調(diào)節(jié)池+氣浮+A/O+MBR工藝處理餐飲廢水的工程實(shí)例

趙恰,趙明杰,劉曉曉,汪佳慧,郭清,馬學(xué)軍

(1.秦皇島天大環(huán)保研究院有限公司 河北省河道水質(zhì)凈化及生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河北 秦皇島 066000;2.河道水處理和生態(tài)修復(fù)河北省工程研究中心,河北 秦皇島 066000;3.河北省固體廢物污染防治中心,河北 石家莊 050000)

隨著城市化進(jìn)程加快,城市人口規(guī)?？焖僭鲩L,水資源的消耗量和污水的產(chǎn)生量不斷增加,水資源緊缺,水環(huán)境污染日趨嚴(yán)峻,已成為制約國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素[1-2]。節(jié)約水資源,減輕水環(huán)境污染,是當(dāng)前我國面臨的重大課題[3]。本工程實(shí)例污水來源主要是餐飲生產(chǎn)后含油脂類的清洗用水。餐飲污水含大量的脂肪類及植物油,漂浮于水面的油會(huì)影響空氣和水界面的氧交換,同時(shí)分散于水中的油可被微生物氧化分解,故油類不僅降低復(fù)氧速率,而且消耗水中的溶解氧,從而使水質(zhì)惡化。餐飲污水中污染物主要存在形式為膠體,其pH值較低,SS值很高,濁度很大,COD、BOD5值相對(duì)較高[4]。

某餐飲公司需要建設(shè)日處理50 m3/d餐飲污水處理站。此餐飲公司在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生含油脂的清洗廢水,廢水中COD濃度較高,是造成城市周邊水體污染的一個(gè)重要因素。因此,必須采取有效的措施進(jìn)行處理。

1 水量與水質(zhì)

1.1 水量

根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求,本項(xiàng)目進(jìn)入污水處理站污水水量為50 m3/d,為餐飲污水。污水處理站24 h運(yùn)行,設(shè)計(jì)處理能力為2.1 m3/h。

1.2 進(jìn)出水水質(zhì)

根據(jù)企業(yè)提供的資料,結(jié)合餐飲污水典型水質(zhì),確定本項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)。污水水質(zhì)指標(biāo)為pH值、COD、SS、BOD5、氨氮和動(dòng)植物油。除COD指標(biāo)按業(yè)主要求要達(dá)到80 mg/L及以下,其他出水指標(biāo)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求,出水達(dá)標(biāo)排放,其進(jìn)出水主要指標(biāo)見表1。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)

2 處理工藝

餐飲廢水中存在大量的懸浮性油污,其懸浮雜質(zhì)分為以高分子脂類及其衍生物為主的油類和蔬菜碎粒、不溶性蛋白、纖維質(zhì)態(tài)的非溶解性有機(jī)物兩類。廢水中以油類為主,造成水體的CODCr值偏高。因此處理餐飲廢水的關(guān)鍵在于除油,在餐飲生產(chǎn)線裝2～3道隔油欄用以去除部分油脂,根據(jù)工程要求和多年來對(duì)餐飲企業(yè)污水處理的經(jīng)驗(yàn),本工程采用“調(diào)節(jié)池+氣浮+A/O+MBR”的工藝,實(shí)現(xiàn)餐飲廢水的達(dá)標(biāo)排放。

IAF型高效引氣氣浮裝置是一種新型的懸浮污物分離凈化設(shè)備,專門為去除污水中的固體懸浮物、膠狀物和油脂。該設(shè)備具有以下優(yōu)點(diǎn):

1)結(jié)構(gòu)簡單,操作方便;

2)運(yùn)行費(fèi)用低;

3)節(jié)省投資,設(shè)備整機(jī)性能好,安裝方便;占地面積小,室內(nèi)外均可使用;

4)環(huán)保,無噪聲,操作環(huán)境好;臭氣減輕,IAF是一個(gè)好氧過程,污泥產(chǎn)生臭氣的問題得以解決。

采用A/O為生化法對(duì)城市餐飲污水進(jìn)行處理。即通過水解酸化(缺氧階段)與生物接觸氧化法(好氧階段)的耦合,充分發(fā)揮了兼性菌與好氧菌群的差異代謝功能,對(duì)水中可生物降解的各種污染物進(jìn)行徹底分解。采用水解酸化合成的接觸氧化方法對(duì)餐飲污水進(jìn)行了深度處理,經(jīng)實(shí)踐證明,該工藝是切實(shí)可行的,具有以下優(yōu)點(diǎn):

1)具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷;

2)運(yùn)行費(fèi)用低,操作簡單、運(yùn)行方便、易于維護(hù)和管理;

3)污泥生成量少,污泥顆粒較大,出水水質(zhì)好。

膜生物反應(yīng)器MBR(Membrane Bio-Reactor)是20世紀(jì)后期出現(xiàn)的新興工藝。其采用了中空纖維膜來代替沉淀池,因此具有了高效的固液分離性能。此外,還可以通過膜的特性,使活性污泥不會(huì)隨著出水而流失,從而在生化池中形成8 000～12 000 mg/L超高濃度的活性污泥,使得污染物被完全降解,因此出水水質(zhì)良好且穩(wěn)定,出水細(xì)菌、懸浮物和濁度接近于零。對(duì)于污水的處理,相較于傳統(tǒng)工藝其優(yōu)勢(shì)在于:

1)固液分離效率高,耐沖擊性好,出水水質(zhì)優(yōu)質(zhì)且穩(wěn)定,能夠徹底除去SS,對(duì)微生物、病毒具有良好的攔截作用,出水可以直接回收利用;

2)利用膜對(duì)微生物的有效攔截,可以將其全部攔截在 生物反應(yīng)器(BBR)中,從而達(dá)到了將 水力停留時(shí)間(HRT)與 污泥齡(SRT)兩個(gè)參數(shù)完全分離的目的,使得運(yùn)行控制更具靈活性和穩(wěn)定性;

3)生物反應(yīng)器中內(nèi)可以保持較高的微生物量,一般情況下,混合液懸浮固體(MLSS)為8～10 g/L,最高可達(dá)到12～15 g/L,該工藝具有較高的系統(tǒng)容量和較低的系統(tǒng)占用空間,只有常規(guī)活性污泥工藝的1/3～1/5;

4)MBR通常在高容積負(fù)荷和低污泥負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行,高污泥密度會(huì)對(duì)微生物的新陳代謝產(chǎn)生影響,越來越多的細(xì)胞轉(zhuǎn)為內(nèi)源呼吸,并且隨污泥齡的增長,污泥產(chǎn)出率會(huì)逐步減少,凈污泥量趨于零,從而大大減少了污泥的處置成本;

5)能達(dá)到全自動(dòng)化,便于使用和管理;總之,該方案工藝具有操作簡便、切實(shí)可行的特點(diǎn);該項(xiàng)目的運(yùn)營成本較低,占用面積小,管理操作簡單,維護(hù)方便,自動(dòng)化水平較高,一體化設(shè)備能夠模塊化生產(chǎn),并且生物處理部分?jǐn)U能方便。

3 工藝流程

企業(yè)排放的廢水經(jīng)過隔油欄,分離去除污水中顆粒較大的懸浮油,然后流入格柵,格柵截除大塊懸浮物、漂浮物,格柵所攔截的柵渣定期清除轉(zhuǎn)運(yùn),格柵出水進(jìn)入調(diào)節(jié)池,在調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水質(zhì),均和水量后,經(jīng)泵提升后進(jìn)入氣浮機(jī),氣浮機(jī)主要去除油脂和懸浮物,然后自流入A池。A池內(nèi)的兼性菌將廢水中難降解的大分子有機(jī)物分解成易降解的小分子有機(jī)物后自流進(jìn)入O池。在O池內(nèi)利用好氧菌的新陳代謝消化分解部分有機(jī)物。O池出水進(jìn)入MBR池利用膜分離作用進(jìn)行泥水分離。出水進(jìn)入清水池后即可達(dá)標(biāo)排放了。

氣浮浮渣及MBR池剩余污泥排放到污泥濃縮池中,上清液回流至調(diào)節(jié)池,濃縮后污泥定期被吸糞車抽走。具體工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程

4 主要構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)

1)格柵井。為不銹鋼材質(zhì),1座,結(jié)構(gòu)尺寸(長×寬×高)為3.6 m×3.5 m×4.0 m。

2)調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池主要用于污水暫時(shí)貯存并均勻化,以避免水質(zhì)和水量對(duì)后續(xù)處理系統(tǒng)的沖擊。調(diào)節(jié)池為鋼砼結(jié)構(gòu),1座,結(jié)構(gòu)尺寸(長×寬×高)為3.6 m×3.5 m×4.0 m,有效深度為3.8 m,尺寸有效容積50.4 m3,水力停留時(shí)間24 h。池內(nèi)設(shè)有電磁流量計(jì)1套,污水提升泵1臺(tái),流量為10 m3/h,揚(yáng)程為10 m,功率為0.75 kW。

3)氣浮一體機(jī)。IAF-5型高效引氣氣浮裝置是一種新型的懸浮污物分離凈化設(shè)備,專門為去除污水中的固體懸浮物、膠狀物和油脂。處理量為5 m3/h,功率為1.84 kW。配有溶加藥系統(tǒng)2套,型號(hào)RJY-1;管道混合器1臺(tái),型號(hào)DN65。

4)一體化設(shè)備。包括A池、O池、MBR池和清水池。以A/O生化法對(duì)城市餐飲廢水進(jìn)行處理,即在水解酸化(缺氧段)與生物接觸氧化(好氧段)之間,充分發(fā)揮了兼性菌與好氧菌各自的代謝功能,實(shí)現(xiàn)對(duì)水體中各種可生物降解的污染物的高效處理。MBR以中空纖維膜替代傳統(tǒng)的沉積池,實(shí)現(xiàn)了對(duì)污水的有效固液分離,并利用膜的特性,避免了污水外溢過程中產(chǎn)生的活性污泥的損失,在生化池內(nèi)形成了8 000～12 000 mg/L的高密度污水,實(shí)現(xiàn)了對(duì)污水的徹底處理。處理量2.1 m3/h,結(jié)構(gòu)尺寸(長×寬×高)8.5 m×2.2 m×2.8 m。一體化設(shè)備主要配有穿孔攪拌系統(tǒng)1批,微孔曝氣管1批,化學(xué)清洗裝置2套,MBR膜組件1組,羅茨鼓風(fēng)機(jī)1臺(tái)(風(fēng)量1.28 m3/min,壓力29.4 kPa,功率為1.5 kW),污泥回流泵1臺(tái)(流量為10 m3/h,揚(yáng)程為10 m,功率為0.75 kW),產(chǎn)水泵1臺(tái)(流量為8 m3/h,揚(yáng)程為15 m,功率為2.2 kW),反洗泵1臺(tái)(流量為7 m3/h,揚(yáng)程為17.1 m,功率為1.1 kW)。

5)污泥濃縮池。1座,地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)尺寸(長×寬×高)1.0 m×3.0 m×4.0 m,有效深度為3.5 m,有效容積10 m3。

5 處理效果及運(yùn)行成本

5.1 處理效果

污水處理工程穩(wěn)定運(yùn)行階段水處理量達(dá)到設(shè)計(jì)要求的處理量50 m3/d,進(jìn)水水質(zhì)符合設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過該工藝處理,COD、SS、BOD5、NH3-N、動(dòng)植物油去除率分別為95.8%,97.9%,97.4%,76.5%和96.8%。廢水的各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求的排放標(biāo)準(zhǔn),各處理單元凈化效果較好,污染物去除率如表2所示。

表2 廢水處理效果

5.2 運(yùn)行成本

人工費(fèi):污水處理站自動(dòng)化水平比較高,因此每班配一個(gè)兼職人員即可,按10 000元/a,折合人工費(fèi)為0.56元/m3。

電費(fèi):工程裝機(jī)總功率為10.63 kW,常用功率為5.88 kW,則耗電成本為1.41元/m3。

藥劑費(fèi):廢水處理站在運(yùn)行過程中需要在混凝單元投加藥劑,混凝單元絮凝劑、助凝劑投加運(yùn)行費(fèi)用為:0.85元/m3;污水處理站在運(yùn)行過程中需要對(duì)MBR膜進(jìn)行化學(xué)清洗,需要投加次氯酸鈉清洗和檸檬酸藥劑。經(jīng)核算,化學(xué)清洗運(yùn)行費(fèi)用為:0.002 4元/m3。

污水處理的直接運(yùn)行費(fèi)用=人工費(fèi)+電費(fèi)+藥劑費(fèi)=0.56+1.41+0.85+0.002 4=2.82元/m3。

6 結(jié)語

采用調(diào)節(jié)池+氣浮+A/O+MBR工藝處理餐飲廢水,運(yùn)行效果表明,對(duì)COD、SS、BOD5、NH3-N和動(dòng)植物油去除率高達(dá)95.8%,97.9%,97.4%,76.5%和96.8%,出水水質(zhì)均滿足《污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)中的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。本項(xiàng)目處理工藝占地省,構(gòu)筑物構(gòu)造較簡單,運(yùn)行管理方便,對(duì)比類似水質(zhì)水量工程,廢水處理工程投資少,運(yùn)行成本較低。