CN111153494A - 一种集污泥消解的餐饮废水处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集污泥消解的餐饮废水处理装置及方法。装置包括废水生化段和泥渣消纳段，所述废水生化段包括依次连通的厌氧水解池、生物接触氧化池、接触沉淀池，泥渣消纳段包括消解池、碱液池；厌氧水解池将酸性餐饮废水和碱性消解液进行中和及厌氧预处理，生物接触氧化池对除残余污染物进行好氧分解，接触沉淀池基于沉淀、过滤起到泥水分离及保障水质达标功能，消解池利用碱液池内的碱液将生化段副产泥渣消解并回流溶解产物至厌氧水解池。具有流程简捷、管理方便、副产物少、运行费用低、装置易一体化、非稳态进水和污泥减量等优点，适宜在酒店、商超、园区、大学城、度假村、农家乐等餐饮企业废水治理中的推广应用。

Description

一种集污泥消解的餐饮废水处理装置及方法

技术领域

本发明涉及环境工程水污染控制技术领域，具体涉及一种集污泥消解的餐饮废水处理装置及方法。

背景技术

作为城镇水污染物的重要来源，含油餐饮废水排放日益成为我国分散式污水治理及管理的重要内容。据不完全统计，餐饮废水排放量约占城市生活污水排放量的3％，我国每年排放未经处理的餐饮废水达上亿吨，且正以10％以上的速度递增。同时，大量餐饮企业经营场所分散，造成政府监管困难，经常引起与周围居民的矛盾，“地沟油”事件频发，造成“小餐饮大污染”的被动局面。

按照相关环保法规，餐饮废水在排入市政下水道前，须就地开展预处理以削减动植物油、COD、SS、氮、磷等主要污染物含量。然而，现有对餐饮企业排放污染的收集处理设施存在技术上陈旧、成本高、维护不便的问题，不易被众多餐馆接受。大量餐饮企业尚未安装(如上海闵行有近60％的中小型餐饮门店)或多采用平流式隔油池和挡板式油水分离器等简易物理处理设施，但由于废水中油脂颗粒和悬浮杂质的粒径较小(仅靠重力分离难以去除)及除油措施不当等原因，造成隔油池油水分离不佳，出水普遍存在超标排放现象，这也给市政管网水力输送及末端污水厂运行带来不利影响。

餐饮废水往往间歇排放、流量不大，具有成分复杂、浓度较高、易降解的水质特点，淀粉、纤维素、蛋白质、脂肪、洗涤剂等污染物多以悬浮、胶体、大分子、溶解等形式存在。因此，面向餐饮企业特有的排水及水质特点，加强处理技术及工艺开发具有重要意义。

目前，该类废水可采用的处理方法有隔油、吸附、粗粒化法、混凝、气浮、电芬顿、电凝聚、微电解、紫外/H₂O₂/O₃氧化、催化氧化、活性污泥法、曝气生物滤池、膜生物反应器、生物膜反应器、生物接触氧化、厌氧折流板反应器、人工湿地等。但上述物理、物化、生化方法或其组合仍然在药剂消耗(如混凝、吸附、高级氧化)、运行费用(如电芬顿、电絮凝、混凝、膜生物反应器)、操作管理(如气浮、粗粒化法、高级氧化、曝气生物滤池、厌氧折流板反应器)、处理能力(隔油池、吸附、粗粒化法、厌氧折流反应器、人工湿地)、组件更换(吸附、微电解、膜生物反应器)、安装空间(活性污泥、曝气生物滤池、人工湿地)、二次污染(混凝、气浮、活性污泥)等方面存在实际应用的缺陷，相关反应单元或组合系统的运行负荷、处理效率、工艺流程和长效稳定性有待改进，造成现阶段市场上仍缺乏适宜餐饮行业的可推广治理方法和技术方案。

发明内容

本发明在分析现有餐饮企业排水现状及相关处理技术基础上，提出了一种集污泥消解的餐饮废水处理装置及方法。通过水、气、泥、填料及配套设备、管道、组件的优化设计，建构了以厌氧水解、生物接触氧化为主体，辅以副产物泥渣碱消解液回流的整体布局方案，可实现泥水一体化处理及出水纳管排放目标。

一种集污泥消解的餐饮废水处理装置，包括废水生化段和泥渣消纳段，所述废水生化段包括依次连通的厌氧水解池、生物接触氧化池、接触沉淀池，泥渣消纳段包括消解池、碱液池；厌氧水解池将酸性餐饮废水和碱性消解液进行中和及厌氧预处理，生物接触氧化池对除残余污染物进行好氧分解，接触沉淀池基于沉淀、过滤起到泥水分离及保障水质达标功能，消解池利用碱液池内的碱液将生化段副产泥渣消解并回流溶解产物至厌氧水解池。

进一步的，厌氧水解池包括第一导流槽、调质区、泥渣区、第一填料层和第一稳水层；厌氧水解池有效体积按设计流量和容积负荷计算；第一导流槽为竖向，并位于进水端，其出流入调质区；泥渣区位于厌氧水解池池底，容积大于废水和消解液24h产生的沉渣量；第一填料层为悬挂式或悬浮式结构，按一定填充率安装在调质区和第一稳水层中间。

进一步的，生物接触氧化池包括第二导流槽、构造层、第二填料层、穿孔曝气管网、第二稳水层；生物接触氧化池有效容积按设计流量和容积负荷计算，第二导流槽连通厌氧水解池出水至构造层；构造层上方设置第二填料层，下方近池底固定安装穿孔曝气管网，第二填料层上方为第二稳水层。

进一步的，近池底穿孔曝气管网呈环形布置，采用风机供氧，气水比20:1。

进一步的，接触沉淀池包括第三导流槽、缓冲区、污泥区、滤料层、清水层；接触沉淀池溶积按表面水力负荷计算，第三导流槽将生物接触氧化池出水引入缓冲区；池底污泥区位于接触沉淀池底部，应能容纳24h产泥量；滤料层位于缓冲区和清水层中间，选用砾石、炉渣、沸石或陶粒等粒状材料。

进一步的，消解池包括回流管、混合区、穿孔配水板、消解区；消解池按序批反应设计，有效容积大于厌氧水解池和接触沉淀池浓缩固体回流量，上沿与厌氧水解池连通，底部通过回流管连接厌氧水解池和接触沉淀池，用于回收厌氧水解池和接触沉淀池浓缩固体；穿孔配水板将竖流式池体分隔成混合区和消解区。

进一步的，碱液池为强碱溶解储存池，储存高浓度强碱溶液，碱液池投入到消解池的药剂数量依据反应pH确定。

利用所述的一种集污泥消解的餐饮废水处理装置的餐饮废水处理方法，厌氧水解池包括第一导流槽、调质区、泥渣区、第一填料层和第一稳水层；生物接触氧化池包括第二导流槽、构造层、第二填料层、穿孔曝气管网、第二稳水层；接触沉淀池包括第三导流槽、缓冲区、污泥区、滤料层、清水层；消解池包括回流管、混合区、穿孔配水板、消解区，碱液池为强碱溶解储存池；具体方法为：

餐饮废水首先经液位控制被不定时泵入厌氧水解池第一导流槽，连同回流的消解液一道在调质区进行酸碱中和及消能；重质固体随即掉入泥渣区，轻质颗粒物和溶解性难降解污染物则被第一填料层厌氧水解发酵；预处理后废液通过第一稳水层和第二导流槽进入生物接触氧化池构造层，第二填料层在穿孔曝气管网辅助下将剩余污染物降解；生物接触氧化池出水随后经稳水层和第三导流槽进入接触沉淀池缓冲区，泥水分离后密度较大固体跌至污泥区，上清液流经大颗粒接触滤料层形成清水层；同时，厌氧水解池和接触沉淀池底部泥渣每天经回流管抽吸至消解池混合区，同时投入来自碱液池消解碱液，混合液经穿孔配水板混匀并在消解区发生溶解；静置消解液后续被新鲜回流液置换，并推回入厌氧水解池第一导流槽进行后续生化处理。

与现有相关处理技术和方法相比，本发明的有益效果是：

提出了间歇进水模式下厌-好氧耦合及其剩余污泥同步削减的组合工艺。针对分散式餐饮废水非稳态排放及超标纳管现状，利用厌-好氧耦合及溶胞-隐性生长技术原理，通过水、气、泥、填料及配套工艺要件的时空优化设计，构建了以厌氧水解、生物接触氧化为主体，辅以泥渣碱消解液回流的整体布局方案，形成了一种间歇进水并具有污泥减量功能的餐饮废水处理装置和方法，实现泥水一体化处理及出水纳管排放目标。该法具有流程简捷、管理方便、副产物少、运行费用低、装置易一体化、非稳态进水和污泥减量等优点，特别适宜在酒店、商超、园区、大学城、度假村、农家乐等具有一定规模餐饮企业废水治理中的推广应用。

附图说明

图1为本发明餐饮废水处理装置及方法流程示意图。

图中：A—厌氧水解池；O—生物接触氧化池；S—接触沉淀池；D—消解池；L—碱液池；1—第一导流槽；2—调质区；3—泥渣区；4—第一填料层；5—第一稳水层；6—第二导流槽；7—构造层；8—第二填料层；9—穿孔曝气管网；10—第二稳水层；11—第三导流槽；12—缓冲区；13—污泥区；14—滤料层；15—清水层；16—回流管；17—混合区；18—穿孔配水板；19—消解区；20—隔油池。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。

一种面向企业非稳态排水及具有污泥减量功能的分散式餐饮废水就地处理装置及方法。基于生物膜与隐性生长耦合原理，通过时空维度上水、气、泥、填料等工艺要素优化配置，发明了间歇进水模式下，由废水生化段和泥渣消纳段有机组合的泥水共处理系统，可使出水满足纳管排放标准，并同时削减有机固废生成。所述废水生化段包括厌氧水解池A、生物接触氧化池O、接触沉淀池S，所述泥渣消纳段包括消解池D、碱液池L。

一种集污泥消解的餐饮废水处理装置如图1所示，由厌氧水解池A、生物接触氧化池O、接触沉淀池S、消解池D、碱液池L等工艺单元组成。厌氧水解池A包括第一导流槽1、调质区2、泥渣区3、第一填料层4、第一稳水层5；生物接触氧化池O包括第二导流槽6、构造层7、第二填料层8、穿孔曝气管网9、第二稳水层10；接触沉淀池S包括第三导流槽11、缓冲区12、污泥区13、滤料层14、清水层15；消解池D包括回流管16、混合区17、穿孔配水板18、消解区19。

厌氧水解池A有效容积按设计流量和容积负荷计算，厌氧水解池A对餐饮废水和污泥消解液进行pH调节及预处理，通过水解、发酵等作用去除或转化水中的颗粒物、SS、胶体、大分子难降解有机物。进水端设竖向第一导流槽1，将酸性废水或碱消解液引至调质区2，起到水力消能及酸性餐饮废水和碱性消解液pH调和的功能；调质区2下方为泥渣区3，浓缩贮存来自废水和消解液的重质泥渣，有效容积根据每天入泥量确定；悬挂式或悬浮式第一填料层4按一定填充率设置于调质区2上方，第一填料层4上方为第一稳水层5。

生物接触氧化池O有效容积同厌氧水解池A方法设计，生物接触氧化池O利用好氧生物膜催化作用进一步降解残余的动植物油、COD、氮、磷等污染物。第二导流槽6用于连通厌氧水解池A出水至构造层7；构造层7上方安装悬挂式或悬浮式第二填料层8，通过固定在近池底的穿孔曝气管网9进行充氧反应，出水形成第二稳水层10。接触沉淀池S为生物接触氧化池O配套单元，有效溶积按表面水力负荷计算，接触沉淀池S基于沉淀、过滤原理，起到泥水分离和保障出水水质功能。进水端第三导流槽11用于连通生物接触氧化池O；池体由下而上分别为污泥区13、缓冲区12、滤料层14、清水层15；污泥区13容积按每天产泥量估算；滤料可选用砾石、炉渣、沸石、陶粒等粒状材料，层高按滤速选定。

消解池D按序批式反应设计，有效容积大于每天厌氧水解池A和接触沉淀池S泥渣回流量，上沿与厌氧水解池A第一导流槽1连通，容积应可容纳生化段每天泥渣产量，消解池D和池碱液L共同组成泥渣消纳工段，消解池D利用碱液池L在一定pH下将来自厌氧水解池A和接触沉淀池S的有机固废进行化学溶胞或破解，溶解后混合液作为二次底物重新回流入厌氧水解池A，实现微生物“隐性生长”与污泥减量。消解池D下部设有穿孔配水板18，将池体分割成混合区和化学消解区，混合区底部经回流管16将泥渣区3和污泥区13浓缩液抽提到混合区17，通过穿孔配水板18与消解区19隔开。池碱液L为强碱溶解储存池，每天将一定量碱液依据消解池D所需pH值注入到混合区17。

具体的，由于餐饮废水成分复杂且波动性大，造成常规隔油设施出水无法达到纳管排放标准。因此，呈酸性隔油池废水首先通过液位控制系统不定时被提升入厌氧水解池A的第一导流槽1，连同回流的碱性污泥消解液一道在调质区2获得酸碱中和及水力消能；此时，重质固体、SS掉入泥渣区3，轻质颗粒物和溶解性难降解污染物则在废水向上流经第一填料层4时被厌氧水解或发酵转化。随后，经预处理后的废液通过第一稳水层5及生物接触氧化池O的第二导流槽6进入构造层7，第二填料层8上好氧生物膜进而在穿孔曝气管网9增氧及搅拌下将剩余动植物油、COD、氮、磷等污染物去除。后续配套的接触沉淀池S凭借重力沉降和生物过滤作用保障出水水质，生物接触氧化池O出水经接触沉淀池S第三导流槽11进入缓冲区12，密度较大的老化脱落生物膜和其他颗粒物跌落到污泥区13，上清液则通过大颗粒滤料层14流出系统。

同时，由消解池D和碱液池L组成的消纳段对废水生化段产生的泥渣副产物进行处理。即每天将来自厌氧水解池A和接触沉淀池S底部的有机固体浓缩液抽吸至消解池D混合区，同时碱液池L根据消解所需pH值将一定量碱液注入，混合液经穿孔配水板混匀向上并发生溶解反应。静置解液24h后被新鲜回流液置换，并推入至厌氧水解池A的第一导流槽1以用作生化降解的二次底物，从而强化能量耗散及污泥减量功能。

以下为本发明的一个实施例：

某中餐厅位于某南方城市科技园区，供应工作人员一日三餐所需。工程排水采用雨污分流制，每天产生4～6吨非稳态洗涤废水，流量高峰常出现在早晨、午后、傍晚等多个时段。餐厅目前在室外设置了简易地埋式隔油预处理设施，出水排入市政下水道，执行《污水排入城镇下水道水质标准》(CJ343-2010)。由表1可见，由于隔油池设计缺陷及日常清理不力，餐饮废水经隔油池处理后，除氮指标外，pH、COD、TP、SS、动植物油等存在不同程度的超标现象，给园区形象带来负面影响。

表1某科技园区中餐厅废水水质一览表

案例采用如图1所示的一种集污泥消解的餐饮废水处理方法对隔油池废水进行处理，该系统放置在隔油池20旁，各单元采用串联共建方式，出水应满足行业纳管排放要求。厌氧水解池A尺寸1m×0.5m×3.5m，有效容积约1.4m³；弹性立体填料层4、稳水层5、超高分别为2m、0.3m、0.4m，下方锥形区为调质区2和泥渣区3，总高0.8m；第一导流槽1宽0.2m，下沿超过第一填料层5即可。生物接触氧化池O为1.3m×0.5m×3.5m，有效容积2m³；构造层7、弹性立体第二填料层8、第二稳水层10、超高分别为0.5m、2m、0.5m和0.5m；近池底穿孔曝气管网9呈环形布置，采用罗茨风机供氧，气水比20:1。接触沉淀池S尺寸为0.5m×0.5m×3.5m，有效容积0.6m³，超高0.6m、清水层15高0.4m；滤料层14选用直径5～8cm沸石，高1m；第三导流槽11宽0.2m，下沿超滤料层14底部0.3m；下部锥形区为缓冲区12和污泥区13，总高2m。消解池D的尺寸为0.3m×0.5m×2m，作防腐处理；穿孔配水板18距池底0.5m，开孔率20％；底部混合区17通过回流管16每天吸取泥渣区3和污泥区13的浓缩液，同时加入来自碱液池L碱液(带搅拌设备、防腐处理，内存烧碱溶液)；消解区19的pH控制在11附近，24h后静置消解液被下一批次泥渣回流液替换，由上沿进入第一导流槽1。

该工艺于当年春启动运转，隔油池20未达标餐饮废水首先经液位控制被间歇泵入厌氧水解池A的第一导流槽1，连同每天批次回流的消解液一道在调质区2进行酸碱中和及消能；重质固体随即掉入泥渣区3，轻质颗粒物和溶解性难降解污染物则被第一填料层4厌氧水解发酵，停留时间6h以上。预处理后废液通过第一稳水层5及第二导流槽6进入生物接触氧化池O构造层7，第二填料层8通过穿孔曝气管网9增氧将剩余COD、动植物油、氮、磷等主要污染物降解，水力停留时间8h以上。生物接触氧化池O出水随后经第二稳水层10和第三导流槽11进入接触沉淀池S的缓冲区12，密度较大污泥跌至污泥区13，上清液流经沸石接触滤料层14形成出流。同时，厌氧水解池A和接触沉淀池S底部泥渣每天经回流管16打入消解池D混合区17，同时从碱液池L投加一定量碱液，混合液经穿孔配水板18混匀并在消解区19发生反应，pH控制在11附近；静置消解液24h后被新鲜回流液置换并推入厌氧水解池A进行再次生化处理。通过系统持续运行，结果表明该工艺对隔油池废水具有良好的处理效果，动植物油、COD、SS、NH₃-N、TN、TP等主要污染物平均去除率达到89％、85％、82％、91％、58％和66％，出水满足CJ343-2010排放标准，同时无剩余污泥排放。

Claims (8)

1.一种集污泥消解的餐饮废水处理装置，其特征在于：包括废水生化段和泥渣消纳段，所述废水生化段包括依次连通的厌氧水解池（A）、生物接触氧化池（O）、接触沉淀池（S），泥渣消纳段包括消解池（D）、碱液池（L）；厌氧水解池（A）将酸性餐饮废水和碱性消解液进行中和及厌氧预处理，生物接触氧化池（O）对除残余污染物进行好氧分解，接触沉淀池（S）基于沉淀、过滤起到泥水分离及保障水质达标功能，消解池（D）利用碱液池（L）内的碱液将生化段副产泥渣消解并回流溶解产物至厌氧水解池（A）。

2.根据权利要求1所述的一种集污泥消解的餐饮废水处理装置，其特征在于：厌氧水解池（A）包括第一导流槽（1）、调质区（2）、泥渣区（3）、第一填料层（4）和第一稳水层（5）；厌氧水解池（A）有效体积按设计流量和容积负荷计算；第一导流槽（1）为竖向，并位于进水端，其出流入调质区（2）；泥渣区（3）位于厌氧水解池（A）池底，容积大于废水和消解液24h产生的沉渣量；第一填料层（4）为悬挂式或悬浮式结构，安装在调质区（2）和第一稳水层（5）中间。

3.根据权利要求1所述的一种集污泥消解的餐饮废水处理装置，其特征在于：生物接触氧化池（O）包括第二导流槽（6）、构造层（7）、第二填料层（8）、穿孔曝气管网（9）、第二稳水层（10）；生物接触氧化池（O）有效容积按设计流量和容积负荷计算，第二导流槽（6）连通厌氧水解池（A）出水至构造层（7）；构造层（7）上方设置第二填料层（8），下方近池底固定安装穿孔曝气管网（9），第二填料层（8）上方为第二稳水层（10）。

4.根据权利要求3所述的一种集污泥消解的餐饮废水处理装置，其特征在于：近池底穿孔曝气管网（9）呈环形布置，采用风机供氧，气水比20:1。

5.根据权利要求1所述的一种集污泥消解的餐饮废水处理装置，其特征在于：接触沉淀池（S）包括第三导流槽（11）、缓冲区（12）、污泥区（13）、滤料层（14）、清水层（15）；接触沉淀池（S）溶积按表面水力负荷计算，第三导流槽（11）将生物接触氧化池（O）出水引入缓冲区（12）；池底污泥区（13）位于接触沉淀池（S）底部，应能容纳24h产泥量；滤料层（14）位于缓冲区（12）和清水层（15）中间，选用砾石、炉渣、沸石或陶粒等粒状材料。

6.根据权利要求1所述的一种集污泥消解的餐饮废水处理装置，其特征在于：消解池（D）包括回流管（16）、混合区（17）、穿孔配水板（18）、消解区（19）；消解池（D）按序批反应设计，有效容积大于厌氧水解池（A）和接触沉淀池（S）浓缩固体回流量，上沿与厌氧水解池（A）连通，底部通过回流管（16）连接厌氧水解池（A）和接触沉淀池（S），用于回收厌氧水解池（A）和接触沉淀池（S）浓缩固体；穿孔配水板（18）将竖流式池体分隔成混合区（17）和消解区（19）。

7.根据权利要求1所述的一种集污泥消解的餐饮废水处理装置，其特征在于：碱液池（L）为强碱溶解储存池，储存高浓度强碱溶液，碱液池（L）投入到消解池（D）的药剂数量依据反应pH确定。

8.利用权利要求1所述的一种集污泥消解的餐饮废水处理装置的餐饮废水处理方法，其特征在于：厌氧水解池（A）包括第一导流槽（1）、调质区（2）、泥渣区（3）、第一填料层（4）和第一稳水层（5）；生物接触氧化池（O）包括第二导流槽（6）、构造层（7）、第二填料层（8）、穿孔曝气管网（9）、第二稳水层（10）；接触沉淀池（S）包括第三导流槽（11）、缓冲区（12）、污泥区（13）、滤料层（14）、清水层（15）；消解池（D）包括回流管（16）、混合区（17）、穿孔配水板（18）、消解区（19），碱液池（L）为强碱溶解储存池；具体方法如下：

餐饮废水首先经液位控制被不定时泵入厌氧水解池（A）第一导流槽（1），连同回流的消解液一道在调质区（2）进行酸碱中和及消能；重质固体随即掉入泥渣区（3），轻质颗粒物和溶解性难降解污染物则被第一填料层（4）厌氧水解发酵；预处理后废液通过第一稳水层（5）和第二导流槽（6）进入生物接触氧化池（O）构造层（7），第二填料层（8）在穿孔曝气管网（9）辅助下将剩余污染物降解；生物接触氧化池（O）出水随后经稳水层（10）和第三导流槽（11）进入接触沉淀池（S）缓冲区（12），泥水分离后密度较大固体跌至污泥区（13），上清液流经大颗粒接触滤料层（14）形成清水层（15）；同时，厌氧水解池（A）和接触沉淀池（S）底部泥渣每天经回流管（16）抽吸至消解池（D）混合区（17），同时投入来自碱液池（L）消解碱液，混合液经穿孔配水板（18）混匀并在消解区（19）发生溶解；静置消解液后续被新鲜回流液置换，并推回入厌氧水解池（A）第一导流槽（1）进行后续生化处理。

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