7，一部分进入污泥池，进入后续污泥脱水处理。
更具体地，步骤a中，通过设置配水池，将好氧池回流液、内置式MBR系统的回流污泥、高效脱氮反应器出水及原餐厨废水混合后再进入高效脱氮反应器，以解决高氨氮废水的低碳氮比不利于以反硝化菌群为主要菌群的生物脱氮问题，并且通过调节各路回流水比例为反硝化反应、短程硝化反硝化及厌氧氨氧化提供有利条件。
更具体地，步骤b中，高效脱氮反应器为圆柱体，采用钢结构，高径比大于1.5，与混凝土结构相比占地面积小，其外部设有岩棉保温层，高效脱氮反应器内无搅拌装置，无曝气装置，通过底部布水器进料形成的冲击水流及反硝化、厌氧氨氧化反应产生气体(氮气等)的上升扩散，促进反应区物料混合，提高脱氮反应效率。顶部设置三相分离器，有效进行水、气、固三相分离，防止污泥流失。无需外加碳源，降低运行成本。
更具体地，步骤c中，配水器设置于配水池顶部，接收脱氮反应器出水并分配至配水池及缺氧池，实现配水池整体进出水平衡。
更具体地，步骤d中，所述缺氧池中设置有搅拌装置，无曝气装置。缺氧池与好氧池末端、MBR膜系统污泥回流设置循环管路，实现硝酸盐氮、亚硝酸盐氮回流，为前置反硝化提供硝态氮。
更具体地，步骤e中，所述好氧池曝气量仅需通常好氧曝气的二分之一，降低能耗；好氧池采用密封结构，预留臭气收集口，防止臭气外泄，配置冷却换热系统，确保池内硝化反应温度不受夏季高温影响。
更具体地，步骤f中，所述内置式MBR系统废水来自好氧池，膜材采用进口氟塑料中空纤维膜，配置自吸出水泵及清洗系统，解决外置管式膜存在的循环泵运行能耗高、进水要求高及清洗操作复杂的问题。
更具体地，高氨氮餐厨废水低能耗处理工艺的高效脱氮反应器(1)，配水池(7)，好氧池(8)，缺氧池(10)预留臭气收集口，臭气收集后通过输送管统一输送至除臭装置处理达标后高空排放。
更具体地，整个高氨氮餐厨废水低能耗处理工艺无需外加碳源，生化过程无需加酸碱。
更具体地，所述餐厨废水低能耗处理设备由外部电源提供动力，并设置电气控制系统，可实现远程控制每台设备。电气控制系统采用常规方式，能实现对本发明各原件控制即可。
综上所述，本发明具有以下优点：
(1)采用碳钢结构形式的高效脱氮反应器相对于传统的反硝化池，减少占地面积；
(2)高效脱氮反应器顶部设置三相分离器，减少污泥流失，有利于反应器内部菌种繁殖。
(3)设置配水池，将脱氮反应器出水与好氧回流水混合后由反应器底部循环进水，促进厌氧氨氧化菌及反硝化菌生长，提高脱氮效率。
(4)整个餐厨废水处理工艺脱氮过程中无需外加碳源，降低污泥产量，减少后续污泥处理成本。
(5)采用内置式MBR系统，运行能耗低，膜组件运行只需一台低吸程的抽吸泵。运行费用只有常规膜产品的十分之一不到；
(6)膜通量的恢复性好，拥有良好的抗污染性能，优良的亲水性，超强的耐药性，以及永久的亲水性，清洗后通量基本可完全恢复，年通量衰减不超过 2％，而普通膜材由于其较弱的耐药性，清洗往往不彻底，通量恢复较差，目前市场上运行的MBR系统，普通膜年通量衰减率在15～30％；
(7)设备初期投资低，膜系统进水无需配套预处理装置，膜系统设备总体投资低了10～15％；
(8)控制简单：整个膜系统控制相对管式膜简单，自动化集成度比较高，故障率低；
(9)适应性强，可在干燥环境保存而不破坏膜材，适应餐厨废水来水不均匀及无水停产情况。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果，但都在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种餐厨废水低能耗处理设备，包括高效脱氮反应器(1)，在高效脱氮反应器(1)顶部设置有实现水、气、固三相分离、防止污泥流失的三相分离器(2)，在高效脱氮反应器(1)底部设置布水器(4)，配水池(7)，好氧池(8)，缺氧池(10)，与好氧池(8)和缺氧池(10)分别连接的冷却换热系统(17)，清洗池(18)，其特征在于：
还包括配水器(5)，所述配水器(5)设置于配水池(7)顶部，接收高效脱氮反应器(1)出水并分配至配水池(7)及缺氧池(10)，实现配水池(7)整体进出水平衡；
所述高效脱氮反应器(1)通过循环泵(6)及管道与配水池(7)连接；
所述配水池(7)与所述缺氧池(10)连接；
所述缺氧池(10)从顶部进水，所述缺氧池(10)与好氧池(8)底部连通，形成AO生化池，所述缺氧池(10)配置搅拌装置，所述好氧池(8)配置曝气装置(16)；
所述好氧池(8)通过混合液回流泵(9)及管道分别与所述配水池(7)和所述缺氧池(10)连接，所述好氧池(8)通过膜进水泵(11)及管道与内置式MBR系统(12)连接；
所述内置式MBR系统(12)设置有膜组件(13)，所述内置式MBR系统(12)通过产水泵(14)及管道排除达标餐厨废水，所述内置式MBR系统(12)通过污泥回流泵(15)及管道分别与污泥处理系统、所述配水池(7)和所述缺氧池(10)连接，所述内置式MBR系统(12)通过管道与所述清洗池(18)连接。
2.根据权利要求1所述的餐厨废水低能耗处理设备，其特征在于：还包括设置在高效脱氮反应器(1)上的保温层(3)，所述保温层(3)为岩棉保温层。
3.根据权利要求1所述的餐厨废水低能耗处理设备，其特征在于：所述冷却换热系统(17)包含冷却塔和板式换热器。
4.根据权利要求1所述的餐厨废水低能耗处理设备，其特征在于：所述高效脱氮反应器(1)为圆柱体，采用钢结构，高径比大于1.5。
5.根据权利要求1所述的餐厨废水低能耗处理设备，其特征在于：所述高氨氮餐厨废水低能耗处理设备的高效脱氮反应器(1)，配水池(7)，好氧池(8)，缺氧池(10)每段处理单元预留臭气收集口，臭气收集后通过输送管统一输送至除臭装置处理达标后高空排放。
6.根据权利要求1所述的餐厨废水低能耗处理设备，其特征在于：所述膜组件(13)的膜材采用氟塑料中空纤维膜，配置自吸出水泵及清洗系统。
7.一种餐厨废水低能耗处理工艺，包括以下步骤：
a.餐厨垃圾经预处理及厌氧发酵后产生的餐厨废水由餐厨废水进水口(21)泵入配水池(7)，然后与好氧池(8)回流液、内置式MBR系统(12)回流污泥及高效脱氮反应器(1)出水混合；
b.餐厨废水经配水池(7)混合后由循环泵(6)泵入高效脱氮反应器(1)，由底部布水器(4)均匀布水，经混合反应产生氮气后由顶部三相分离器(2)分离出水；
c.高效脱氮反应器(1)通过循环泵(6)及管道出水至配水池(7)，设置于配水池(7)顶部的配水器(5)接收并分配高效脱氮反应器(1)出水至配水池(7)及缺氧池(10)，实现配水池(7)整体进出水平衡；
d.缺氧池(10)与好氧池(8)底部连通，形成AO生化池进行反应，缺氧池(10)配置搅拌装置，好氧池(8)配置曝气装置(16)，缺氧池(10)通过混合液回流管路(20)与好氧池(8)末端连通，缺氧池(10)通过污泥回流管路(19)与内置式MBR系统(12)连通，实现硝酸盐氮、亚硝酸盐氮回流，为缺氧池(10)中的前置反硝化反应提供硝态氮；
e.经过AO生化反应后，从好氧池(8)出水由膜进水泵(11)提升至内置式MBR系统(12)，污染物经膜组件(13)截留，餐厨废水经过滤出水达标通过产水泵(14)排放至产水箱，溢流排放；
f.经膜组件(13)截留的截留污泥一部分通过污泥回流泵(15)及管道回流至缺氧池(10)和配水池(7)，一部分进入污泥池，进入后续污泥脱水处理。
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