餐廚垃圾資源化過程中污水處理工藝研究

上海市澄鴻環保科技有限公司 賈成志

餐廚垃圾，顧名思義是在餐廳廚房對肉類和蔬菜等原料經過加工后產生的，其中含有大量的有機物質，有機物質中通常都含有較多的能量。如果只是把餐廚垃圾簡單地集中放到垃圾填埋場中，這些能量就在不經意間被浪費了。隨著當今社會的快速發展和對環境治理的高度重視，以及對能源回收利用的需求，尤其是綠色可再生能源的回收需求，垃圾處理受到了全社會各界人士的關注。合理有效地將蘊含在垃圾中的能源，通過相關技術把它們重新利用起來，一定會滿足這種能源需求[2]。

我國的餐廚垃圾處理主要有三種工藝路線，主要包括定點填埋、集中焚燒和再生資源化三類[3]。再生資源化處理的工藝手段是當前這個行業的一個理想選擇。需要處理的垃圾在指定地方進行填埋處理，經過一段時間就會腐爛和發酵。垃圾發酵產生的填埋沼氣和滲濾液會對周邊環境進行又一次污染、采用集中焚燒處理垃圾的辦法，通過先進的吸收技術將大部分二氧化碳回收利用，同時還能通過綜合處理手段將生物柴油提煉出來，進一步降低了碳源的排放。

餐廚垃圾處理項目中，垃圾處理站建成后要具備完善的生態體系，并將餐廚垃圾進行轉移運送、分類篩選、分解破碎、擠壓榨取、油水分離、污水深度處理、固體殘渣處理、臭氣去除，從而對垃圾資源實現最大化回收和再利用。本文就餐廚垃圾在資源化過程中產生的污水進行深度處理的工藝手段作具體的介紹和分析。

一、工藝過程描述

根據對物料特性和污染物的分析，高效可靠的處理工藝對于整個處理系統的穩定運行是至關重要的。轉移運送、垃圾存儲、分類篩選、分解破碎、擠壓榨取、臭氣去除等是餐廚垃圾主要的預處理系統，整個預處理單元規劃在一個密閉空間內，防止惡臭氣體泄露而污染大氣環境，密閉空間內設有負壓收集除臭系統，可以對惡臭氣體進行有效處理。

油水分離系統、污水深度處理系統、過濾殘渣處理系統是餐廚垃圾終極處理的三大系統單元。我司選用的最新研發的餐廚垃圾處理設備—生化機，通過高溫發酵進行處理可以殺滅餐廚垃圾中的大部分的有害細菌。一體機的耗電量與目前國內外同類產品相比降低了50%以上，大大降低了設備運行費用，設備的能耗是同行中最低的。我司研發的機器處理時間比較短，最短處置時間可以有效控制在五個小時以內。設備的固態產物中沒有有害微生物、沒有異臭味道，整個終端處理單元規劃在密閉空間內，防止惡臭氣體泄露污染大氣環境。

（一）油水分離系統

經壓榨后的餐廚垃圾濾液含有油脂和污水，進入油水分離系統（我司專利技術的核心部分），分離出的油脂通常含水率為20%～25%，根據對油脂分離效果的要求（油中含水率≤5%），該裝置通過合理的工藝設計，把重力分離強化、粗粒化、吸附聚結等三大工藝進行組合優化，進而在無能耗的前提下連續自動分離。水體中的油顆粒集中在集油區（停留時間大約為一個小時），聚集下來的油可以設置一定的時間進行排放清理，經過油水分離設備分離出來的油脂可以收集外售或者用作其他用途。

（二）污水處理系統

經過油水分離系統后產生的污水，將進行集中收集儲存，并通過水泵輸送到后續污水處理系統，進行深度處理。

1.進出水水質（見表1）

表1 廢水處理站進水水質指標

本文按照餐廚垃圾廢水產生量每天5噸進行設計分析。

業主廢水主要來源于餐廚垃圾產生的高濃度有機廢水，該廢水產生量為每天5噸。根據廢水進水水質可知，廢水COD高峰值為80000mg/L,根據我們的經驗，可以估算出廢水中有機物含量至少在幾萬mg/L以上。甚至可能達到十幾萬mg/L以上；其中，N%（氮的含量）有可能達到幾千ppm；P%（磷的含量）有可能達到幾百ppm；SS（固體懸浮物）也有可能在5%上下。從水質表分析發現難降解物質較少、可生化性較好，采用生物處理工藝比較適合。結合廢水的特點及處理程度，推薦氣浮處理后采用厭氧處理工藝[5]，在氧氣不夠充分的環境（厭氧環境）中，厭氧性細菌（只能在小于8%氧氣的狀態下生長的細菌，比如蛋白水解酶等）通過長鏈的高分子有機物作為碳營養源，經過水解反應、酸化技術、厭氧消化產乙酸（CH3COOH）、甲烷（CH4）化反應四個階段，最終實現了對水中的中小有機碳水化合物降解，并達到了長鏈高分子有機化合物斷鏈分解的目標，為后續的好氧處理打下了良好的基礎。廢水經過厭氧（A）處理后，含有高分子碳水有機化合物中的長鏈被打斷，而分解成由小分子組成的碳水有機化合物，形成這種都是小分子碳水化合物的環境條件就非常適合后續的膜生物處理（MBR）工藝。因此，好氧膜生物處理技術可以選擇作為后續的處理手段，基于這類有機廢水的處理特點，本系統將優先考慮選用厭氧折流板反應技術進行預先處理手段。該厭氧工藝具有以下幾個優勢：（1）結構相對簡單；（2）處理效率較高；（3）處理出水水質較好；（4）系統運行穩定性可靠性、較強。

厭氧系統處理過的污水經收集后，再經過水泵輸送到我司自主研發的一體化設備，設計處理量為5噸/天。該一體化設備采用氣浮加藥+兼氧-好氧(AO)技術+膜生物反應器（MBR）技術的工藝路線進行處理。采用膜生物（MBR）處理工藝可以同時去除生化需氧量（BOD5）、化學需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）及固體懸浮物（SS）。由此，生活類污水和其他相似的工業有機污水均可以采用該設備進行統一處理，處理后的排水水質均能達到國家污水排放標準，處理效果基本超出客戶的期望值。另外，該設備的日常運維管理也非常方便，基本無需特殊保養。

我司設計的一體化污水設備，不僅對污水中的含碳有機物去除效果好，而且對水中總氮的去除率也能達到90%以上，這樣的處理效果相當令人滿意。綜上，該一體化污水處理系統具有以下兩個優勢：

a.操作簡單，維修方便；

b.設計使用壽命長，設備整體考慮為終生使用。

整套系統主要由以下幾個部分組成：氣浮設備、厭氧池(A)、缺氧池(A)、好氧池（O）、膜生物反應池(MBR)、清水池等。主要設備為鋼結構，均由我公司自行研發設計、加工生產、現場安裝及運行調試。

2.工藝流程圖

見圖1

圖1 工藝流程圖

3.工藝流程說明

（1）經過油水分離的廢水從調節池泵提進氣浮設備，去除部分懸浮物和有機物后出水進入厭氧池，系統運行過程中不斷有污泥產生，所以需要定期排入污泥桶。

（2）在厭氧池中，污水中的有機物被厭氧細菌分解、代謝、消化，使得污水中的有機物含量大幅減少，同時污水的可生化性得到了很大的提高，為后續的耗氧處理工藝打下了良好的基礎。

（3）厭氧池的出水進入兼氧—好氧—膜生物反應器（AO-MBR），在缺氧反硝化工藝段，反硝化率可以達到70%以上，水中的化學耗氧量（COD）將被大量去除。厭氧池的出水接著被輸送進入好氧工藝段，即膜生物反應（MBR）工段，好氧段內有很多生物填料，這些填料主要是提供微生物生長發展的空間，同時還配置一臺鼓風機，曝氣為微生物提供足夠的氧氣。在整個膜生物反應過程中，微生物不斷吸收污水中的有機物質，并逐漸形成了絮狀物體，經過一段時間，絮體成熟后會自動脫落到池底，從而達到去除COD的效果。

AO池后進入MBR反應器，可以有效調節活性污泥的性狀，使之硝化反硝化菌都得到最佳的生長環境，使得其處理能力大大提高。

（4）為了保證最終產水的水質能夠達標外排，膜生物反應（MBR）工藝單元的出水再傳輸進入深度處理系統。

（5）本項目在生產過程中污水處理設備將產生污泥，排入污泥桶，定期外運處理。

餐廚廢水通過上述量身定制的組合工藝的處理后的污水，它的最終出水的水質情況達到甚至高于國家污水排放標準中的一級A類的標準，達標排放毫無顧慮。

二、部分安裝圖片

見圖2。

圖2 安裝圖

三、結論

餐廚垃圾的資源化處理是可以通過優化轉移運送、分類篩選、分解破碎、擠壓榨取、油水分離、污水深度處理、固體殘渣處理、惡臭去除等主要技術工藝路線，實現對資源的最大化回收利用。其中，污水處理采用氣浮加藥，加上兩段缺氧工藝（A2O）與膜生物反應工藝（MBR）結合的方法進行處理，系統的最終處理出水水質可達到國家一級A類標準，可以直接排放。