餐飲污水處理分級利用方法探討★

蘇 鑫 王詩涵 張斯琛 雷佳慧 牟瑛娜 劉晶茹

(大連海洋大學(xué)海洋與土木工程學(xué)院，遼寧 大連 116023)

0 引言

隨著近年來社會經(jīng)濟和科技的快速發(fā)展，當(dāng)前我國的水資源再生率非常低[1]，我國面臨南方地區(qū)水質(zhì)性缺水、北方地區(qū)資源性缺水、中西部地區(qū)工程性缺水等系列水資源短缺問題。針對當(dāng)下水資源短缺的現(xiàn)象，避免水資源浪費和提高水資源的利用率是有效的解決辦法。我國節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊，水資源的處理在其中占了很大的比重，政府及市民對水資源的保護和利用都達到了一個前所未有的高度，中水回用和廢水零排放也將成為廢水處理的下一個主攻方向。如今，中水回用這個觀念在大眾心里已經(jīng)占據(jù)重要地位，但在廚房污水凈化回收這個領(lǐng)域還未普及和大規(guī)模利用。

許多餐飲行業(yè)如酒店排放的污水中，有機物與氨氮含量時有超標，對環(huán)境的危害極大，且污染超標也會受到相關(guān)環(huán)保部門的處罰?，F(xiàn)階段酒店、餐館以及住宅等回收廢水的主要方式是以處理盥洗水再利用為主。然而隨著發(fā)展，個人廚房的用水量比重在逐步減小，同時餐飲行業(yè)的用水量在逐步增加，這就意味著酒店飯店的廚房污水量會同步增加，而直接排放不僅會導(dǎo)致水資源的浪費，水費也會上漲，這不僅與國家“可持續(xù)發(fā)展”的經(jīng)濟發(fā)展理念背道而馳，而且不利于餐飲行業(yè)健康持續(xù)的發(fā)展。所以在餐飲行業(yè)中，廚房污水的回收再利用是十分有必要的，并且在餐飲行業(yè)廚房廢水再利用的技術(shù)會有較快速的發(fā)展。

1 餐飲業(yè)污水現(xiàn)狀

餐飲行業(yè)的廢水排放量約占城市生活污水排放量的3%，但其生物化學(xué)需氧量(BOD)和總有機物量(COD)卻占城市生活污水排放總負荷的30%[2]，我國每年排放的未經(jīng)處理的餐飲廢水會達到上億噸，并且這個數(shù)字正在呈不斷上漲的趨勢，酒店及餐飲行業(yè)廚房排放污水中有機物與氨氮含量時常會出現(xiàn)超標，如果未經(jīng)處理就排放或者未達到排放標準就進行排放，對環(huán)境會造成不可估量的危害，不僅僅是水質(zhì)污染，還涉及土地污染等多個方面，而且對污水處理不當(dāng)?shù)男袨橐矔艿江h(huán)保部門依據(jù)有關(guān)條例給予的相應(yīng)的處罰。部分服務(wù)業(yè)公共建筑雖然安裝了污水處理設(shè)施，但是如果設(shè)施設(shè)計并不完善，就會出現(xiàn)諸如難以適應(yīng)進水水量、水質(zhì)波動，出水水質(zhì)不達標等問題，并且許多餐飲行業(yè)店鋪無法承擔(dān)高昂運行費用，使得這些污水處理設(shè)施不能正常使用，從而造成水質(zhì)變差，污染源增多，污染力加強等問題。因此餐飲行業(yè)廢水已經(jīng)成為了城市重要的污染源之一，與“可持續(xù)發(fā)展”理念相悖，需要得到政府與民眾的高度重視。

根據(jù)中水處理難易程度和處理費用的高低來看，沐浴和盥洗排水的中水回用較為簡單，所以大多對中水回用的設(shè)施都是將這部分水資源進行處理。但是，廁所排水、廚房排水以及洗衣排水等都是可被回收再利用的水資源，其中廚房排水的回收難度是排在第二的[3]。因此處理設(shè)施也很少，對于酒店及餐飲業(yè)來說廚房排水處理不但能夠幫助餐飲業(yè)達到污水排放標準，減輕城市集中回收污水的壓力，而且能夠為商家更快的帶來經(jīng)濟收益。

2 餐飲廢水水質(zhì)分析

餐飲廢水是高濃度的有機污水，主要成分是剩余食物，洗潔精和水，洗潔精主要以大分子有機化合物構(gòu)成，而剩余食物主要由淀粉、食物纖維類、動物油脂等組成，因此餐飲廢水具有較高的復(fù)雜性，有機物含量較高，有油性大，且懸浮雜質(zhì)較多的特點。據(jù)統(tǒng)計，餐飲廢水在水體中常常以上浮油、分散油、乳化油、溶解油、油—固體物這五種常見形式存在[4]。油脂漂浮在水面形成一層油膜，阻礙大氣與水面的氧交換，降低了水體中的含氧量，而在微生物氧化分解分散在水中乳化油和溶解油的過程中，加速了水中溶解氧的消耗，從而加劇了水質(zhì)的惡化，出現(xiàn)難聞氣味，脂在分解過程中會產(chǎn)生有毒物質(zhì)[5]。餐飲廢水中的污染物主要以膠體的形式存在，水體的pH值與純凈水比較低。在餐飲廢水的排放過程中，動植物油和食物顆粒在低pH值環(huán)境相遇時，凝結(jié)粘附形成膠體的概率較高，這不但會造成管網(wǎng)堵塞的現(xiàn)象，而且在混合膠體含量高的廚余廢水進入城市污水處理廠以后，會加大處理廠處理廢水的難度。

餐飲行業(yè)排水水質(zhì)不達標的原因主要有以下三點：1)油脂顆粒及懸浮雜質(zhì)的粒徑較小，靠自然沉淀重力分離是無法達到處理要求的；2)除油除大分子有機物措施不當(dāng)，油水分離處理不徹底會層層污染，混合大分子有機物，導(dǎo)致出水水質(zhì)較差；3)餐飲廢水中油脂成分含量極高，當(dāng)溫度下降時會附著在管道上形成板結(jié)，阻塞管道導(dǎo)致廢水流速下降，降低廢水處理設(shè)施的工作效率與使用壽命，同時增加人工維修成本。

3 解決方法

3.1 工藝簡述

通過格柵可以先過濾掉廚房廢水中體積大的固體餐廚垃圾和大顆粒殘渣，殘渣進行定期處理，以防發(fā)生堵塞，導(dǎo)致處理流程受阻，由此完成初次過濾任務(wù)。由于廚房廢水中含有大量油脂，為防止油脂附著在管道上形成板結(jié)，添加加熱裝置。在加熱裝置的作用下，使用除油設(shè)備進行二次除油，先通過重力處理進行初步的油水分離，再利用氣浮除油—MBR工藝進行第二次除油，以確保油水徹底分離完成，出水中有機物COD，BOD，動植物油以及LAS等指標均滿足于國家污水排放標準。處理后的水可用于沖廁、灑掃、洗車。并且當(dāng)天處理水，當(dāng)天使用，當(dāng)天回收，不存不積。該系統(tǒng)的工藝流程見圖1。

3.2 MBR工藝原理

膜生物反應(yīng)器(MBR工藝)是一種新型高效污水處理工藝。充分利用膜的固液分離技術(shù)，將生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子有機物截留[6]，并且回流到生物反應(yīng)器當(dāng)中，減少剩余污泥產(chǎn)生量，透過水外排，其中膜組件是整套工藝的核心部件，發(fā)揮著以往生物處理系統(tǒng)中的二沉池功能[7]，相較于傳統(tǒng)的活性污泥法，MBR工藝不但節(jié)約了空間而且節(jié)約了成本。

MBR工藝處理廢水簡單且占地小，還能夠?qū)崿F(xiàn)可程控化管理。通過控制水力停留時間和污泥停留時間，進而強化了生物反應(yīng)器功能，使污水中難以降解的物質(zhì)得到充分反應(yīng)與降解。因此，MBR工藝具有高效的污水處理效果，目前已經(jīng)在多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，被認為是中水回用的最佳選擇[8]。而將MBR工藝應(yīng)用于廚房廢水回收中，可以有效的分離廢水中的大分子油脂與有機物，使回收水中的各項指標達到國家管理標準，大幅度降低了餐飲行業(yè)的廢水處理成本。

3.3 工藝特點

餐飲除油的前處理階段：1)通過格柵固液分離處理體積大的固體餐廚垃圾和大顆粒殘渣，保證過濾后的水中不含固體混合物。2)斜板式隔油池通過重力的方法除去廢水中的大量的油。可除去水中的懸浮油，它們約占餐飲業(yè)含油污水中總油量的50%～60%[9]，設(shè)置油水分離器，保證過濾后的水中基本不含可見油脂。

餐飲除油的中期階段：通過MBR工藝，分離水中剩余大分子油脂及有機物，保證出水的水質(zhì)達標排放，同時保證過濾水清澈干凈無異味，可用于所有非生活用水。

餐飲除油的回用階段：處理后的水進入儲水箱，主要用于沖廁。由于餐飲水存在間歇性排水、瞬時流量大的問題，因此設(shè)置后續(xù)處理儲水箱，將溢出水經(jīng)過再次處理用于景觀及打掃用水，實現(xiàn)分級回用，不浪費資源。最后一天之內(nèi)未能用盡的回收水要及時將水箱中的水進行排放，防止二次污染。

4 存在問題

MBR反應(yīng)器的膜投資造價相對較高，相比于傳統(tǒng)的污水處理工藝，MBR反應(yīng)器在處理能力更強的同時，投資建設(shè)費用也要高得多；并且在設(shè)備運行的過程中也很容易出現(xiàn)膜污染的情況，而更換膜產(chǎn)生的新增費用比較高，膜組件在運行中損耗較大，膜的使用壽命為5年左右[10]，成本較高，日常的膜組件清洗也較為繁瑣，可能會增加額外開支。運行管理比較復(fù)雜，并且需要實現(xiàn)自動化。但相較于其維護費用高的缺點，該廚房廢水回收裝置對于餐飲行業(yè)可以在節(jié)省水費方面進行彌補，并預(yù)估可以在4年～5年內(nèi)回收投資成本，而廢水回收再利用真正的意義在于從源頭貫徹落實了“可持續(xù)發(fā)展”的戰(zhàn)略理念，在一定程度上對現(xiàn)有資源進行了整合及重復(fù)使用，無論是商業(yè)品牌環(huán)保形象的樹立還是對環(huán)境保護都會起到非常積極的作用。

該廢水回收裝置在布局復(fù)雜的大型酒店的使用中會有使用效率降低，裝置成本提高的問題，由于不同的布局原因，需要單獨制作通水管道與加熱處理裝置，并且膜的使用壽命也會隨之降低，維修成本相對較高，因此還有改進的空間。

5 結(jié)論

經(jīng)過反復(fù)測算，該廢水回收再利用裝置能夠清理廚房廢水中混合的食物殘渣與溶解的大分子有機物和油脂，回收水的有機物及氨氮含量可以達到國家用水標準，可以放心將回收水用于沖廁，灑掃及景觀灌溉等非生活用水。而且經(jīng)過處理的回收水水質(zhì)相對穩(wěn)定，用于沖廁，灑掃等非生活用水完全沒有問題，并且避免了裝置堵塞造成的處理不及時，處理效率降低等問題的出現(xiàn)。

對于裝置的組件更換與維護費用，可以在長期節(jié)省的水費中回收，并且廢水回收裝置可以幫助酒店及餐飲店鋪減少污水排放不達標而導(dǎo)致停業(yè)整頓的麻煩。

因此該廢水回收擁有裝置造價低廉、成本可回收、可反復(fù)使用、節(jié)省空間、靈活簡便易操作、發(fā)展前景廣闊、易于推廣等顯著優(yōu)勢。尤其是在如今我國各地都面臨不同形式的水資源短缺時，如何保障水資源合理使用不被浪費，成為了目前國家環(huán)境監(jiān)管與水利機構(gòu)等相關(guān)部門需要攻克的重點和難點，在此形勢之下該廚房廢水的處理裝置就十分有意義。與城市污水廠集中處理污水相比，酒店及餐飲行業(yè)處理污水屬于從源頭解決問題，具有多種優(yōu)勢，能夠分級使用，又節(jié)省了來回運輸?shù)慕煌ㄟ\輸?shù)馁M用，不占用資源，又合理的利用了現(xiàn)有資源，十分符合當(dāng)前的“可持續(xù)發(fā)展”的戰(zhàn)略，不但解決了水資源浪費的問題，又緩解了社會的壓力。