高濃度餐廚垃圾壓榨液處理工藝調(diào)試與運行研究

周 凱，張 軍，李 榮

(無錫城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑與環(huán)境工程學(xué)院，江蘇 無錫 214153)

餐廚垃圾數(shù)量迅速增長，預(yù)計到2030年將增長到48 000萬噸/年。隨著餐飲行業(yè)的不斷發(fā)展，許多大城市餐廚垃圾量已超1萬噸/天[1-2]。各地先后開展了餐廚垃圾處理項目。經(jīng)過對廢水污染物處理工藝的比選，確定了隔油沉渣、混凝沉淀、氣浮預(yù)處理再聯(lián)合二級A/O+MBR處理、選擇了納濾+反滲透深度處理的優(yōu)化組合工藝方案。為了跟蹤了解生產(chǎn)廢水的實際處理情況，系統(tǒng)安裝完畢后繼續(xù)進行了啟動調(diào)試與運行監(jiān)測，以分析系統(tǒng)的運行情況并總結(jié)經(jīng)驗。

1 系統(tǒng)啟動與調(diào)試

1.1 準備與調(diào)試

項目啟動前，系統(tǒng)檢查鼓風(fēng)機、攪拌裝置、溫度計、溶氧儀等設(shè)備和儀表的安裝與接線情況，查看風(fēng)機與曝氣管路的連接處、喉箍固定處等是否連接緊密。開啟設(shè)備試運行，再次查看設(shè)備有無異常震動、異響，有無過熱現(xiàn)象，各接頭處有無漏氣情況，所有設(shè)備、儀表、連接管路工作正常，表示設(shè)備啟動檢驗工作順利完成。檢查所有儀表是否已經(jīng)過校準，保證反滲透系統(tǒng)的正確運行和準確監(jiān)測。檢查管件、加藥管道嚴密不漏，保證濃液流量控制閥處于打開位置，開度處于可調(diào)整狀態(tài)。

設(shè)備調(diào)試運行過程中，先開啟溶氣水進水泵，氣浮池中的釋放器有出水時再開啟空壓機。調(diào)節(jié)溶氣水進水泵流量與壓力，直到流量達到氣浮池處理水量的40%，即0.5 m3/h?？諌簷C壓力逐漸增大，直至溶氣罐壓力表數(shù)值顯示為0.35 MPa，此時若能看到氣浮池內(nèi)出現(xiàn)分布均勻的大量微小氣泡、整個池內(nèi)水出現(xiàn)乳白色時，表示氣浮設(shè)備工作系統(tǒng)調(diào)試完成。然而，系統(tǒng)運行不到0.5 h發(fā)現(xiàn)溶氣罐內(nèi)液位升高，壓力表值增大到0.55 MPa。馬上關(guān)停設(shè)備，初步判斷是釋放器堵塞。氣浮系統(tǒng)采用的釋放器為TS型不銹鋼溶氣釋放器，該釋放器釋放后的氣泡粒徑較小，氣浮處理效果較好。由于溶氣水管道系統(tǒng)安裝完畢后調(diào)試運行前沒有對系統(tǒng)做徹底清洗，殘留的雜質(zhì)運行時將釋放器出水小孔堵住了，使得溶氣罐壓力與水位升高。據(jù)介紹，后期溶氣水進水中不能包含雜質(zhì)，不能采用鐵鹽類混凝劑，因為長時間容易生成鐵銹顆粒而造成釋放器堵塞。

1.2 污泥接種與馴化

厭氧反應(yīng)池污泥接種與馴化有一定的難度，為了順利啟動厭氧反應(yīng)池，進行了接種與馴化，并配合采樣監(jiān)測。接種污泥取自生活污水處理廠濃縮污泥，污泥接種前2 d采用間歇曝氣運行，曝氣方式為每天曝氣6次，每次曝氣3 h間歇1 h，到第3 d采用連續(xù)曝氣，發(fā)現(xiàn)混合液中污泥絮體大而密實，表明完成接種。污泥在反應(yīng)池接種過程中，注意觀察好氧反應(yīng)池曝氣區(qū)內(nèi)液面翻騰情況[3]，翻騰均勻說明曝氣均勻，防止污泥在反應(yīng)池死角沉積。

污泥馴化過程采用依次增加10%進水濃度的方法來增加污泥處理負荷。馴化過程中除了觀察系統(tǒng)設(shè)備與管路運行情況，查看曝氣情況、污泥性狀，還需對污泥容積指數(shù)(SVI)與COD進行監(jiān)測。監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)，進水15 d污泥容積指數(shù)降到一半以下，進水30 d后活性污泥已基本達到較好的凝聚與沉降性能。

活性污泥馴化過程中，初始進水時COD進水濃度控制在2 532 mg/L左右，活性污泥對COD的去除率不到30%。隨著進水濃度的逐步提高，污泥逐步生長并適應(yīng)污染物負荷。進水第7 d時，污泥對COD的去除率達到40%以上，COD去除率增長較為緩慢。進水16 d之后，COD去除率基本穩(wěn)定在60%，達到了處理要求，厭氧反應(yīng)池的污泥接種與馴化工作也已順利完成。

1.3 系統(tǒng)運行情況分析

由于整體啟動調(diào)試開展得比較順利，經(jīng)過一個多月的調(diào)試后，系統(tǒng)慢慢開始正常運轉(zhuǎn)。為了考察系統(tǒng)連續(xù)運行的穩(wěn)定性，進行了將近6個月的運行監(jiān)測，其中6月份只監(jiān)測了11 d，具體情況見表1。從表1中可以看到，調(diào)節(jié)池生產(chǎn)廢水COD、BOD5、SS、NH3-N、TN、TP與動植物油平均進水濃度為83 600 mg/L、45 300 mg/L、83 600 mg/L、28 600 mg/L、2 677 mg/L、2 803 mg/L、117 mg/L與2 167 mg/L。從整體來看，系統(tǒng)出水完全達到了排放要求，經(jīng)初步判斷可回用為沖洗水。從各處理單元來看，混凝沉淀池、厭氧反應(yīng)池、二級A/O+MBR對COD的去除率較高，分別為37%、64%和94%。隔油沉渣池、混凝沉淀池對廢水中SS起到了主要的去除作用，分別為19%和98%。廢水中TN以NH3-N為主，二級A/O+MBR工藝對NH3-N的去除率達到了96%，TN去除率達到了93%。混凝沉淀部分的TP去除率平均為48%。動植物油主要依靠隔油沉渣池與氣浮池，去除率分別為62%和83%，主要污染物的去除率都達到了設(shè)計要求。

表1 各處理構(gòu)筑物平均出水情況 (mg/L)

1.3.1 有機物去除

預(yù)處理部分。如圖1、圖2所示，隔油沉渣池COD進水平均濃度是83 667 mg/L，出水平均濃度是67 740 mg/L，隔油池COD最高去除率達到25%，因此預(yù)處理單元設(shè)置隔油沉渣池可以去除COD，能夠減輕后續(xù)工藝負擔[4]?；炷恋沓谻OD進水最高濃度是75 690 mg/L，出水濃度最低為39 218 mg/L，混凝沉淀池COD去除率最低為33%，最高達到41%，去除波動較大，這與混凝劑投加量密切相關(guān)，因此現(xiàn)場需合理調(diào)整混凝劑的投加量。隔油沉渣池SS進水最高濃度是35 000 mg/L，對應(yīng)的COD濃度也最高，隔油池SS去除率最高可達27%，起到了初步去除懸浮物與有機物的作用?；炷恋沓豐S進水最高濃度是27 390 mg/L，經(jīng)過氣浮池去除后，出水濃度最低達26 mg/L，氣浮池對SS的去除率達到了90%以上，通過混凝沉淀與氣浮處理達到了設(shè)計要求。

圖1 隔油沉渣池與混凝沉淀池COD監(jiān)測結(jié)果Fig.1 COD monitoring results of grease trap sedimentation tank and coagulation sedimentation tank

圖2 隔油沉渣池、混凝沉淀池與氣浮池SS監(jiān)測結(jié)果Fig.2 SS monitoring results of grease trap, coagulation sedimentation tank and air float tank

二級A/O+MBR工藝部分。由圖3可知，二級A/O+MBR工藝COD進水最高濃度為14 067 mg/L，進水最低濃度為12 275 mg/L，進水COD有一定的波動，但工藝對COD的去除率整體較為穩(wěn)定，說明工藝有較好的抗沖擊負荷能力。從圖中可以看到，2月份時，工藝COD的去除率只有87%，可能是污泥回流泵故障導(dǎo)致的。與同類工藝相比，此工藝的COD去除效果比較穩(wěn)定，若要優(yōu)化COD去除效果，需加強日常監(jiān)測與管理維護。

圖3 二級A/O+MBR工藝COD監(jiān)測結(jié)果Fig.3 COD monitoring results of secondary A/O+MBR technology

1.3.2 動植物油去除

如圖4，隔油沉渣池動植物油進水最高濃度是2 400 mg/L，而隔油池動植物油去除率最高達到了70%，這可能是因為隔油效果與餐廚垃圾壓榨廢水中分散油含量高有關(guān)，分散油含量高更便于隔油池上浮后分離。氣浮池動植物油進水最高濃度是564 mg/L，出水最高濃度是236 mg/L，氣浮池油水分離率基本在80%左右，處理設(shè)備工作比較穩(wěn)定。隔油沉渣池與氣浮池在廢水的油水分離中發(fā)揮了較好的作用，經(jīng)過混凝+氣浮處理，廢水中的油水平均分離率在80%以上。雖然生產(chǎn)廢水中動植物油含量較高，但經(jīng)過隔油沉渣與混凝氣浮處理后，油水分離平均效率為89%，取得了較好的效果。

圖4 隔油沉渣池與氣浮池動植物油監(jiān)測結(jié)果Fig.4 Monitoring results of animal and plant oils in grease trap and air float tank

1.3.3 TP的去除

由圖5可知，混凝沉淀池TP進水最高濃度是132 mg/L，進水最低濃度是103 mg/L，平均去除率最低為44%，最高達到63%，說明化學(xué)除磷的藥劑添加量需根據(jù)進水水質(zhì)調(diào)整，才能達到更好的去除效果，然而項目采用的自動化投藥裝置還不具備根據(jù)進水水質(zhì)自動調(diào)整加藥量的功能，建議開發(fā)、推廣此類智能投藥裝置，以利于廢水的智能化處理。

圖5 混凝沉淀池TP監(jiān)測結(jié)果Fig.5 TP monitoring results of coagulation sedimentation tank

1.3.4 氨氮的去除

由圖6可知，工藝氨氮進水最高濃度為2 992 mg/L，進水最低濃度為2 734 mg/L，出水氨氮濃度正常情況都降到了150 mg/L以下。工藝對氨氮的去除率率整體保持在95%上下，去除率整體較為穩(wěn)定，說明對進水氨氮的濃度波動有較強的適應(yīng)能力。結(jié)合有機物與氨氮的去除效果，選擇該工藝較為合適。

圖6 二級A/O+MBR工藝氨氮監(jiān)測結(jié)果Fig.6 Ammonia nitrogen monitoring results of secondary A/O+MBR technology

2 系統(tǒng)運行中的問題與建議

系統(tǒng)目前運行情況良好，但要保證出水達到排放要求，還要密切關(guān)注各管路連接、設(shè)備運行、污泥性狀等情況，因此，認真監(jiān)管與及時維護將是餐廚垃圾生產(chǎn)廢水管理的主要工作。一是混凝劑投加問題。PAC投加時考慮到成本問題，一般采用固體PAC攪拌后投加，需密切關(guān)注藥劑的攪拌效果[5]，攪拌充分才能更有效地發(fā)揮混凝沉淀的反應(yīng)效果。混凝劑與助凝劑的投加量不能實現(xiàn)智能調(diào)控，因此，混凝沉淀這類常規(guī)加壓裝置的智能化、低成本應(yīng)用與推廣很有必要。二是反應(yīng)池中產(chǎn)生的泡沫處理問題。餐廚垃圾壓榨廢水濃度高，含氮量高，產(chǎn)生的泡沫更多?，F(xiàn)場處理時主要通過加入化學(xué)藥劑進行化學(xué)抑制。而化學(xué)藥劑添加量少不能達到泡沫抑制效果，可將進水設(shè)計成澆灑形式，通過噴淋設(shè)備均勻噴灑到生化池中，實現(xiàn)泡沫的物理抑制，可減少化學(xué)藥劑的使用量，節(jié)約泡沫抑制成本，避免化學(xué)抑制劑使用產(chǎn)生的負面影響。

3 結(jié)束語

生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)安裝完畢后進行系統(tǒng)啟動準備與調(diào)試、污泥接種與馴化，一個多月后，生產(chǎn)廢水處理項目基本完成了系統(tǒng)啟動調(diào)試。經(jīng)過6個月的運行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)廢水進水COD、BOD5、SS、NH3-N、TN、TP與動植物油的平均濃度為83 600 mg/L、45 300 mg/L、83 600 mg/L、28 600 mg/L、2 677 mg/L、2 803 mg/L、117 mg/L與2 167 mg/L，經(jīng)過預(yù)處理單元、生化處理單元與深度處理單元處理后達到了設(shè)計要求，其中廢水中的動植物油經(jīng)過隔油沉渣與混凝氣浮，整體去除率達到89%，動植物油出水濃度降到了250 mg/L以下，而氨氮的平均去除率為96%，出水氨氮濃度可降到150 mg/L以下。雖然進水水質(zhì)有一定的波動，但系統(tǒng)整體處理情況比較穩(wěn)定，達到了設(shè)計任務(wù)，可為同類項目提供參考。

污水處理系統(tǒng)的維護管理需要細致、考慮周到，管道清洗、藥劑投加、水泵工況等環(huán)節(jié)都可能影響生產(chǎn)廢水的處理效果。對于化學(xué)藥劑投加、泡沫消除與設(shè)備監(jiān)管等，建議與智能技術(shù)結(jié)合，減輕工作強度，增加管理運行的智能化，提高污廢水處理的運行效率。