餐飲廢水處理方法的研究現(xiàn)狀與展望

周　俊，焦赟儀，陳翔宇，劉小倩

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餐飲廢水處理方法的研究現(xiàn)狀與展望

周俊，焦赟儀，陳翔宇，劉小倩

（湖南城市學(xué)院，湖南益陽 413002）

在分析餐飲廢水特點(diǎn)基礎(chǔ)上，介紹了國內(nèi)外餐飲廢水的治理現(xiàn)狀，分析了餐飲廢水的主要處理方法及其特點(diǎn)和工藝選擇的原則，進(jìn)一步探尋符合當(dāng)前發(fā)展?fàn)顟B(tài)的餐飲廢水治理模式。

餐飲廢水；電化學(xué)法；物理化學(xué)法；生物法；處理工藝

1 研究背景

近年來，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快和第三產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，餐飲服務(wù)業(yè)的數(shù)量與規(guī)模與日俱增，餐飲廢水的排放量逐年上升。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國每年餐飲業(yè)排放的未經(jīng)處理的廢水達(dá)上億噸，且有不斷增長的趨勢。另據(jù)資料報(bào)道，全國一百多個大中型城市餐飲業(yè)，每天產(chǎn)生的廢水量就接近300萬噸，其排放量約占城市生活污水總排放量的3%，但其BOD5和CODCr的含量卻占總負(fù)荷的1/3[1]。餐飲服務(wù)業(yè)分布廣、排放不集中、水質(zhì)多變，治理難度不斷加大，危害與日俱增，而當(dāng)前我國餐飲企業(yè)多采用隔油池或簡易擋板式重力油水分離器等簡單處理餐飲含油污水，僅能去除部分浮油且無生化降解作用，多項(xiàng)指標(biāo)均無法達(dá)到國家規(guī)定的《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ343-2010），有的甚至直排進(jìn)入污水管道或自然水體，餐飲廢水超標(biāo)排放現(xiàn)象嚴(yán)重，但因?yàn)橥顿Y成本、運(yùn)行成本、安裝空間等問題的存在，合格成熟的治理技術(shù)和設(shè)備難以推廣，由此帶來的“地溝油”現(xiàn)象更是屢禁不絕。

因此結(jié)合我國現(xiàn)有國情，調(diào)查分析餐飲廢水水質(zhì)特征，針對餐飲企業(yè)廢水處理設(shè)備占地緊張，資金短缺，處理時間要求較高的特點(diǎn)，對國內(nèi)外多種處理技術(shù)進(jìn)行分析比較，研發(fā)出符合當(dāng)前狀況的餐飲污水處理模式已成為當(dāng)務(wù)之急。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析

餐飲廢水的主要處理步驟分為兩步：油水分離和水的處理。目前應(yīng)用最廣泛的油水分離設(shè)施就是隔油池。對于油水分離后的餐飲廢水，國內(nèi)外學(xué)者研究了很多具有針對性的處理方法，這些方法大致可以分為物理化學(xué)法、電化學(xué)法和生物法。這三種方法的側(cè)重點(diǎn)不同，生物法主要是去除廢水中的高濃度有機(jī)物質(zhì)，物化法及電化學(xué)法主要是去除廢水中高濃度的油份物質(zhì)。

2.1 電化學(xué)法

（1）電凝聚法：電凝聚法是以金屬為溶解性陽極(一般為鋁或鐵)，陽極在電解時產(chǎn)生的Al3+或Fe3＋離子生成電活性絮凝劑，壓縮膠體雙電層及吸附架橋網(wǎng)捕作用實(shí)現(xiàn)膠體凝聚，陰極還原產(chǎn)生微小氣泡（如H2），使絮凝體上浮除去，同時電場能直接氧化去除廢水中某些有機(jī)物。張萍等[2]采用電凝聚對某大學(xué)學(xué)生食堂廢水進(jìn)行處理，在最佳運(yùn)行條件下，CODCr平均去除率為74 %、NH3-N的平均去除率為53.8 %、總磷的平均去除率為85.1 %、油的平均去除率可達(dá)到86.1 %。Rimeh Daghrir等[3]采用電凝聚和電氧化兩種方法聯(lián)合作用處理餐飲廢水，最優(yōu)條件下其CODT去除率為90%，BOD去除率為86%，油分和油脂去除率高于98%，濁度去除率為98.1%，磷酸鹽去除率超過88%。周俊等[4]采用電Fenton法處理餐飲廢水，在最佳條件下，COD去除率為66.1%，SS去除率為85.4%。

（2）微電解法：微電解技術(shù)是指在不通電的情況下，利用填充在廢水中的微電解材料自身產(chǎn)生的電位差對廢水進(jìn)行電解處理，以達(dá)到降解有機(jī)污染物的目的。張鳳娥等[5]采用鑄鐵屑內(nèi)電解法處理餐飲廢水，在最佳條件下對餐飲廢水的處理結(jié)果，油和COD的去除率分別是84.6%和78.7%。

（3）脈沖電絮凝法：脈沖電解法是通過改變電源技術(shù)，施加周期換向的脈沖信號，達(dá)到進(jìn)一步降低電耗和電極損耗目的的技術(shù)。宋衛(wèi)峰等[6]用改裝的直流、脈沖兩用電源對餐飲廢水進(jìn)行對比處理研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，脈沖電解的處理效果優(yōu)于直流電解，在CODCr的去除率相近的情況下，能耗可降低5.5%，最佳運(yùn)行條件下CODCr的去除率可達(dá)到83.1%。電化學(xué)法占地面積小，操作簡便，能間斷運(yùn)行，易自動化，但其處理費(fèi)用較高，電極材料損耗大，且產(chǎn)生的污泥需要進(jìn)一步處理。目前電化學(xué)法的研究主要集中在如何降低運(yùn)行成本和延長電極壽命上。

2.2 物理化學(xué)法

（1）混凝法：混凝法是向廢水中投入一定量的混凝劑，使廢水中難以自然沉淀的膠體狀污染物和一部分細(xì)小懸浮物經(jīng)過脫穩(wěn)、凝聚、架橋等反應(yīng)過程，形成一定大小的絮凝體，再通過后續(xù)沉淀池中的沉淀分離來去除污染物。宋宏嬌[7]等采用新型的復(fù)合混凝劑凈水靈DH-3處理餐飲廢水，在最佳條件下處理餐飲廢水，CODcr去除率達(dá)78.3%，再經(jīng)砂濾和活性炭吸附的深度處理，可以達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

（2）吸附法：吸附根據(jù)作用原理分為物理吸附和化學(xué)吸附，工藝簡單快捷，用吸附法處理餐飲廢水的關(guān)鍵在于尋求合適的吸附劑。韓娜[8]等對改性纖維球處理餐飲含油廢水進(jìn)行了研究，研究發(fā)現(xiàn)改性纖維球比普通纖維球的吸油量高20%，最佳處理?xiàng)l件下其除油率可達(dá)90%。Asha Srinivasan等[9]用核桃殼濾料作為除油劑，研究探討核桃殼濾油吸附能力，在純油介質(zhì)中對植物油的吸附能力為0.51 μg/g，在油水混合介質(zhì)中對植物油的吸附能力為0.58 μg/g，并且可以通過施加壓力將吸附的油從核桃殼介質(zhì)中解吸出來。

（3）粗?；ǎ捍至；ㄊ峭ㄟ^具有親油基團(tuán)和親水基團(tuán)的高分子材料制成的粗?；矊蛷U水中的油分進(jìn)行聚集并去除，加強(qiáng)了處理效果。曹書翰等[10]從聚結(jié)材料的濕潤聚結(jié)和碰撞聚結(jié)原理出發(fā)，開發(fā)出適用于餐飲廢水的聚結(jié)法兩段式除油工藝，除油率可達(dá)到90%以上。

（4）氣浮法：氣浮法是一種含油廢水處理中廣泛應(yīng)用的水處理技術(shù)，該法是向廢水中通入大量氣泡，使大量微小氣泡吸附在需除去的顆粒（油珠）上，利用氣體的浮力將污染物浮出水面，從而達(dá)到固液分離的目的。Tian-long Zheng等[11]采用微氣泡氣?。∕AF）系統(tǒng)處理餐飲廢水，當(dāng)聚合氯化鋁（PAC）投加量為20 mg/L，反應(yīng)時間為15 min，0.35 MPa操作壓力，25%的回流比時，餐飲廢水的油分、COD和濁度的去除率分別為98%，82.8%，97.5%。除主要的物理化學(xué)處理方法外，還有超聲波法[12]，芬頓氧化法[13]，光催化氧化法[14]。物化法工藝有簡單流程短、占地面積小等優(yōu)勢，有一定的優(yōu)越性，但是各類方法都有一定的局限性，譬如混凝法存在處理費(fèi)用較高，沉渣量大且脫水困難等問題；粗粒化法存在實(shí)際應(yīng)用不廣泛，濾料成本及清洗費(fèi)用較高等問題，目前較多作為一種預(yù)處理手段應(yīng)用于餐飲廢水的處理。

2.3 生物法

（1）活性污泥法。①磁粉強(qiáng)化活性污泥法：普通活性污泥法存在流程長，占地面積大，微生物濃度低，不易管理等問題。孫水裕等[15]在普通活性污泥法中投加適量超細(xì)強(qiáng)磁性粉末，利用磁生物效應(yīng)提高微生物和酶的生物活性，同時磁粉催化作用增加了微生物種類和數(shù)量。通過與普通活性污泥法的平行試驗(yàn)比較，CODCr去除率和出水透光率都優(yōu)于普通活性污泥法，活性污泥絮體結(jié)構(gòu)和沉降性能明顯改善，容積負(fù)荷增大。②氧化溝法：楊泉鑫等[16]采用“隔油+厭氧+Carrousel氧化”的組合工藝進(jìn)行餐飲廢水處理研究，其動植物油、COD、NH3-N、TP的平均去除率分別達(dá)到了100%、89.8%、96.5%和81.1%，出水水質(zhì)達(dá)到《城市污水再生利用-城市雜用水水質(zhì)》（GBT18920-2002）中的一級A標(biāo)準(zhǔn)。除以上常用的活性污泥法外，還有SBR法[17]及其組合工藝遠(yuǎn)紫外光氧化-SBR組合工藝法[17]、ABR-SBR組合工藝法[18]。

（2）生物膜法。①生物接觸氧化法：生物接觸氧化法無污泥回流和污泥膨脹問題，能有效去除有機(jī)污染物，并有一定的脫氮功能，在餐飲廢水處理領(lǐng)域得到了較多應(yīng)用。周英杰等[19]根據(jù)餐飲廢水特性，設(shè)計(jì)了混凝氣浮-生物接觸氧化工藝的一體化裝置對廈門市某酒樓的餐飲廢水進(jìn)行處理，出水水質(zhì)可達(dá)到《廈門市水污染物排放控制標(biāo)準(zhǔn)》（DB35/322-1999）。②生物流化床法：生物流化床以砂、活性炭等一類較小的惰性顆粒為載體填充在床內(nèi)，污水以一定流速從下向上流動使載體處于流化狀態(tài)。其用于污水處理具有BOD5容積負(fù)荷高、處理效果好、效率高、占地少及投資省等優(yōu)點(diǎn)。謝濤等[20]采用三相生物流化床反應(yīng)器進(jìn)行工藝集成處理餐飲業(yè)廢水，重點(diǎn)研究了設(shè)備參數(shù)和操作參數(shù)對處理過程的影響，CODCr去除率達(dá)93.2%，BOD5去除率達(dá)95.2%。

除了上述工藝外，生物膜法中的凈化槽[21]、生物滴濾池[22]亦見諸于處理餐飲廢水的報(bào)道。

（3）人工濕地：人工濕地是借鑒自然濕地系統(tǒng)原理，由人工建造和監(jiān)督控制的濕地系統(tǒng)，利用生態(tài)系統(tǒng)的物理、化學(xué)和生物的三重協(xié)同作用，通過過濾、吸附、沉淀、離子交換、植物吸收和微生物分解等作用來實(shí)現(xiàn)對污水的高效凈化。該工藝脫氮除磷效果較好，操作簡單，運(yùn)行管理費(fèi)用較低，并且不會對環(huán)境產(chǎn)生影響。張志貴等[23]采用“厭氧消化+立體生態(tài)凈化床+小型（潛流）人工濕地”的組合工藝對農(nóng)家樂廢水進(jìn)行處理，處理效果好且建造運(yùn)行成本較低。Kemal Gunes[24]在農(nóng)村地區(qū)通過人工濕地對餐飲廢水進(jìn)行處理，該系統(tǒng)能夠有效去除SS和COD，去除率均高于90%?？偟コ始s為53%，磷的去除率為40.3%。除以上常用的生物法中還有SBBR法[25]，微生物固定化法[26]。一般的生物處理方法具有處理效果好，處理效率穩(wěn)定，運(yùn)行成本低等特點(diǎn)，但其占地面積大，停留時間長，污泥產(chǎn)生量多，適于遠(yuǎn)離城市管網(wǎng)的風(fēng)景區(qū)、旅游度假區(qū)這類土地資源豐富的地方。

3 結(jié)束語

在上述處理方法中，生物法因其占地面積相對較大、停留時間長等問題，對廣大的中小餐飲業(yè)主來說并不適用。物化法雖然工藝簡單流程短、占地面積小，但其各種方法仍存在一定的局限性，一般作為餐飲廢水的預(yù)處理。同樣電化學(xué)法存在處理費(fèi)用較高，電極材料損耗大，且產(chǎn)生的污泥需要進(jìn)一步處理的問題。因此在現(xiàn)有技術(shù)條件下，要因地制宜地綜合考慮環(huán)保要求和經(jīng)濟(jì)承受能力，尋找符合當(dāng)前狀況的餐飲污水處理模式。對于遠(yuǎn)離城市管網(wǎng)的風(fēng)景區(qū)、旅游度假區(qū)，可充分利用土地資源豐富的優(yōu)勢，采用“物化預(yù)處理+生物處理”的組合，使出水水質(zhì)達(dá)到排放甚至回用標(biāo)準(zhǔn)。而對于大中城市，水資源和土地資源較為緊張，應(yīng)著重開發(fā)省地、高效、投資少，自動化程度高的一體化處理設(shè)施，在現(xiàn)階段可考慮選用運(yùn)行費(fèi)用相對較低的物化法為主要工藝，后期過渡到以MBR高效工藝或低電耗的三維電解工藝為主要流程的一體化處理設(shè)施，廢水就地處理后作為中水回用，既節(jié)約水資源，又具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。目前制約MBR運(yùn)用的還是其高昂的價(jià)格和膜使用壽命問題，制約三維電解運(yùn)用在于電極材料和三維粒子選擇。

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Introduction and Prospect of Treatment Technique for Restaurant Wastewater

(Hunan City University, Yiyang Hunan 413002)

On the basis of analyzing the characteristics of food and beverage wastewater, this paper introduces the present situation of domestic and overseas wastewater treatment, the main treatment methods of food and beverage wastewater and the principles of its characteristics and process selection were analyzed, explore empirical disposal modes of restaurant wastewater in accordance with the current development situation.

Restaurant wastewater; Electrochemistry technology; Physical chemistry technology; Biological technology; Treatment process

（責(zé)任編輯：廖建勇）

[TE992.2]

A

10.3969/j.issn.1672-7304.2016.06.033

1672–7304(2016)06–0073–03

湖南省高校產(chǎn)學(xué)研合作示范基地（項(xiàng)目編號：湘教通[2014]239號）；湖南省教育廳科學(xué)研究項(xiàng)目(項(xiàng)目編號：15C0259)；湖南城市學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：CX201520）。

周?。?984-），男，湖南益陽人，講師，研究方向：水處理、污染控制。