CN107352744A - 餐厨垃圾浆料发酵废水处理方法 - Google Patents

餐厨垃圾浆料发酵废水处理方法 Download PDF

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Abstract

餐厨垃圾浆料发酵废水处理方法，用于餐厨垃圾浆料厌氧消化脱水后的废水及餐厨垃圾处理其它工序所产生废水的处理方法。废水先后经隔油初沉、水量水质调节、A/O生化处理、沉淀处理、气浮处理、芬顿反应器处理、混凝沉淀池处理、曝气生物滤池处理。在满足有效去除废水中COD、BOD5、SS等污染物的同时，可有效去除TN、TP和有效降低废水色度，并提高TN、TP的去除率，处理后的废水中COD、BOD5、NH3‑N、TP、色度等污染物均可稳定达到《污水综合排放标准》(GB8978‑1996)“一级标准”的要求。

Description

餐厨垃圾浆料发酵废水处理方法
技术领域
本发明涉及一种餐厨垃圾废水处理方法，具体涉及一种用于餐厨垃圾浆料厌氧消化脱水后的废水，以及餐厨垃圾处理其它工序所产生废水的处理方法，属于污水处理领域。
背景技术
餐厨垃圾浆料厌氧消化脱水后的废水，以及餐厨垃圾处理其它工序产生的废水，废水成分复杂，属处理难度大的高浓度有机废水。废水中污染物浓度高，化学需氧量(COD，8000～20000mg/L)、生化需氧量(BOD5，4000～8000mg/L)、总氮(TN，2000～3000mg/L)、氨氮(NH3-N，1500～2500mg/L)、总磷(TP，50～150mg/L)、悬浮物(SS，>8000mg/L)、含盐量(15000～30000mg/L)、动植物油(800～1500mg/L)、色度(300～1000倍)。废水中的纤维素、蛋白质、脂类等难生物降解有机物质所占比大，其碳氮比(BOD5:TKN)低，仅为2:1～3:1，废水的碳氮比低不利于总氮的有效去除。
餐厨废水处理目前主要采用厌氧生物处理、好氧生物处理、高级氧化、膜技术处理等几种或多种工艺单元组合的工艺路线。餐厨废水处理后应达到《污水综合排放标准(GB8978-1996)》中的“三级标准”和《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T 31962-2015)中“B级”标准，部分地区还需达到更为严格的《污水综合排放标准》(GB8978-1996)“一级标准”。
公开号CN106746174A的文献公开了“一种餐厨垃圾浆料厌氧发酵废水处理方法”，用于餐厨垃圾浆料厌氧发酵脱水后的废水及餐厨垃圾处理其它工序所产生废水的处理，其步骤依次：隔油初沉、水量水质调节、pH值第一次调节、氨吹脱塔游离氨吹脱、pH值第二次调节、A/O生化处理、沉淀处理、芬顿反应器处理、混凝沉淀池处理，该方法处理后的废水中COD、BOD5、TN、NH3-N、TP、色度等污染物均可稳定达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)“三级标准”和《污水排入城镇下水道水质标准》GB/T 31962-2015)“B级”的要求，具有较好的效果，但不满足《污水综合排放标准》(GB8978-1996)“一级标准”要求。
现有技术中还有一种名称为“餐厨垃圾废水处理的方法”，其步骤包括：先经预处理，去除废水中的固体杂质、油分、黏稠物等，再分别经厌氧生物膜反应器、好氧生物膜反应器对废水有机物酸化及去除，最后经反渗透膜处理后排放；该方法工艺属“预处理+厌氧+好氧+深度处理(反渗透膜过滤)”组合工艺，其不足是，一是该方法中的厌氧处理单元运行管理要求高，尤其是厌氧处理装置在运行过程中消耗废水中的碳源，使废水中碳氮比进一步下降(COD、BOD5降低，氨氮升高)，碳氮比的降低更不利于废水的生物脱氮；二是该方法所采用的反渗透膜处理技术，虽然可以满足《污水排入城镇下水道水质标准》“B级”标准的要求以及《污水综合排放标准》(GB8978-1996)“一级标准”的要求，其不足是：废水中的油脂易导致膜堵塞，废水中的高盐分会加速膜的老化，膜的使用寿命短，尤其是膜技术是一种物理过滤技术，只是将废水中的污染物进行了截留，并未将污染物真正降解，所产生的大量浓缩液需另行进行复杂过程的处理，容易导致二次污染，且运行成本较高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种餐厨垃圾浆料发酵废水处理方法，即餐厨垃圾浆料厌氧消化脱水后的废水和餐厨垃圾处理其他工序所产生废水的处理方法，本方法在满足有效去除废水中COD、BOD5、SS等污染物的同时，可有效去除TN、TP和有效降低废水色度，并提高TN、TP的去除率，处理后的废水中COD、BOD5、NH3-N、TP、色度等污染物均可稳定达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)“一级标准”的要求。
本发明方法的步骤如下：
参见附图
a、废水首先进入隔油初沉池进行隔油初沉处理，隔除废水中的浮油，废水中的大颗粒杂质及大颗粒悬浮物在重力的作用下而沉淀于隔油初沉池池底，沉淀所产生的污泥排入贮泥池，去除大部分悬浮物SS；
b、经所述隔油初沉池处理后的废水进入调节池，对废水的水量、水质进行调节；以利于后续处理工序的稳定运行；
c、经所述调节池处理后的废水进入A/O生化处理装置进行生化处理，有效去除大部分COD、BOD5、NH3-N，有效去除TN、TP；
d、经所述A/O生化处理装置处理后的废水进入沉淀池进行沉淀处理，实现泥水分离，进一步去除SS、TP；
e、经所述沉淀池处理后的废水(沉淀池内的上清液)进入气浮装置进行气浮处理，向进入气浮装置的废水中添加混凝剂，与废水进行混凝，经气浮处理实现固-液分离，去除废水中的悬浮物、胶体类污染物，进一步去除COD、TP、色度等污染物；
f、经所述气浮装置处理后的废水进入芬顿反应器，首先向芬顿反应器内投加相应的硫酸，并与废水进行混合，将废水的pH调节至3～6，然后向芬顿反应器内投加芬顿试剂并进行搅拌，废水中的难生物降解有机物污染物在芬顿反应过程中生成的强氧化性物质作用下被氧化，大分子变为小分子，同时部分有机物被彻底氧化为无机物，进一步降低废水中的COD、BOD5，废水中的有色基团被破坏，为后续混凝沉淀处理有效降低废水的色度创造条件；
g、经所述芬顿反应器处理后的废水进入混凝沉淀池的混凝区，向混凝区内投加碱，并与废水进行混合，将废水pH值调节为中性，废水中的铁离子在pH值为中性条件下发生混凝反应，形成不溶于水的氢氧化铁、磷酸铁絮体，去除废水中的铁离子与TP,同时，絮凝作用可进一步去除废水中的COD、SS、色度和其它污染物，经所述混凝区处理后的废水进入混凝沉淀池的沉淀区，实现固液分离；
h、经所述混凝沉淀池处理后的废水进入曝气生物滤池内进行生物和物理处理，废水与微生物膜充分接触，降解废水中的有机物并进行硝化反硝化脱氮，同时进行滤料的过滤和吸附，进一步去除了废水中的COD、BOD5、TN、NH3-N、SS；
所述曝气生物滤池处理后的废水达标排放，或再经消毒池消毒处理后排放。
与现有技术比，本发明具有以下特点与技术效果：
1、本发明中将所述的“隔油初沉处理+调节池调节+A/O生化处理”形成一种创新形式的处理单元，即对被处理的废水先进行隔油沉淀处理，然后对废水进行调节处理，与常规的先进行调节处理、后进行隔油沉淀处理的方式比，可避免油脂在调节池水面积聚和大颗粒杂质及悬浮物在重力的作用下沉入调节池池底，避免调节池的频繁清理，有利于提高作业效率；在A/O生化处理装置对废水进行生化处理的过程中，A/O生化处理装置的好氧区内活性污泥中的微生物可有效地进行新陈代谢，将废水中COD、BOD5降解，同时活性污泥中的硝化菌将废水中的氨氮氧化为硝酸盐氮和亚硝酸氮，A/O生化处理装置缺氧区内的反硝化菌消耗碳源在去除废水中COD、BOD5的同时，将硝酸盐氮和亚硝酸氮转化为氮气，通过硝化-反硝化反应，实现了有效脱氮；同时，活性污泥中的微生物(聚磷菌)在新陈代谢过程中吸收磷，形成聚磷酸盐贮存于聚磷菌(微生物)体内，有效去除废水中的磷。
2、本发明中后部的“沉淀+气浮+芬顿反应+混凝沉淀+曝气生物滤池”与前述处理单元的组合构成了本发明对废水进行处理的整体新方案，在前述处理单元获得相应有效的处理效果的基础上，在沉淀池的沉淀池处理中，进一步去除了废水中的SS；在气浮装置内进一步去除了胶体类污染物、COD、SS、TP，废水经气浮装置处理后，水中的COD污染物，特别是大分子难降解污染物得到部分去除，可减小后续芬顿反应器中芬顿试剂的投加量，节约芬顿试剂的成本；芬顿反应器进一步降低了废水中的COD、BOD5，废水中的有色基团被破坏，为后续混凝沉淀池有效降低废水的色度创造条件；在混凝沉淀池处理中，将芬顿反应出水pH调节至中性，进一步去除废水中COD、SS、色度和其它污染物；在曝气生物滤池的生物和物理处理步骤中，进一步去除COD、BOD5、TN、NH3-N，同时去除废水中尚存的SS，使经本发明处理后的废水中COD、BOD5、NH3-N、TP、色度等污染物均可稳定达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)“一级标准”的要求。
3、本发明在“公开号CN106746174A”现有技术的基础上，在芬顿反应器前端增设了“气浮装置”，在芬顿反应器后端依次增设了“混凝沉淀池”、“曝气生物滤池”，即构成本发明方案的后部“气浮+芬顿反应+混凝沉淀+曝气生物滤池处理”的处理单元，使得经本发明处理后的废水中COD、BOD5、NH3-N、TP、色度等污染物均可稳定达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)“一级标准”的要求，且所增设的部分均可采用现有技术结构，运行稳定，便于维护，可降低运行成本，相对于现有的“预处理+厌氧+好氧+深度处理(反渗透膜过滤)”组合工艺，避免了该工艺因采用厌氧处理和膜技术而存在的不足。
下面结合具体实施方式对本发明进一步说明。
附图说明
附图为本发明方法的流程图。
具体实施方式
参见附图，以处理规模为100m3/d的餐厨垃圾废水为例，具体实施方式如下：
餐厨垃圾浆料厌氧消化脱水后的废水及餐厨垃圾处理其它工序产生的废水水质：COD：12000～15000mg/L，BOD5：4500～5000mg/L，TN：2100～2400mg/L，NH3-N：1800～2000mg/L，TP：110～130mg/L，SS：7000～10000mg/L，动植物油：800～1000mg/L，pH：7.5～8，色度：800～1000倍。
a、餐厨垃圾浆料厌氧消化脱水后的废水及餐厨垃圾处理其它工序产生的废水，首先进入隔油初沉池进行隔油初沉处理，隔除废水中的浮油，废水中的大颗粒杂质及大颗粒悬浮物在重力的作用下进行分离而沉淀于隔油初沉池池底，沉淀所产生的污泥排入贮泥池，去除大部分悬浮物SS；所述隔油初沉池为现有技术结构，隔油初沉池上部有浮油挡板，下部有污泥腔，污泥腔底部有污泥出口，该污泥出口通过管件或其他构件与所述贮泥池相通，由所述浮油挡板截留的浮油采用相应的装置定期清除；隔油初沉池和调节池可采用钢筋混凝土池体或者碳钢防腐池体，实施例的隔油初沉池尺寸：5m×2m×3m(深)。
b、经所述隔油初沉池处理后的废水进入调节池，对废水的水量、水质进行调节，以利于后续处理工序的稳定运行；调节池可采用钢筋混凝土池体或者碳钢防腐池体，实施例的调节池有效容积100m3；
经隔油初沉池及调节池处理后，废水的SS＜2000mg/L，动植物油＜300mg/L。
c、经所述调节池处理后的废水进入A/O生化处理装置进行生化处理，有效去除大部分COD、BOD5、NH3-N，有效去除TN、TP；所述A/O生化处理装置中好氧区(溶解氧为1.5～2.5mg/L)内活性污泥中的微生物可有效地进行新陈代谢(活性污泥浓度MLSS，3.5～4.5g/L)，将废水中COD、BOD5降解，同时活性污泥中的硝化细菌将废水中的氨氮氧化为硝酸盐氮和亚硝酸氮，所述A/O生化处理装置中缺氧区(溶解氧为0.2～0.5mg/L)的反硝化菌消耗碳源在去除废水中COD、BOD5的同时，将硝酸盐氮和亚硝酸氮转化为氮气，通过硝化-反硝化反应，实现有效脱氮，同时活性污泥中的聚磷菌(微生物)在新陈代谢过程中吸收磷，形成聚磷酸盐贮存于聚磷菌(微生物)体内，有效去除废水中的磷(生物除磷)；所述A/O生化处理装置好氧区内的泥水混合液通过回流机构回流于所述缺氧区内，形成“内回流”，内回流比为200％～500％，本例中的内回流比为300％～400％；废水在所述A/O生化处理装置的总水力停留时间为10～20天，其中缺氧区4～6天、好氧区6～15天，本例中，总水力停留时间为17天，其中缺氧区4天、好氧区13天；作业中，所述A/O生化处理装置内泥水混合液的温度控制在20～35℃，本例中控制在25～35℃；经A/O生化处理装置处理后的出水COD＜700mg/L，BOD5＜200mg/L，NH3-N＜15mg/L、。本例中，所述A/O生化处理装置为现有结构的缺氧-好氧活性污泥法污水处理装置或现有结构的缺氧-好氧活性污泥法污水处理池，由缺氧区、好氧区以及回流机构、管道、搅拌机构、曝气机构等组成，尺寸为20m×20m×5m(深)，所述调节池的废水出口通过管件与A/O生化处理装置的废水进口连通，该管件上设置输送泵；作业中，当所述A/O生化处理装置内泥水混合液的温度低于20℃时，采用加热装置将所述A/O生化处理装置内泥水混合液温度升至20～35℃，如采用电加热器直接加热或热交换器等进行加热，当所述A/O生化处理装置内泥水混合液温度高于35℃时，采用冷却装置采取将所述A/O生化处理装置6内泥水混合液温度降至20～35℃，如采用冷却器或冷却塔等进行冷却。
d、经所述A/O生化处理装置处理后的废水进入沉淀池进行沉淀处理，实现泥水分离，进一步去除SS、TP，该步骤中，经沉淀池泥水分离后的部分污泥通过回流装置由所述沉淀池下部回流至A/O生化处理装置的缺氧区内，用于维持A/O生化处理装置的活性污泥浓度，沉淀池中的剩余污泥进入所述的贮泥池，由所述沉淀池回流至A/O生化处理装置的污泥回流比为50～100％，经沉淀处理后的废水SS＜100mg/L、TP＜30mg/L。
e、经所述沉淀池处理后的废水(沉淀池内的上清液)进入气浮装置进行气浮处理，向进入气浮装置的废水中添加混凝剂，与废水进行混凝，经气浮实现固-液分离，去除废水中的悬浮物、胶体类污染物，进一步去除COD、TP、色度等污染物；混凝剂可采用铁盐、铝盐或高分子絮凝剂等；废水在气浮机内的停留时间为10-30分钟；实施例中，气浮装置为现有技术结构的平流式溶气气浮机，通过管道混合器向气浮机中投加三氯化铁溶液作为混凝剂，废水在气浮机内的停留时间为15min,经气浮装置处理后的出水COD＜300mg/L，BOD5＜150mg/L，TP＜6mg/L，SS＜50mg/L，色度＜50倍。
f、经所述气浮装置处理后的废水进入芬顿反应器，根据需要，首先向芬顿反应器内添加相应的硫酸(H2SO4)，并与废水进行混合，将废水的pH调节至3～6，然后向芬顿反应器内投加芬顿试剂，废水中的难生物降解有机物污染物在芬顿反应过程中生成的强氧化性物质作用下被氧化，大分子变为小分子，同时部分有机物被彻底氧化为无机物，进一步降低废水中的COD、BOD5，同时，废水中的有色基团被破坏，为后续混凝沉淀处理有效降低废水的色度创造条件；所述芬顿试剂中过氧化氢与亚铁离子的摩尔比为1～3:1,芬顿试剂的投加量由进水中COD的浓度确定，废水在芬顿反应器中的反应时间为1～2小时；本例中：芬顿反应器为现有结构的芬顿反应器，尺寸为φ2m×3m，芬顿反应器设有空气搅拌构件，废水在芬顿反应器内的反应时间(水力停留时间)约为1.5小时；实施中，在芬顿反应器的废水进口端的管件上设置管道混合器投加硫酸(H2SO4)，并通过该管道混合器使硫酸溶液与所述管件内的废水进行混合，或者是通过芬顿反应器内的空气搅拌构件对直接加入芬顿反应器内的硫酸溶液进行搅拌而实现硫酸与废水的混合；芬顿试剂采用计量泵投加于芬顿反应器内，通过空气搅拌构件搅拌，使芬顿试剂与废水充分混合；设置pH值检测与控制仪自动控制硫酸投加量，将废水的pH值调节为3～5，投加的芬顿试剂中过氧化氢与亚铁离子的摩尔比为
1.5:1，经芬顿反应器处理后的出水COD＜200mg/L，BOD5＜50mg/L。
g、经所述芬顿反应器处理后的废水进入混凝沉淀池的混凝区，向混凝区内投加碱并进行搅拌，与废水进行混合，将废水的pH值调节为中性，废水中的铁离子在pH值为中性条件下发生混凝反应，形成不溶于水的氢氧化铁、磷酸铁絮体，去除废水中的铁离子与TP,同
时，絮凝作用可进一步去除废水中的COD、SS、色度和其它污染物，经所述混凝区处理后的废水进入混凝沉淀池的沉淀区，实现固液分离，沉淀产生的污泥排入所述的贮泥池；碱可采用氢氧化钠、氧化钙、氢氧化钙等；废水在混凝沉淀池的混凝区内反应时间为10-30分钟，实施例的反应时间为20分钟；实施中，混凝沉淀池为现有技术结构，包括混凝区和沉淀
区，混凝区与沉淀区连通，通过管道混合器投加碱的种类为氢氧化钠，使碱溶液与废水进行混合，将废水pH值调节至7～8即中性，设置pH值检测与控制仪自动控制投加量，沉淀区内设置斜管沉淀组件，废水在沉淀区的表面水力负荷为1m3/m2.h；经混凝沉淀处理后的出水COD＜150mg/L，BOD5＜40mg/L，TP＜0.5mg/L，SS＜50mg/L，色度＜40倍。
h、经所述混凝沉淀池处理后的废水进入曝气生物滤池进行生物和物理处理，废水与微生物膜充分接触，降解废水中的有机物并进行硝化反硝化脱氮，同时进行滤料的过滤和吸附，进一步去除了废水中的COD、BOD5、TN、NH3-N、SS；滤料可采用陶粒滤料、颗粒活性炭滤料或其它类似滤料；实施例中，曝气生物滤池为现有技术结构，采用陶粒滤料，滤速3～4m/h，曝气生物滤池的出水溶解氧不高于5mg/L，曝气生物滤池定期进行反冲洗。所述混凝沉淀池的废水出口通过管件与曝气生物滤池相通，该管件上设输送泵；经曝气生物滤池处理后的出水，COD＜100mg/L，BOD5＜20mg/L，TP＜0.5mg/L，NH3-N＜10mg/L，动植物油＜10mg/L，SS＜40mg/L，色度＜40倍。
所述曝气生物滤池处理后的废水达标排放；需要时，再经消毒池消毒处理后排放，即对经曝气生物滤池处理后的废水再进行消毒处理后排放；本实施例对曝气生物滤池处理后的废水再进行消毒处理后排放，消毒剂可采用二氧化氯、臭氧、漂白粉等。
所述贮泥池内的污泥经污泥脱水设备处理后另行处置；污泥脱水设备可采用离心脱水机或带式脱水机等，本例采用离心脱水机，脱水后的污泥外运，脱水液可回流于隔油初沉池。
经上述步骤处理后，污染物浓度值和污染物去除率如下：
出水中污染物指标均达到《污水综合排放标准(GB8978-1996)》中“一级标准”。

Claims (6)

1.餐厨垃圾浆料发酵废水处理方法，其特征是包括以下步骤：
a、废水首先进入隔油初沉池进行隔油初沉处理，隔除废水中的浮油，废水中的大颗粒杂质及大颗粒悬浮物在重力的作用下而沉淀于隔油初沉池池底，沉淀所产生的污泥排入贮泥池，去除大部分悬浮物SS；
b、经所述隔油初沉池处理后的废水进入调节池，对废水的水量、水质进行调节；
c、经所述调节池处理后的废水进入A/O生化处理装置进行生化处理，有效去除大部分COD、BOD5、NH3-N，有效去除TN、TP；
d、经所述A/O生化处理装置处理后的废水进入沉淀池进行沉淀处理，实现泥水分离，进一步去除SS、TP；
e、经所述沉淀池处理后的废水进入气浮装置，向进入气浮装置的废水中添加混凝剂，与废水进行混凝，经气浮处理实现固-液分离，去除废水中的悬浮物、胶体类污染物，进一步去除COD、TP、色度等污染物；
f、经所述气浮装置处理后的废水进入芬顿反应器，首先向芬顿反应器内投加硫酸，并与废水进行混合，将废水的pH调节至3～6，然后向芬顿反应器内投加芬顿试剂并进行搅拌，废水中的难生物降解有机物污染物在芬顿反应生成的强氧化性物质作用下被氧化，大分子变为小分子，同时部分有机物被彻底氧化为无机物，进一步降低废水中的COD、BOD5，同时，废水中的有色基团被破坏，为后续混凝沉淀池有效降低废水的色度创造条件；
g、经所述芬顿反应器处理后的废水进入混凝沉淀池的混凝区，向混凝区内投加碱，并与废水进行混合，将废水pH值调节为中性，废水中的铁离子在pH值为中性条件下发生混凝反应，形成不溶于水的氢氧化铁、磷酸铁絮体，去除废水中的铁离子与TP,同时絮凝作用可进一步去除废水中的COD、SS、色度和其它污染物，经所述混凝区处理后的废水进入混凝沉淀池的沉淀区，实现固液分离；
h、经所述混凝沉淀池处理后的废水进入曝气生物滤池内进行生物和物理处理，废水与微生物膜充分接触，降解废水中的有机物并进行硝化反硝化脱氮，同时进行滤料的过滤和吸附，进一步去除了废水中的COD、BOD5、TN、NH3-N、SS；
所述曝气生物滤池处理后的废水达标排放，或再经消毒池消毒处理后排放。
2.按照权利要求1所述的餐厨垃圾浆料发酵废水处理方法，其特征是：所述步骤c中，所述A/O生化处理装置好氧区内的泥水混合液通过回流机构回流于所述缺氧区内，形成“内回流”，内回流比为200％～500％。
3.按照权利要求2所述的餐厨垃圾浆料发酵废水处理方法，其特征是：废水在所述A/O生化处理装置的总水力停留时间为10～20天，其中缺氧区4～6天、好氧区6～15天。
4.按照权利要求1所述的餐厨垃圾浆料发酵废水处理方法，其特征是：所述步骤d中，经沉淀池泥水分离后的部分污泥由沉淀池下部回流至A/O生化处理装置的缺氧区内，回流比为50～100％。
5.按照权利要求1所述的餐厨垃圾浆料发酵废水处理方法，其特征是：所述步骤f中，所述的芬顿试剂中过氧化氢与亚铁离子的摩尔比为1～3:1，废水在芬顿反应器中的反应时间为1～2小时。
6.按照权利要求1所述的餐厨垃圾浆料发酵废水处理方法，其特征是：所述步骤g中，废水在混凝沉淀池的混凝区内反应时间为10-30分钟。
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