CN111484196A - 基于不同孔径曝气的餐饮废水处理工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于不同孔径曝气的餐饮废水处理工艺及装置，属于环境工程水污染控制技术领域。将微孔曝气气浮段和穿孔曝气生化段结合，所述微孔曝气气浮段先行去除废水中高浓度油分、悬浮物等粒状物质，包括气浮池F、微气泡空气扩散器D、静态混合器M、浮渣槽S；穿孔曝气生化段则对水中残存的溶解性、大分子及胶体态有机物和营养盐开展进一步降解，包括生物接触池B、穿孔曝气管P、斜板沉淀池I，同时该段副产的少量剩余污泥回流至微孔曝气气浮段进行处置。使工艺具有流程紧凑、维护方便、运行费用低、装置易一体化等优点，尤其适合于餐饮废水的分散处理及纳管排放。
Description
技术领域
本发明属于环境工程水污染控制技术领域，具体涉及基于不同孔径曝气的餐饮废水处理工艺及装置。
背景技术
作为过去几十年增长最快的行业之一，餐饮业的扩张也对环境和生态带来危害，地沟油、泔水、异味等事件频发，造成“小餐饮大污染”的被动局面。鉴于餐饮门店个数多及分散排水特点，废水在排入下水道前须就地开展预处理，以削减动植物油、有机物、悬浮物、氮磷等主要污染指标。当前，餐饮业主多采用三仓式隔油池等简易物理设施，但原水波动及污染物多种存在形式(悬浮、胶体、大分子和溶解等)导致隔油池运行难以达到预期设计效果，普遍存在出水超标纳管的问题。
文献查阅显示国内外现有的餐饮废水处理技术通常包括油水分离(含部分固液分离)和碳氮磷深度净化两个部分。国外对餐厨废液中油脂分离技术研究较早，而国内起步较晚且倾向于隔油池或一体化智能处理设备的推广使用。对于重力除油后废水再处理，正在研发的技术有物化法、电化学法和生物法，前两种侧重于高浓度油分和固态物质去除，而后者更适宜于溶解性有机污染物的消除。但总体而言，现阶段市场上仍缺乏适宜餐饮行业可推广治理方法和技术。
其中，物化法工艺简单、流程短、占地小，但对污染物的去除不够彻底、易造成二次污染，如重力除油、粗粒化、吸附、混凝、气浮等。以电凝聚、铁碳微电解、脉冲电絮凝、电芬顿等为代表的电化学法因简便高效、易自动化等优点在餐饮废水处理中具有潜在市场，但存在能耗高、电极损耗、电化学污泥等工程化难点。好氧或厌氧生物法成本低、工艺多样、环境友好，是易降解餐饮废水处理不可或缺的技术选择，包括SBR、MBR、UASB、ABR、生物过滤、生物膜法、人工湿地等。
此外，根据餐饮废水处理后直排、纳管、杂用、灌溉等不同去向，还有诸如厌氧-好氧填料床、移动床-MBR、隔油-厌氧-氧化沟、厌氧-生态净化床-垂直流湿地、A/O-复合流湿地、远紫外光氧化-SBR、UASB-AF-接触氧化、水解酸化-接触氧化-过滤、MBR-高级氧化、厌氧-人工湿地-浮床、混凝气浮-接触氧化等多种工艺组合的探索。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的问题，在现有餐饮废水处理技术基础上，构建了一种基于不同孔径曝气的餐饮废水处理工艺及装置，特别是根据餐饮门店排水中动植物油、悬浮物、有机物浓度高及其现有隔油池出水水质不达标的现状，提出了微孔曝气气浮与穿孔曝气生化相协同的工艺路线，并对内部流体走向及关键要素进行了设计，进而对微孔曝气气浮段、穿孔曝气生化段及其配套的气浮池、混合器、生化池、泥渣水气走向等进行了创新性设计。
基于不同孔径曝气的餐饮废水处理工艺，将微孔曝气气浮段和穿孔曝气生化段结合，所述微孔曝气气浮段先行去除废水中高浓度油分、悬浮物等粒状物质，包括气浮池、微气泡空气扩散器、静态混合器、浮渣槽；穿孔曝气生化段则对水中残存的溶解性、大分子及胶体态有机物和营养盐开展进一步降解，包括生物接触池、穿孔曝气管、斜板沉淀池，同时该段副产的少量剩余污泥回流至微孔曝气气浮段进行处置。
进一步的，所述的微气泡空气扩散器与外部压缩空气源连接并均布于气浮池底部，微气泡空气扩散器选用小阻力、长寿、气泡直径<0.5mm的曝气装置；气浮池为竖向设计，利于微细气泡在浮升过程中粘附携带废水中疏水性油滴和悬浮物至液面，形成泡沫膨胀状浮渣；气浮池池体上部沿长度方向设置水平浮渣槽，槽顶略高于斜板沉淀池出水堰的自由水面，以引导浮渣层在增厚过程中自动排入槽内。
进一步的，所述气浮池与有压进水管连接，有压进水管在接入气浮池前，管路上配装高效水力静态混合器，静态混合器设有药剂入口端，药剂入口端可与市场上混凝剂计量投加成套设备连接，进水时是否添加混凝剂及其投量应根据餐饮废水水质和气浮效果的变化综合判断。
进一步的穿孔曝气生化段主体采用污泥产率低、抗冲击负荷、无污泥膨胀之虞的生物接触池，底部安装可产生直径3～6mm的中大气泡穿孔曝气管，生物接触池池体与气浮池等高并共用池壁，近底部池壁穿孔以联通二池并避免相互干扰，下游斜板沉淀池为生物接触池的配套单元，生化混合液经其固液分离后上清液由出水堰排出，而少量沉淀污泥可间歇回流至气浮池进行浓缩处置。
进一步的，废水首先经有压水管和静态混合器被泵入气浮池，其内微气泡空气扩散器产生的大量细微气泡，微气泡直径<0.5mm，对废水中大部分油分和悬浮物实现有效的固液分离，形成的泡沫膨胀状浮渣层在不断增厚过程中自动跌入浮渣槽，而混凝剂的投加与否则取决于不同餐饮门店原水水质或处理现场的气浮效果；预处理后废水进入生物接触池，在中大气泡穿孔曝气管的增氧搅拌及填料上固定化生物膜的联合作用下，水中剩余的溶解性、大分子及胶体态有机物和营养盐被进一步氧化降解，生化混合液经导流进入后续斜板沉淀池，泥水分离后上清液通过出水堰排出系统，而少量剩余污泥被间歇抽回到气浮池进行合并气浮处置，其中中大气泡直径3～6mm。
基于不同孔径曝气的餐饮废水处装置，包括气浮池、微气泡空气扩散器、静态混合器、浮渣槽、生物接触池、穿孔曝气管、斜板沉淀池；所述气浮池为竖向结构，其上设置水平浮渣槽，微气泡空气扩散器安装在气浮池的底部，外部压缩空气源接入微气泡空气扩散器，有压进水管通过静态混合器与气浮池连接；所述生物接触池设置在气浮池一侧，底部安装穿孔曝气管，在生物接触池的下游设置斜板沉淀池。
进一步的，所述的生物接触池池体与气浮池等高并共用池壁，近底部池壁穿孔；所述的浮渣槽的槽顶略高于斜板沉淀池出水堰的自由水面。
与现有相关处理技术和方法相比，本发明的有益效果是：
基于餐饮废水污染物组分特点，本发明涉及的微孔曝气气浮—穿孔曝气生化组合工艺及其泥、渣、水、气等流体设计方案，体现了粒状污染物浮选与溶解性、大分子、胶体态污染物生物降解相协同的整体特点。静态混合器(混凝)、浮渣自动收集、生化污泥回流等优化措施进一步使工艺具有流程紧凑、维护方便、运行费用低、装置易一体化等优点，尤其适合于餐饮废水的分散处理及纳管排放。
附图说明
图1为餐饮废水处理工艺流程示意；
图中：B—生物接触池；D—微气泡空气扩散器；F—气浮池；I—斜板沉淀池；M—静态混合器；P—穿孔曝气管；S—浮渣槽；1-孔；2-出水堰；3-有压进水管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明方案作进一步描述。
如图1所示的基于不同孔径曝气的餐饮废水处理工艺由微气泡气浮工段和穿孔曝气生化工段组成，所述微气泡气浮工段用于去除废水中高浓度油份、悬浮物等粒装物质，穿孔曝气生化工段用于降解水中残存的溶解性、大分子及胶体态有机物和营养盐。微气泡气浮工段包括气浮池F、微气泡空气扩散器D、静态混合器M、浮渣槽S，穿孔曝气生化工段包括生物接触池B、穿孔曝气管P、斜板沉淀池I。所述气浮池F为竖向结构，其上设置水平浮渣槽S，微气泡空气扩散器D安装在气浮池F的底部，外部压缩空气源接入微气泡空气扩散器D，有压进水管3通过静态混合器M与气浮池F连接；所述生物接触池B设置在气浮池F一侧，底部安装穿孔曝气管P，在生物接触池B的下游设置斜板沉淀池I。生物接触池B池体与气浮池F等高并共用池壁，近底部池壁穿孔；所述的浮渣槽S的槽顶略高于斜板沉淀池I出水堰2的自由水面。
微气泡气浮工段的微气泡应符合阻力小、不易堵塞、直径须<0.5mm的要求，微气泡通过外部压缩空气源(如罗茨风机)及微气泡空气扩散器D曝气产生。气浮池F为竖向结构，利于微细气泡在浮升过程中粘附携带废水中疏水性油滴和悬浮物至液面，形成泡沫膨胀状浮渣。竖向气浮池F上部沿长度方向安装水平浮渣槽S，槽顶略高于斜板沉淀池I出水堰2自由液面，以便浮渣层在增厚过程中自动排入槽内。静态混合器M配装于有压进水管3上，静态混合器M设有药剂投加端，所述药剂投加端连接市售成套混凝剂投加设备，进水时是否添加混凝剂及其投量应根据餐饮废水水质和气浮效果的变化综合判断。生物接触池B与气浮池F合建，共用池壁近底穿孔联通并避免互相干扰。池底的穿孔曝气管P也与外部空气源联通，产生直径3～6mm中大气泡，同时为生化反应提供溶氧和混合动力。下游附属的斜板沉淀池I对生化混合液进行泥水分离，上清液达标后经出水堰2排出，而副产的少量污泥则间歇回流至气浮池F进行浓缩处置。
具体的，餐饮废水首先通过增压设备(潜水泵、管道泵、自吸泵等)经耐压管和静态混合器M进入气浮池F，混凝剂的投加视水质及气浮效果而定。此时，废水中疏水性油滴和悬浮物被微气泡空气扩散器D产生的微气泡(直径<0.5mm)浮选去除，同时形成的泡沫状浮渣在增厚膨胀过程中自动跌入浮渣槽。废水中剩余的残剩余的溶解性、大分子、胶体态有机物和氮磷等在后续生物接触池B中，在穿孔曝气管P中大气泡(直径3～6mm)的增氧搅拌及生物膜(可选用弹性立体填料、软性填料、组合填料等悬挂式高效填料)的联合作用下被进一步氧化降解，利用气体搅拌及生物膜作用对固形物去除后的废水进行碳氮磷的深度净化。生化后泥水混合液经导流进入后续斜板沉淀池I，固液分离后上清液由出水堰排出，而少量剩余污泥被间歇抽回到气浮池F进行合并气浮处置。
以下为本发明的一个实施例：
某快餐厅主营炸鸡、薯条、汉堡、饮品等，每天产生约2吨废水，经三仓隔油后排入市政下水道(执行CJ343-2010)。表1所示为隔油池出水水质，可见除氮指标外，动植物油、悬浮物、有机物等均存在明显超标问题，门店经营面临严峻的环保压力。
表1某西式快餐厅废水水质一览表
案例采用如图1所示的废水处理工艺对隔油池出水开展进一步处理，使其满足纳管要求。系统各单元为串联共建设计，长宽高总尺寸1.50m×0.45m×1.80m，超高0.30m，有效容积1m3。其中，气浮池F0.45m×0.25m×1.80m、生物接触池B1.00m×0.45m×1.80m、斜板沉淀池I 0.45m×0.25m×1.80m。气浮段管式静态混合器M、微气泡空气扩散器D分别选用PVC材质SK-10/20型号和管式纯钛曝气器(孔径5μm、ф30、长400mm)；不锈钢浮渣槽S水平安装，槽顶高出池内液位5mm，外接排渣管。生化段穿孔曝气管P由环形不锈钢穿孔管组成，孔径4mm；生物接触池B悬挂弹性立体填料，填充率60％左右，气水比5:1；斜板沉淀池I内置斜长0.8m光滑塑料板，间距80mm，锯齿形三角堰出水。
该工艺装置于秋季开始试验，生物接触池B采用接种闷曝方式启动，待2周挂膜成功后，系统各单元进入连续运转模式。即隔油池内餐饮废水首先由潜污泵经SK-10/20静态混合器M进入气浮池中下部，同时通过外围一体化混凝剂投加设备按10～40mg/L剂量注入聚合氯化铝(PAC)药液。原水中油滴、悬浮物、混凝剂絮体或斜板沉淀池I的回流污泥在管式纯钛曝气空气扩散器D产生微气泡的浮选作用下被携带出水体，形成的浮渣在变厚膨胀过程中自动排入浮渣槽S。经气浮预处理后的废水进入生物接触池B，在不锈钢穿孔曝气管P中大气泡(直径3～6mm)搅拌增氧及弹性立体填料生物膜的作用下，水中残余的溶解性、大分子、胶体态有机物和氮磷被进一步降解去除。生化后混合液经导流进入后续斜板沉淀池I，泥水分离后上清液由三角堰均匀流出系统，少量沉淀污泥通过穿孔排泥管被间歇抽回至气浮池F进行气浮处置。通过系统持续运行，结果表明该工艺对餐饮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90％、87％、78％、91％、64％和72％，出水满足CJ343-2010纳管排放标准。
Claims (7)
1.基于不同孔径曝气的餐饮废水处理工艺，其特征在于：将微孔曝气气浮段和穿孔曝气生化段结合，所述微孔曝气气浮段先行去除废水中高浓度油分、悬浮物等粒状物质，包括气浮池（F）、微气泡空气扩散器（D）、静态混合器（M）、浮渣槽（S）；穿孔曝气生化段则对水中残存的溶解性、大分子及胶体态有机物和营养盐开展进一步降解，包括生物接触池（B）、穿孔曝气管（P）、斜板沉淀池（I），同时该段副产的少量剩余污泥回流至微孔曝气气浮段进行处置。
2.根据权利要求1所述的基于不同孔径曝气的餐饮废水处理工艺，其特征在于：微气泡空气扩散器（D）与外部压缩空气源连接并均布于气浮池（F）底部，微气泡空气扩散器（D）选用小阻力、长寿、气泡直径<0.5mm的曝气装置；气浮池（F）为竖向设计，利于微细气泡在浮升过程中粘附携带废水中疏水性油滴和悬浮物至液面，形成泡沫膨胀状浮渣；气浮池（F）池体上部沿长度方向设置水平浮渣槽（S），槽顶略高于斜板沉淀池（I）出水堰（2）的自由水面，以引导浮渣层在增厚过程中自动排入槽内。
3.根据权利要求1或2所述的基于不同孔径曝气的餐饮废水处理工艺，其特征在于：所述气浮池（F）与有压进水管（3）连接，有压进水管（3）在接入气浮池（F）前，管路上配装高效水力静态混合器（M），静态混合器（M）设有药剂入口端，药剂入口端可与市场上混凝剂计量投加成套设备连接，进水时是否添加混凝剂及其投量应根据餐饮废水水质和气浮效果的变化综合判断。
4.根据权利要求1或2所述的基于不同孔径曝气的餐饮废水处理工艺，其特征在于：穿孔曝气生化段主体采用污泥产率低、抗冲击负荷、无污泥膨胀之虞的生物接触池（B），底部安装可产生直径3~6mm的中大气泡穿孔曝气管（P），生物接触池（B）池体与气浮池（F）等高并共用池壁，近底部池壁穿孔（1）以联通二池并避免相互干扰，下游斜板沉淀池（I）为生物接触池（B）的配套单元，生化混合液经其固液分离后上清液由出水堰（2）排出，而少量沉淀污泥可间歇回流至气浮池（F）进行浓缩处置。
5.根据权利要求1所述的基于不同孔径曝气的餐饮废水处理工艺，其特征在于：废水首先经有压水管和静态混合器（M）被泵入气浮池（F），其内微气泡空气扩散器（D）产生的大量细微气泡，微气泡直径<0.5mm，对废水中大部分油分和悬浮物实现有效的固液分离，形成的泡沫膨胀状浮渣层在不断增厚过程中自动跌入浮渣槽（S），而混凝剂的投加与否则取决于不同餐饮门店原水水质或处理现场的气浮效果；预处理后废水进入生物接触池（B），在中大气泡穿孔曝气管（P）的增氧搅拌及填料上固定化生物膜的联合作用下，水中剩余的溶解性、大分子及胶体态有机物和营养盐被进一步氧化降解，生化混合液经导流进入后续斜板沉淀池（I），泥水分离后上清液通过出水堰（2）排出系统，而少量剩余污泥被间歇抽回到气浮池（F）进行合并气浮处置，其中中大气泡直径3~6mm。
6.基于不同孔径曝气的餐饮废水处装置，其特征在于包括气浮池（F）、微气泡空气扩散器（D）、静态混合器（M）、浮渣槽（S）、生物接触池（B）、穿孔曝气管（P）、斜板沉淀池（I）；所述气浮池（F）为竖向结构，其上设置水平浮渣槽（S），微气泡空气扩散器（D）安装在气浮池（F）的底部，外部压缩空气源接入微气泡空气扩散器（D），有压进水管（3）通过静态混合器（M）与气浮池（F）连接；所述生物接触池（B）设置在气浮池（F）一侧，底部安装穿孔曝气管（P），在生物接触池（B）的下游设置斜板沉淀池（I）。
7.根据权利要求6所述的基于不同孔径曝气的餐饮废水处装置，其特征在于所述的生物接触池（B）池体与气浮池（F）等高并共用池壁，近底部池壁穿孔（1）；所述的浮渣槽（S）的槽顶略高于斜板沉淀池（I）出水堰（2）的自由水面。
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