淺談餐廚沼液的處理技術(shù)

謝蘇峰，尹貞，薛秋玉，方輝，浦燕新

（維爾利環(huán)?？萍技瘓F(tuán)股份有限公司，江蘇常州213125）

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、生活水平的提高促進(jìn)餐飲行業(yè)快速發(fā)展，餐廚垃圾急劇增多[1-2]。目前“預(yù)處理+厭氧消化”為餐廚廢棄物處理的主流工藝[3-4]。餐廚廢棄物厭氧消化的過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的沼液造成二次污染，因此餐廚沼液的污染控制是我國(guó)城市普遍面臨的緊迫的市政、環(huán)境和公共衛(wèi)生問(wèn)題[5-6]。

1 餐廚沼液水量及水質(zhì)特點(diǎn)

餐廚沼液處理系統(tǒng)中考慮部分生活、生產(chǎn)污水及一定的余量，其處理規(guī)模可以設(shè)置為餐廚廢棄物處理量的1～1.2倍左右。

餐廚沼液中含有未被高溫發(fā)酵分解的油、果皮、蔬菜、米面、魚(yú)、肉等有機(jī)物，餐廚垃圾中蛋白質(zhì)被氨化后留下含氮化合物、脫水殘余的懸浮物等。餐廚沼液是一種高有機(jī)物、高氨氮、高總氮的高難度處理污水，主要污染物表征值為CODCr、NH3-N、SS等。餐廚沼液水質(zhì)如表1所示。

表1 餐廚沼液水質(zhì)情況

2 餐廚沼液處理模式的分析

隨著餐飲業(yè)的發(fā)展，餐廚廢棄物處理廠也隨之建立，在餐廚廢棄物處理過(guò)程中厭氧處理后會(huì)產(chǎn)生沼液，其污染物濃度高，直接排放會(huì)造成環(huán)境污染，需要對(duì)其進(jìn)一步處理以滿足排放要求。

目前采用或在研的處理模式有：

（1）輸送合并處理法—直接引入城市廢水合并處理。這是最為簡(jiǎn)單的處理方案，它不僅可以節(jié)省單獨(dú)建設(shè)滲濾液處理系統(tǒng)的大額費(fèi)用，還可以降低處理成本，但這并非是普遍適用的方法。由于餐廚沼液所特有的水質(zhì)及其變化特點(diǎn)，采用此方案時(shí)，如不加控制，則對(duì)城市污水處理廠易造成沖擊負(fù)荷，影響甚至破壞其正常運(yùn)行，因此，為了環(huán)保要求，保證污水的處理效果，大部分城市污水處理廠拒絕接受餐廚沼液。

（2）預(yù)處理后合并法—預(yù)處理后引入城市廢水合并處理。這是基于減輕直接混合處理時(shí)餐廚沼液中有害毒物對(duì)城市污水處理廠的沖擊危害而采取的一種場(chǎng)內(nèi)外聯(lián)合處理方案。餐廚沼液首先通過(guò)設(shè)于廠內(nèi)的預(yù)處理設(shè)施進(jìn)行處理，以去除餐廚沼液中的重金屬離子、氨氮、色度以及SS等污染物質(zhì)，為合并處理正常運(yùn)行創(chuàng)造良好的條件。該方法有時(shí)也受地方環(huán)保政策限制。

（3）單獨(dú)系統(tǒng)處理法—建設(shè)獨(dú)立的廠內(nèi)完全處理系統(tǒng)。餐廚沼液廢水具有不同于一般城市廢水的特點(diǎn)：BOD5和CODCr濃度高，含鹽量較高，水質(zhì)水量變化大，氨氮的含量較高等。在餐廚沼液廢水的處理方法中，在廠內(nèi)建設(shè)廢水處理系統(tǒng)是將餐廚沼液廢水徹底處理的最有效的方法。另外，在廠內(nèi)建設(shè)完全獨(dú)立的處理系統(tǒng)，能夠完全地消除沼液廢水的危害，是最徹底的沼液廢水處理方法。

3 餐廚沼液處理工藝分析

目前，餐廚沼液處理項(xiàng)目常用出水標(biāo)準(zhǔn)有《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978-1996）、《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 31/199-2018）、《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 31962-2015）、《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889-2008）、《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》（GB 19923-2005）。對(duì)于餐廚沼液處理工藝而言，設(shè)計(jì)以及工藝的選用需要滿足以下條件：

（1）滿足水量變化大的特點(diǎn)

對(duì)于任何已經(jīng)選定規(guī)模的水處理工藝而言，其處理能力均有水量處理上限的問(wèn)題，因此，在設(shè)計(jì)中需要對(duì)處理構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)考慮一定的余量，以使所選擇的污水處理工藝能適應(yīng)一定范圍內(nèi)的水量變化。

（2）較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力

由于餐廚垃圾處理廠污水出水的水質(zhì)波動(dòng)變化較大，因此，要求處理工藝具有極強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力。

（3）高負(fù)荷處理能力

由于項(xiàng)目污水有機(jī)污染物濃度高，屬于高負(fù)荷有機(jī)廢水，同時(shí)國(guó)家政策對(duì)于餐廚垃圾處理廠污水出水水質(zhì)要求越來(lái)越嚴(yán)格，因此，污水處理工藝必須具有處理高負(fù)荷有機(jī)廢水的能力，并且系統(tǒng)能保持穩(wěn)定運(yùn)行，出水水質(zhì)良好。

（4）高氨氮處理能力

沼液廢水氨氮濃度一般從數(shù)百到幾千mg/L不等，與城市廢水相比，沼液廢水的氨氮濃度高出數(shù)十至數(shù)百倍，如果處理出水的氨氮要求較高，就要求處理工藝對(duì)氨氮的去除率達(dá)到95%～98%。由于高濃度的氨氮對(duì)生物處理系統(tǒng)有一定的抑制作用，傳統(tǒng)的生化工藝滿足不了上述要求。因此，餐廚沼液處理工藝需在生化工藝后再加上物化深度處理工藝，才能保障系統(tǒng)出水達(dá)標(biāo)排放。

（5）盡可能地減少二次污染

由于單純的物化方法或化學(xué)方法僅僅能夠?qū)⑽廴疚镛D(zhuǎn)移，產(chǎn)生大量的二次污染物，并沒(méi)有徹底地降解污染物，而生物法則通過(guò)微生物作用將污染物降解轉(zhuǎn)化為水、二氧化碳、氮?dú)獾龋虼?，無(wú)論從經(jīng)濟(jì)性還是環(huán)保性，生物法最具優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，對(duì)污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的剩余污泥等必須進(jìn)行合理有效地處置，防止其給周邊環(huán)境帶來(lái)二次污染。

目前餐廚沼液處理大多采用“預(yù)處理+生化”為主的處理工藝，達(dá)到出水標(biāo)準(zhǔn)外排，只有極少的沼液經(jīng)過(guò)處理后作為有機(jī)液肥回用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。生化處理主要包括SBR工藝、A/O工藝、MBR工藝等，其中MBR工藝是膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型廢水處理工藝，該技術(shù)中超濾膜組件作為泥水分離單元，完全取代傳統(tǒng)工藝中的二次沉淀池。膜生物反應(yīng)器出水水質(zhì)較好，各污染物去除率較高，處理裝置簡(jiǎn)單，因此應(yīng)用較廣泛。

根據(jù)不同的出水排放標(biāo)準(zhǔn)，所選的餐廚沼液處理的工藝有所差異，如排放標(biāo)準(zhǔn)較嚴(yán)，可在生化處理后端加上深度處理工藝，如膜深度處理（納濾、反滲透等）、高級(jí)氧化技術(shù)等。

4 典型案例介紹

圖1 重慶合川350 t/d餐廚沼液處理項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)照片

圖1 為重慶合川350 t/d餐廚沼液處理項(xiàng)目實(shí)際工程案例。該項(xiàng)目的工藝流程如圖2所示。

圖2 重慶合川350 t/d餐廚沼液工藝流程示意圖

重慶市合川區(qū)餐廚垃圾處理廠設(shè)計(jì)餐廚垃圾處理量300 t/d，配套350 t/d餐廚沼液處理系統(tǒng)。餐廚沼液廢水通過(guò)預(yù)處理的格柵及除油設(shè)備去除較大的顆粒物、懸浮物及動(dòng)植物油，再進(jìn)入設(shè)有兩級(jí)生物脫氮功能的外置式膜生化反應(yīng)器去除大部分污染物，外置式膜生化反應(yīng)器生物脫氮率在99%以上。經(jīng)過(guò)外置式MBR處理超濾出水的COD、BOD、氨氮、總氮、重金屬、懸浮物等達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978-1996）中的三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)限值，由尾水排放泵外排至市政管網(wǎng)。

5 餐廚沼液處理的難點(diǎn)分析

5.1 工藝選擇的難點(diǎn)

餐廚沼液的特點(diǎn)是污染物濃度高，水質(zhì)水量變化大，難降解的污染物所占比例比較高，選取合適的處理工藝至關(guān)重要。如果處理工藝選取不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致餐廚沼液處理系統(tǒng)不能正常穩(wěn)定運(yùn)行，出水水質(zhì)達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)許多餐廚沼液處理廠已有過(guò)這方面的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。

根據(jù)目前市場(chǎng)主流工藝，推薦餐廚沼液處理系統(tǒng)采用“預(yù)處理+生化”為主的處理工藝，如出水標(biāo)準(zhǔn)較嚴(yán)，可以增加膜深度處理工藝，確保系統(tǒng)出水達(dá)標(biāo)排放。

5.2 工藝設(shè)計(jì)的難點(diǎn)

在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中必須嚴(yán)格控制各處理單元的處理效果，餐廚沼液污染物具有特殊性，在工藝設(shè)計(jì)中存在以下控制難點(diǎn)：

（1）動(dòng)植物油控制的難點(diǎn)

餐廚廢棄物中含有大量的動(dòng)植物油，雖經(jīng)過(guò)“預(yù)處理/生物水解+厭氧消化”處理，但厭氧消化后產(chǎn)生的沼液或多或少地含有動(dòng)植物油，其中隱藏的乳化狀油最容易被忽略，其中油的成分有地域特性[7]，例如重慶、成都的餐飲特點(diǎn)是火鍋占餐飲行業(yè)的50%以上，餐廚廢棄物中含有大量的揮發(fā)性花椒油和辣椒素，有研究表明花椒揮發(fā)油和辣椒素具有很強(qiáng)的殺菌能力，直接抑制微生物的生長(zhǎng)[8]。因此需重視沼液的預(yù)處理，選擇合適的藥劑及工藝對(duì)沼液夾帶的動(dòng)植物油做到盡可能地去除，避免影響后續(xù)生化及膜處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

（2）纖維雜質(zhì)及懸浮有機(jī)物控制的難點(diǎn)

纖維雜質(zhì)及懸浮有機(jī)物的控制在水處理中屬于比較重要的方面，在餐廚沼液中也不例外。在預(yù)處理中設(shè)計(jì)合適的除渣系統(tǒng)，除去纖維雜質(zhì)及大部分的懸浮有機(jī)物。在不同的工藝段中也可增設(shè)過(guò)濾器，可以對(duì)預(yù)處理未完全除去的雜質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步的去除，在末端控制方面可以選用超濾等膜處理工藝，確保懸浮有機(jī)物得到有效控制，并且有必要在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)計(jì)內(nèi)循環(huán)管線，例如在生化處理工段設(shè)計(jì)內(nèi)循環(huán)，通過(guò)提高生化處理效率，在一定程度上降低懸浮有機(jī)物的含量，減輕末端控制手段的壓力。

（3）氨氮、總氮控制的難點(diǎn)

有些項(xiàng)目的出水需要達(dá)到《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》（GB/T 19923-2005）中敞開(kāi)式循環(huán)冷卻系統(tǒng)補(bǔ)充水標(biāo)準(zhǔn)，其中對(duì)于氨氮、總氮的控制要求高。因此項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路必須從源頭解決該問(wèn)題，即須嚴(yán)格控制生化處理段對(duì)有機(jī)污染物與氨氮、總氮的處理效果，再加后續(xù)深度處理手段來(lái)控制該指標(biāo)。在生化處理過(guò)程中，滲濾液中的主要有機(jī)污染物及氨氮等污染物在反硝化、硝化工藝中大量被降解。有些未達(dá)標(biāo)的指標(biāo)需進(jìn)入深度處理單元，例如進(jìn)入膜深度處理中進(jìn)一步鞏固處理效果，從而使整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，確保出水達(dá)標(biāo)。

6 結(jié)論

本文針對(duì)餐廚沼液的性質(zhì)特點(diǎn)，探討了餐廚沼液的處理模式及處理技術(shù)，通過(guò)分享實(shí)際案例，更清晰地展示了處理餐廚沼液的具體工藝流程，對(duì)促進(jìn)城市美化及環(huán)境污染控制具有重要的意義。