調節池+氣浮+A/O+MBR工藝處理餐飲廢水的工程實例

趙恰,趙明杰,劉曉曉,汪佳慧,郭清,馬學軍

(1.秦皇島天大環保研究院有限公司 河北省河道水質凈化及生態修復重點實驗室,河北 秦皇島 066000;2.河道水處理和生態修復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)

隨著城市化進程加快,城市人口規模快速增長,水資源的消耗量和污水的產生量不斷增加,水資源緊缺,水環境污染日趨嚴峻,已成為制約國民經濟可持續發展的重要因素[1-2]。節約水資源,減輕水環境污染,是當前我國面臨的重大課題[3]。本工程實例污水來源主要是餐飲生產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,漂浮于水面的油會影響空氣和水界面的氧交換,同時分散于水中的油可被微生物氧化分解,故油類不僅降低復氧速率,而且消耗水中的溶解氧,從而使水質惡化。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值相對較高[4]。

某餐飲公司需要建設日處理50 m3/d餐飲污水處理站。此餐飲公司在生產過程中會產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重要因素。因此,必須采取有效的措施進行處理。

1 水量與水質

1.1 水量

根據項目設計要求,本項目進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運行,設計處理能力為2.1 m3/h。

1.2 進出水水質

根據企業提供的資料,結合餐飲污水典型水質,確定本項目設計進水水質。污水水質指標為pH值、COD、SS、BOD5、氨氮和動植物油。除COD指標按業主要求要達到80 mg/L及以下,其他出水指標達到《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)二級標準要求,出水達標排放,其進出水主要指標見表1。

表1 設計進、出水水質指標

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、纖維質態的非溶解性有機物兩類。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鍵在于除油,在餐飲生產線裝2～3道隔油欄用以去除部分油脂,根據工程要求和多年來對餐飲企業污水處理的經驗,本工程采用“調節池+氣浮+A/O+MBR”的工藝,實現餐飲廢水的達標排放。

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備,專門為去除污水中的固體懸浮物、膠狀物和油脂。該設備具有以下優點:

1)結構簡單,操作方便;

2)運行費用低;

3)節省投資,設備整機性能好,安裝方便;占地面積小,室內外均可使用;

4)環保,無噪聲,操作環境好;臭氣減輕,IAF是一個好氧過程,污泥產生臭氣的問題得以解決。

采用A/O為生化法對城市餐飲污水進行處理。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,充分發揮了兼性菌與好氧菌群的差異代謝功能,對水中可生物降解的各種污染物進行徹底分解。采用水解酸化合成的接觸氧化方法對餐飲污水進行了深度處理,經實踐證明,該工藝是切實可行的,具有以下優點:

1)具有較強的抗沖擊負荷;

2)運行費用低,操作簡單、運行方便、易于維護和管理;

3)污泥生成量少,污泥顆粒較大,出水水質好。

膜生物反應器MBR(Membrane Bio-Reactor)是20世紀后期出現的新興工藝。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,因此出水水質良好且穩定,出水細菌、懸浮物和濁度接近于零。對于污水的處理,相較于傳統工藝其優勢在于:

1)固液分離效率高,耐沖擊性好,出水水質優質且穩定,能夠徹底除去SS,對微生物、病毒具有良好的攔截作用,出水可以直接回收利用;

2)利用膜對微生物的有效攔截,可以將其全部攔截在 生物反應器(BBR)中,從而達到了將 水力停留時間(HRT)與 污泥齡(SRT)兩個參數完全分離的目的,使得運行控制更具靈活性和穩定性;

3)生物反應器中內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,最高可達到12～15 g/L,該工藝具有較高的系統容量和較低的系統占用空間,只有常規活性污泥工藝的1/3～1/5;

4)MBR通常在高容積負荷和低污泥負荷狀態下運行,高污泥密度會對微生物的新陳代謝產生影響,越來越多的細胞轉為內源呼吸,并且隨污泥齡的增長,污泥產出率會逐步減少,凈污泥量趨于零,從而大大減少了污泥的處置成本;

5)能達到全自動化,便于使用和管理;總之,該方案工藝具有操作簡便、切實可行的特點;該項目的運營成本較低,占用面積小,管理操作簡單,維護方便,自動化水平較高,一體化設備能夠模塊化生產,并且生物處理部分擴能方便。

3 工藝流程

企業排放的廢水經過隔油欄,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運,格柵出水進入調節池,在調節池調節水質,均和水量后,經泵提升后進入氣浮機,氣浮機主要去除油脂和懸浮物,然后自流入A池。A池內的兼性菌將廢水中難降解的大分子有機物分解成易降解的小分子有機物后自流進入O池。在O池內利用好氧菌的新陳代謝消化分解部分有機物。O池出水進入MBR池利用膜分離作用進行泥水分離。出水進入清水池后即可達標排放了。

氣浮浮渣及MBR池剩余污泥排放到污泥濃縮池中,上清液回流至調節池,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 主要構筑物及設備參數

1)格柵井。為不銹鋼材質,1座,結構尺寸(長×寬×高)為3.6 m×3.5 m×4.0 m。

2)調節池。調節池主要用于污水暫時貯存并均勻化,以避免水質和水量對后續處理系統的沖擊。調節池為鋼砼結構,1座,結構尺寸(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,水力停留時間24 h。池內設有電磁流量計1套,污水提升泵1臺,流量為10 m3/h,揚程為10 m,功率為0.75 kW。

3)氣浮一體機。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2套,型號RJY-1;管道混合器1臺,型號DN65。

4)一體化設備。包括A池、O池、MBR池和清水池。以A/O生化法對城市餐飲廢水進行處理,即在水解酸化(缺氧段)與生物接觸氧化(好氧段)之間,充分發揮了兼性菌與好氧菌各自的代謝功能,實現對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的沉積池,實現了對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生的活性污泥的損失,在生化池內形成了8 000～12 000 mg/L的高密度污水,實現了對污水的徹底處理。處理量2.1 m3/h,結構尺寸(長×寬×高)8.5 m×2.2 m×2.8 m。一體化設備主要配有穿孔攪拌系統1批,微孔曝氣管1批,化學清洗裝置2套,MBR膜組件1組,羅茨鼓風機1臺(風量1.28 m3/min,壓力29.4 kPa,功率為1.5 kW),污泥回流泵1臺(流量為10 m3/h,揚程為10 m,功率為0.75 kW),產水泵1臺(流量為8 m3/h,揚程為15 m,功率為2.2 kW),反洗泵1臺(流量為7 m3/h,揚程為17.1 m,功率為1.1 kW)。

5)污泥濃縮池。1座,地下鋼筋混凝土結構,結構尺寸(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 處理效果及運行成本

5.1 處理效果

污水處理工程穩定運行階段水處理量達到設計要求的處理量50 m3/d,進水水質符合設計要求。經過該工藝處理,COD、SS、BOD5、NH3-N、動植物油去除率分別為95.8%,97.9%,97.4%,76.5%和96.8%。廢水的各項指標均滿足設計要求的排放標準,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 運行成本

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

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

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

污水處理的直接運行費用=人工費+電費+藥劑費=0.56+1.41+0.85+0.002 4=2.82元/m3。

6 結語

采用調節池+氣浮+A/O+MBR工藝處理餐飲廢水,運行效果表明,對COD、SS、BOD5、NH3-N和動植物油去除率高達95.8%,97.9%,97.4%,76.5%和96.8%,出水水質均滿足《污染物綜合排放標準》(GB 8978—1996)中的二級排放標準。本項目處理工藝占地省,構筑物構造較簡單,運行管理方便,對比類似水質水量工程,廢水處理工程投資少,運行成本較低。