CN111153508A - 一种餐厨污水多级处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明了一种餐厨污水多级处理工艺，属于污水处理技术领域。处理过程包括：调节罐三相分离；一级厌氧高温发酵；二级厌氧中温发酵；沉淀罐沉淀；生化池常温生化处理；二沉池沉淀处理；清水池排放。本发明充分利用污水前段工艺中的热量，实现能量梯度高效利用，对污水中有机物逐级降解，能适应餐厨污水低pH、高SS、高COD、高含油等特性，具有能量利用率高、产沼气量大、COD去除率高、处理效果稳定、运行维护成本低等特点，可以实现餐厨污水的达标排放，适合在餐厨污水处理领域推广应用。

Description

一种餐厨污水多级处理工艺

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体为一种餐厨污水多级处理工艺。

背景技术

餐厨污水属于高浓度有机废水，具有含油量高、SS含量高、COD高、理化性质复杂等特点，常规的污水处理工艺很难实现达标排放，若将餐厨污水排放至市政污水管网，高含油量、高SS、高NH3-N将对生活污水处理厂造成极大的负荷冲击，导致生化处理系统崩溃，故如何合理的处理餐厨污水，实现达标排放是制约餐厨垃圾处理行业发展的技术关键。

目前国内餐厨垃圾处理项目针对餐厨污水处理大多采用一级厌氧发酵+生化处理(A/O或膜处理)，普遍存在投资运行维护成本高、处理效果不稳定、无法规模化应用、难以达标排放等技术瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于：通过多级串联处理工艺，具体通过一级高温厌氧(50-60℃)+二级中温厌氧(30-38℃)+常温生化处理(20-30℃)三级串联工艺，充分利用污水前段工艺中的热量，实现能量梯度高效利用，对污水中有机物逐级降解，一级高温厌氧罐实现了物料和微生物的充分混合搅拌，有效缓解了发酵罐酸抑制现象，二级中温厌氧发酵罐采用厌氧污泥层区+悬浮填料层区+三相分离区结构，大大提高了发酵罐内微生物的浓度，提高了有机物的降解效率，本工艺能适应餐厨污水低pH、高SS、高COD、高含油等特性，具有能量利用率高、产沼气量大、COD去除率高、处理效果稳定、运行维护成本低等特点，可以实现餐厨污水的达标排放，适合在餐厨污水处理领域推广应用。

本发明采用的技术方案如下：

一种餐厨污水多级处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：

(1)餐厨污水经前端机械预处理除去餐厨垃圾，进入调节罐对污水进行搅拌均质调节处理，将固、液、油三相分离，调节罐污水的温度为60±2℃；

(2)经调节罐处理后的污水进入一级厌氧高温发酵罐进行高温厌氧发酵，一级厌氧高温发酵罐温度控制在50-58℃，水力停留时间为15-20d左右，处理产生沼气，沼气依次通过气水分离器脱水、沼气阻火器被收集；

(3)经一级厌氧高温发酵罐处理的污水进入沉淀罐经沉淀处理，将污水中携带的厌氧污泥回流到一级厌氧罐，其余沉淀污泥则排入污泥浓缩罐；

(4)经沉淀罐处理的污水进入二级中温厌氧发酵罐中进行中温厌氧发酵，在罐内加入高效厌氧微生物菌剂，处理温度控制在30-38℃，水力停留时间为15-20d左右；二级中温厌氧发酵罐中加入悬浮生物填料，填料填充体积在发酵罐容积的1/3-2/3，中温厌氧发酵产生沼气；

(5)经二级中温厌氧发酵罐处理的污水进入沉淀罐经沉淀处理进入调节池，进行水质水量的调节，同时进行浮渣和浮油的撇除，然后排入初沉池，加入絮凝剂对固渣进一步去除；

(6)经初沉池处理的污水进入生化池进行A/O生化处理，在A池反硝化脱氮，控制温度为20-40℃，控制DO含量小于0.5mg/l，停留时间在4-6d；之后进入O池进行硝化反应，控制温度为20-30℃；O池内设置半纤维软性填料，同时投入污泥驯化培养成活性污泥，形成好氧接触氧化池，对污水进行鼓风曝气，控制DO含量为2-5mg/l，污泥浓度为3000-4000mg/l，SV为20-30％，总碱度大于70mg/l，污水在整个生化池内的停留时间为12-15d；

(7)经生化池处理的出水进入二沉池，二沉池为圆形辐流式二沉池，其进出水形式采用周进周出式，二沉池的进水挡板的下沿深入水面下约2/3深度处，经二沉池泥水分离后，一部分上清液回流至步骤(1)中的调节罐，另外一部分上清液溢流进入清水池排放。

所述生化池A池中设置蒸汽加热系统，设置推流搅拌器，使水流呈现推流式。

所述一级厌氧高温发酵罐进水主管下设置有呈“伞型”分布的布水支管。

所述二级中温厌氧发酵罐由下部布水流化区、中上部生物挂膜污泥床区和上层三相分离区构成。

所述二级中温厌氧发酵罐中加入的悬浮生物填料为密度与水的密度接近的载体材料，在沼气的扰动和水力搅拌提供的微小混合力作用下填料能保持悬浮状态，所述悬浮生物填料表面设有生物膜。

所述二级中温厌氧发酵罐的出水端设置多孔筛网。

所述一级厌氧高温发酵罐处理后的污水指标为：出水温度为40-45℃，SS含量为19000-21000mg/l,COD含量为20000-25000mg/l，NH3-N含量为1000-1200mg/l。

所述二沉池内采用周边传动自动刮泥机。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中通过一级厌氧高温发酵罐与二级中温厌氧发酵罐串联充分利用工艺中的余热，实现了能量的多级高效利用，提高了能量利用率。

2、本发明中在高效降解餐厨污水的同时，两级厌氧发酵过程中产生大量清洁能源-沼气，既可用作于锅炉燃料给工业厂区供热，也可输送到发电机组发电并网，实现了节能降耗。

3、本发明中采用多级串联工艺，一级高温厌氧罐的进水布水系统采用“伞型”结构，与常见的一孔一管和一管多孔的布水结构相比，结构更简单，且能实现均匀布水，通过进水主管和布水支管的水流对流形成涡旋水流，实现污水和微生物的充分混合与搅拌。一级高温厌氧罐有机负荷高、沼气产量大；二级中温厌氧发酵罐在接种厌氧污泥的基础上，采用悬浮填料，并加入高效的微生物菌剂，实现大量的厌氧微生物在厌氧污泥、悬浮填料上富集，大大提高了生物降解效率，具有有机物降解彻底、出水稳定的优点。

4、本发明中采用二沉池上清液回流稀释发酵罐进水，一方面降低了进水的有机物浓度，另一方面起到了酸碱中和的作用，提高了进水的pH，降低了进水对发酵罐的冲击，有效的避免了酸抑制现象的产生。

5、本发明中多级串联工艺对餐厨污水的适应性较高，能适应餐厨污水低pH、高SS、高COD、高含油等特性，且整个处理过程均属于生物过程，不依赖于化学药剂和膜材料等，具有能量利用率高、产沼气量大、COD去除率高、处理效果稳定、运行维护成本低等特点，可实现餐厨污水达标排放。

6、在生化处理阶段，在常规A/O工艺基础上，将O池改成好氧接触氧化池，一部分好氧微生物在填料上附着生长，另一部分好氧微生物保留在活性污泥内，故可维持好氧池内高浓度的活性微生物浓度，提高污水的有机物降解率。另外，考虑餐厨污水中高SS的特点，采用周进周出辐流式二沉池，采用周边传动自动刮泥机，实现浮渣和底泥的排除，大大减少了捞渣和排泥的人力消耗。

附图说明

图1是本发明的餐厨污水处理工艺流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种餐厨污水多级处理工艺，包括以下步骤：

(1)餐厨污水经前端机械预处理除去餐厨垃圾，进入调节罐对污水进行搅拌均质调节处理，将固、液、油三相分离，调节罐中污水的温度为60±2℃；调节罐进行水质水量的调节，起到油脂的再次富集回收和固渣的沉淀排除的功能；同时，二沉池上清液回流至调节罐，起到稀释进水COD和提高pH的作用，可以减少进水对发酵罐的冲击，油脂收集后用作生物柴油的原料，排除的固渣经过渣水分离机脱水后，用于好氧堆肥生产有机肥；

(2)经调节罐处理后的污水进入一级厌氧高温发酵罐进行高温厌氧发酵，一级厌氧高温发酵罐温度控制在50-58℃，水力停留时间为15-20d左右；罐体结构采用自主研发的“伞型”进水布水系统，通过进水主管和布水支管的水流对流形成涡旋水流，实现污水和微生物的充分混合与搅拌，有效的缓解了常规发酵罐经常出现的酸抑制现象。在高温厌氧菌的作用下将难降解的物质降解为易降解的物质，对水中的大分子量有机物质进行厌氧断链处理，使大分子物质降解为小分子物质，经产甲烷菌对有机污染物进行降解并产生甲烷，最终分解为CH4、CO2和H2O；污水中的蛋白质被微生物胞外酶水解为氨基酸后，再经微生物分解转化为氨氮；一级厌氧罐具有COD容积负荷高、沼气产量大等优点，一级厌氧罐所产沼气,因温度较高，沼气中携带水分较多，故先经过气水分离器脱水，然后经沼气阻火器，收集后用于沼气发电以及燃烧沼气锅炉，出水排入沉淀罐，沉淀罐用于沉淀出水中携带的厌氧污泥，并将其回流到一级厌氧罐，多余污泥则排入污泥浓缩罐；

(3)经一级厌氧高温发酵处理后温度为40-45℃，SS含量为19000-21000mg/l,COD含量为20000-25000mg/l，NH3-N含量为1000-1200mg/l，污水进入二级厌氧中温发酵罐，温度控制在30-38℃，水力停留时间为15-20d左右，发酵罐主要由下部布水流化区、中上部生物挂膜污泥床区和上层三相分离区构成；二级厌氧罐中加入悬浮生物填料，填料填充体积在发酵罐容积的1/3-2/3之间，该填料为密度与水密度接近的载体材料，在沼气的扰动和水力搅拌提供的微小混合力作用下能保持悬浮状态，载体表面生长生物膜，可有效增加发酵罐内的微生物量，提高系统的处理能力或提升其性能，发酵罐的出水端设置多孔筛网，起到填料与污水分离的作用；同时投入高效厌氧微生物菌剂，该生物菌种能有效地处理前一级厌氧中不能降解的或者是降解不完全的较难处理的有机污染物，该步骤运行过程中伴随着沼气的产生，沼气经管道收集后与一级厌氧罐产生的沼气一并进入沼气处理系统；厌氧污泥则伴随着水流的折流和微生物的生长，一部分附着在生物填料上，一部分沉降成污泥；二级厌氧罐具有COD去除率高、COD去除较为彻底等优点，二级厌氧罐所产沼气也用于沼气发电以及燃烧沼气锅炉，出水经沉淀罐沉淀后排入生化调节池；

二级厌氧中温发酵后的水质pH为7-8，SS含量为9000-11000mg/l，COD含量在7000-9000mg/l，NH3—N含量为1500mg/l；

(5)经二级中温厌氧发酵罐处理的污水进入沉淀罐经沉淀处理后进入调节池，进行水质水量的调节，同时进行浮渣和浮油的撇除，然后排入初沉池，加入絮凝剂对固渣进一步去除；

(6)经初沉池处理的污水进入生化池进行A/O生化处理，在A池反硝化脱氮，因反硝化菌对温度要求较高，控制温度为20-40℃，因为硝化菌最适生长温度为20-40℃，故在池中设置蒸汽加热系统，设置推流搅拌器，使水流呈现推流式；为了达到污水脱氮的目的，将好氧池的混合液和部分二沉池的沉泥一起回流到缺氧池，确保缺氧池和好氧池足够的微生物浓度，同时由于进水中存在大量的含碳有机物，而回流的好氧池混合液中含有硝酸盐氮，这样保证了缺氧池中反硝化反应的顺利进行，提高了氮的去除效果，缺氧池反硝化可以恢复部分碱度，调节系统的pH；在A池需控制DO含量小于0.5mg/l，停留时间在4-6d；

接着污水进入O池进行硝化反应，利用A池反应完的余热可以保证硝化菌在20-30℃适宜的温度范围内，故不再另外设置加热系统；O池内设置半纤维软性填料，同时投入污泥驯化培养成活性污泥，形成好氧接触氧化池，对污水进行鼓风曝气，该单元中的好氧微生物利用空气中的氧和污水中的污染物为养料进行自身的繁衍和消化，生物好氧菌将废水进行生物彻底降解以除去COD，同时氨氮也得到去除，控制DO含量为2-5mg/l，污泥浓度为3000-4000mg/l，SV为20-30％，总碱度大于70mg/l(以碳酸钙计)，污水在整个生化池内的停留时间控制在12-15d；生化池处理过程中关键的控制参数有：温度、溶解氧、碳氮比、pH、泥龄、总碱度、污泥沉降比、污泥回流比、混合液回流比；

(7)经生化池处理的出水进入二沉池，二沉池为圆形辐流式二沉池，其进出水形式采用周进周出式，二沉池的进水挡板的下沿深入水面下约2/3深度处，距进水孔口有一段较长的距离，这有利于进一步把水流均匀地分布在整个入流渠的过水断面上，而且污水进入沉淀区的流速要小得多，有利于悬浮颗粒的沉淀；

二沉池内采用周边传动刮泥机，传动力矩较大，且相对节能，中心支座与旋转桁架以铰接的形式连接，刮泥时产生的扭矩作用于中心支座时即转化为中心旋转轴承的圆周摩擦力，因而受力条件较好，周进周出式进出水形式对水体扰动较小，有利于污泥和浮渣的去除；经二沉池泥水分离后，采取一部分上清液回流至一级厌氧高温发酵前的调节罐内，上清液回流一方面能起到稀释进水的作用，使进入发酵罐的水中的COD大大降低，另一方面二沉池出水pH为8-9，呈碱性，可以中和pH3-4的进水的酸性，起到调整pH的作用，可以提高发酵罐的耐酸冲击负荷能力，另外一部分上清液溢流进入清水池，达到《污水综合排放标准》中的三级标准排放。

其中，A/O生化处理：缺氧/好氧法脱氮工艺。在好氧条件下，污水中的含氮有机物被细菌分解成氨，在好氧自养型亚硝化细菌的作用下进一步转化为亚硝酸盐，再经好氧自养型硝化细菌作用转化为硝酸盐，完成硝化反应，在缺氧条件下，兼性厌氧细菌利用或部分利用污水中的有机碳源为电子供体，以硝酸盐替代分子氧作为电子受体，进行无氧呼吸，分解有机质，同时，将硝酸盐中的氮还原成气态氮，完成反硝化反应。通过缺氧—好氧循环操作，去除污水中的有机物和氨氮。

实施例1

一种餐厨污水多级处理工艺，包括以下具体步骤：

(1)餐厨污水经前端机械预处理除去餐厨垃圾，进入调节罐对污水进行搅拌均质调节处理，将固、液、油三相分离，调节罐中污水的温度为58℃；

(2)经调节罐处理后的污水进入一级厌氧高温发酵罐进行高温厌氧发酵，一级厌氧高温发酵罐温度控制在50-58℃，水力停留时间为20d左右，处理产生沼气，沼气依次通过气水分离器脱水、沼气阻火器被收集；

(3)经一级厌氧高温发酵罐处理的污水进入沉淀罐经沉淀处理，将污水中携带的厌氧污泥回流到一级厌氧罐，其余沉淀污泥则排入污泥浓缩罐；

(4)经沉淀罐处理的污水进入二级中温厌氧发酵罐中进行中温厌氧发酵，在罐内加入高效厌氧微生物菌剂，处理温度控制在30-38℃，水力停留时间为20d；二级中温厌氧发酵罐中加入悬浮生物填料，填料填充体积在发酵罐容积的2/3，中温厌氧发酵产生沼气；

(5)经二级中温厌氧发酵罐处理的污水进入沉淀罐经沉淀处理后进入调节池，进行水质水量的调节，同时进行浮渣和浮油的撇除，然后排入初沉池，加入絮凝剂对固渣进一步去除；

(6)经初沉池处理的污水进入生化池进行A/O生化处理，在A池反硝化脱氮，控制温度为20-40℃，控制DO含量小于0.5mg/l，停留时间在6d；之后进入O池进行硝化反应，控制温度为20-30℃；O池内设置半纤维软性填料，同时投入污泥驯化培养成活性污泥，形成好氧接触氧化池，对污水进行鼓风曝气，控制DO含量为2mg/l，污泥浓度为3000mg/l，SV为20％，总碱度80mg/l，污水在整个生化池内的停留时间为15d；

(7)经生化池处理的出水进入二沉池，二沉池为圆形辐流式二沉池，其进出水形式采用周进周出式，二沉池的进水挡板的下沿深入水面下约2/3深度处，经二沉池泥水分离后，一部分上清液回流至步骤(1)中的调节罐，另外一部分上清液溢流进入清水池排放。

所述一级厌氧高温发酵罐处理后的污水指标为：出水温度为40℃，SS含量为19000mg/l,COD含量为20000mg/l，NH3-N含量为1000mg/l。

实施例2

在实施例一的基础上，一级厌氧前的调节罐中污水的温度为62℃；一级厌氧高温发酵罐温度控制在50-58℃，水力停留时间为15d；二级中温厌氧发酵罐的处理温度控制在30-38℃，水力停留时间为15d；二级中温厌氧发酵罐中加入悬浮生物填料，填料填充体积在发酵罐容积的1/3；进行A/O生化处理时在A池反硝化脱氮，控制温度为20-40℃，控制DO含量小于0.5mg/l，停留时间在4d；之后进入O池进行硝化反应，控制温度为20-30℃；O池内设置半纤维软性填料，同时投入污泥驯化培养成活性污泥，形成好氧接触氧化池，对污水进行鼓风曝气，控制DO含量为5mg/l，污泥浓度为4000mg/l，SV为30％，总碱度大于100mg/l，污水在整个生化池内的停留时间为12d；一级厌氧高温发酵罐处理后的污水指标为：出水温度为45℃，SS含量为21000mg/l,COD含量为25000mg/l，NH3-N含量为1200mg/l。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种餐厨污水多级处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：

(1)餐厨污水经前端机械预处理除去餐厨垃圾，进入调节罐对污水进行搅拌均质调节处理，将固、液、油三相分离，调节罐中污水的温度为60±2℃；

(2)经调节罐处理后的污水进入一级厌氧高温发酵罐进行高温厌氧发酵，一级厌氧高温发酵罐温度控制在50-58℃，水力停留时间为15-20d，处理产生沼气，沼气依次通过气水分离器脱水、沼气阻火器被收集；

(3)经一级厌氧高温发酵罐处理的污水进入沉淀罐经沉淀处理，将污水中携带的厌氧污泥回流到一级厌氧罐，其余沉淀污泥则排入污泥浓缩罐；

(4)经沉淀罐处理的污水进入二级中温厌氧发酵罐中进行中温厌氧发酵，在罐内加入高效厌氧微生物菌剂，处理温度控制在30-38℃，水力停留时间为15-20d；二级中温厌氧发酵罐中加入悬浮生物填料，填料填充体积在发酵罐容积的1/3-2/3，中温厌氧发酵产生沼气；

(5)经二级中温厌氧发酵罐处理的污水进入沉淀罐经沉淀处理后进入调节池，进行水质水量的调节，同时进行浮渣和浮油的撇除，然后排入初沉池，加入絮凝剂对固渣进一步去除；

(6)经初沉池处理的污水进入生化池进行A/O生化处理，在A池反硝化脱氮，控制温度为20-40℃，控制DO含量小于0.5mg/l，停留时间在4-6d；之后进入O池进行硝化反应，控制温度为20-30℃；O池内设置半纤维软性填料，同时投入污泥驯化培养成活性污泥，形成好氧接触氧化池，对污水进行鼓风曝气，控制DO含量为2-5mg/l，污泥浓度为3000-4000mg/l，SV为20-30％，总碱度大于70mg/l，污水在整个生化池内的停留时间为12-15d；

(7)经生化池处理的出水进入二沉池，二沉池为圆形辐流式二沉池，其进出水形式采用周进周出式，二沉池的进水挡板的下沿深入水面下约2/3深度处，经二沉池泥水分离后，一部分上清液回流至步骤(1)中的调节罐，另外一部分上清液溢流进入清水池排放。

2.根据权利要求1所述的一种餐厨污水多级处理工艺，其特征在于：所述生化池A池中设置蒸汽加热系统，设置推流搅拌器，使水流呈现推流式。

3.根据权利要求1所述的一种餐厨污水多级处理工艺，其特征在于：所述一级厌氧高温发酵罐进水主管下设置有呈“伞型”分布的布水支管。

4.根据权利要求1所述的一种餐厨污水多级处理工艺，其特征在于：所述二级中温厌氧发酵罐由下部布水流化区、中上部生物挂膜污泥床区和上层三相分离区构成。

5.根据权利要求1所述的一种餐厨污水多级处理工艺，其特征在于：所述二级中温厌氧发酵罐中加入的悬浮生物填料为密度与水的密度接近的载体材料，在沼气的扰动和水力搅拌提供的微小混合力作用下填料能保持悬浮状态，所述悬浮生物填料表面设有生物膜。

6.根据权利要求1所述的一种餐厨污水多级处理工艺，其特征在于：所述二级中温厌氧发酵罐的出水端设置多孔筛网。

7.根据权利要求1所述的一种餐厨污水多级处理工艺，其特征在于：所述一级厌氧高温发酵罐处理后的污水指标为：出水温度为40-45℃，SS含量为19000-21000mg/l,COD含量为20000-25000mg/l，NH3-N含量为1000-1200mg/l。

8.根据权利要求1所述的一种餐厨污水多级处理工艺，其特征在于：所述二沉池内采用周边传动自动刮泥机。

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