高濃度餐廚垃圾壓榨液處理工藝調試與運行研究

周 凱，張 軍，李 榮

(無錫城市職業技術學院 建筑與環境工程學院，江蘇 無錫 214153)

餐廚垃圾數量迅速增長，預計到2030年將增長到48 000萬噸/年。隨著餐飲行業的不斷發展，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、氣浮預處理再聯合二級A/O+MBR處理、選擇了納濾+反滲透深度處理的優化組合工藝方案。為了跟蹤了解生產廢水的實際處理情況，系統安裝完畢后繼續進行了啟動調試與運行監測，以分析系統的運行情況并總結經驗。

1 系統啟動與調試

1.1 準備與調試

項目啟動前，系統檢查鼓風機、攪拌裝置、溫度計、溶氧儀等設備和儀表的安裝與接線情況，查看風機與曝氣管路的連接處、喉箍固定處等是否連接緊密。開啟設備試運行，再次查看設備有無異常震動、異響，有無過熱現象，各接頭處有無漏氣情況，所有設備、儀表、連接管路工作正常，表示設備啟動檢驗工作順利完成。檢查所有儀表是否已經過校準，保證反滲透系統的正確運行和準確監測。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，開度處于可調整狀態。

設備調試運行過程中，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。調節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。空壓機壓力逐漸增大，直至溶氣罐壓力表數值顯示為0.35 MPa，此時若能看到氣浮池內出現分布均勻的大量微小氣泡、整個池內水出現乳白色時，表示氣浮設備工作系統調試完成。然而，系統運行不到0.5 h發現溶氣罐內液位升高，壓力表值增大到0.55 MPa。馬上關停設備，初步判斷是釋放器堵塞。氣浮系統采用的釋放器為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安裝完畢后調試運行前沒有對系統做徹底清洗，殘留的雜質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。據介紹，后期溶氣水進水中不能包含雜質，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

厭氧反應池污泥接種與馴化有一定的難度，為了順利啟動厭氧反應池，進行了接種與馴化，并配合采樣監測。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采用連續曝氣，發現混合液中污泥絮體大而密實，表明完成接種。污泥在反應池接種過程中，注意觀察好氧反應池曝氣區內液面翻騰情況[3]，翻騰均勻說明曝氣均勻，防止污泥在反應池死角沉積。

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設備與管路運行情況，查看曝氣情況、污泥性狀，還需對污泥容積指數(SVI)與COD進行監測。監測中發現，進水15 d污泥容積指數降到一半以下，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去除率基本穩定在60%，達到了處理要求，厭氧反應池的污泥接種與馴化工作也已順利完成。

1.3 系統運行情況分析

由于整體啟動調試開展得比較順利，經過一個多月的調試后，系統慢慢開始正常運轉。為了考察系統連續運行的穩定性，進行了將近6個月的運行監測，其中6月份只監測了11 d，具體情況見表1。從表1中可以看到，調節池生產廢水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，系統出水完全達到了排放要求，經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計要求。

表1 各處理構筑物平均出水情況 (mg/L)

1.3.1 有機物去除

預處理部分。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%，因此預處理單元設置隔油沉渣池可以去除COD，能夠減輕后續工藝負擔[4]。混凝沉淀池COD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，因此現場需合理調整混凝劑的投加量。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。混凝沉淀池SS進水最高濃度是27 390 mg/L，經過氣浮池去除后，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計要求。

圖1 隔油沉渣池與混凝沉淀池COD監測結果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監測結果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致的。與同類工藝相比，此工藝的COD去除效果比較穩定，若要優化COD去除效果，需加強日常監測與管理維護。

圖3 二級A/O+MBR工藝COD監測結果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，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，處理設備工作比較穩定。隔油沉渣池與氣浮池在廢水的油水分離中發揮了較好的作用，經過混凝+氣浮處理，廢水中的油水平均分離率在80%以上。雖然生產廢水中動植物油含量較高，但經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測結果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%，說明化學除磷的藥劑添加量需根據進水水質調整，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進水水質自動調整加藥量的功能，建議開發、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監測結果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，去除率整體較為穩定，說明對進水氨氮的濃度波動有較強的適應能力。結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工藝氨氮監測結果Fig.6 Ammonia nitrogen monitoring results of secondary A/O+MBR technology

2 系統運行中的問題與建議

系統目前運行情況良好，但要保證出水達到排放要求，還要密切關注各管路連接、設備運行、污泥性狀等情況，因此，認真監管與及時維護將是餐廚垃圾生產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，需密切關注藥劑的攪拌效果[5]，攪拌充分才能更有效地發揮混凝沉淀的反應效果。混凝劑與助凝劑的投加量不能實現智能調控，因此，混凝沉淀這類常規加壓裝置的智能化、低成本應用與推廣很有必要。二是反應池中產生的泡沫處理問題。餐廚垃圾壓榨廢水濃度高，含氮量高，產生的泡沫更多。現場處理時主要通過加入化學藥劑進行化學抑制。而化學藥劑添加量少不能達到泡沫抑制效果，可將進水設計成澆灑形式，通過噴淋設備均勻噴灑到生化池中，實現泡沫的物理抑制，可減少化學藥劑的使用量，節約泡沫抑制成本，避免化學抑制劑使用產生的負面影響。

3 結束語

生產廢水處理系統安裝完畢后進行系統啟動準備與調試、污泥接種與馴化，一個多月后，生產廢水處理項目基本完成了系統啟動調試。經過6個月的運行監測，發現生產廢水進水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，經過預處理單元、生化處理單元與深度處理單元處理后達到了設計要求，其中廢水中的動植物油經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。雖然進水水質有一定的波動，但系統整體處理情況比較穩定，達到了設計任務，可為同類項目提供參考。

污水處理系統的維護管理需要細致、考慮周到，管道清洗、藥劑投加、水泵工況等環節都可能影響生產廢水的處理效果。對于化學藥劑投加、泡沫消除與設備監管等，建議與智能技術結合，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。