預處理+ANO+MBR膜工藝處理餐飲廢水

摘要：北京市某大廈污水排放量約為420m3/d，污水來源為餐飲廢水和生活污水。由于原有的污水處理設施不僅簡易，而且處理效率較低，導致處理設施超負荷運行，使得污水排放經常超標。為了滿足業主的要求并改善現場情況，對原有污水處理設施評估后，決定對原污水處理站進行升級改造，選擇“預處理+ANO+MBR膜”作為改造工藝。改造完成后，通過對運行數據的分析，發現改造后的污水處理站出水水質優于《北京市地方標準水污染物綜合排放標準》（DB 11/307-2013）中表3排入公共污水處理系統的水污染物排放限制，滿足下游污水處理廠的接納要求。

關鍵詞：餐飲廢水；膜生物反應器；ANO

引言

餐飲廢水包括食品準備、餐具清洗和食物殘渣滲瀝液等[1]餐飲經營過程中產生的各種污水，浮油、乳化油、食物殘渣等物質的含有量較大。如果餐飲廢水未經處理就直接排放，不僅會污染水體、堵塞城市管網，還會對社會安全構成威脅，同時也會影響可持續發展戰略的實施。北京市某大廈建于2004年并于當年投入使用，原設計僅有地下1層1處餐飲場所，但實際情況卻是該大廈一期底商現有26家餐飲場所，原有的簡易污水處理設施，根本無法滿足現有的餐飲廢水處理需求，導致污水超標排放，給大廈周圍的水體及城市管網帶了較大的負面影響，因此急需對大廈污水處理站升級改造。結合項目業主要求，采用“預處理+ANO+MBR膜” 作為改造工藝，通過對進水水質、出水水質、工藝系統設計、主要設備參數設計、臭氣處理系統設計及剩余污泥處理等方面進行分析，發現改造工藝可行，為后續同類型大廈污水處理站的升級改造提供了有益的經驗和思路。

1某大廈污水處理站改造前狀態及改造難點

1.1 改造前狀態

北京市某大廈原設計容納量為1萬人，但經測算目前該大廈往來及辦公人數已達到1.5萬左右，且實際入住人數遠超設計標準；原設計首層規劃為會議中心，僅在地下1層設有餐飲場所，但目前實際情況卻是大廈一期底商餐飲數量達到26家。大廈主要的污水來源是生活污水和餐飲污水，污水排放量約為420m3/d，其中11：30～13：30為排水高峰期，高峰期污水平均排放量約為80m3/h。當前該區域有3座化糞池（有效容積共計120m3），且現有的污水處理設施都是簡易設施。由于現在污水的流量與原設計不符，原污水處理設施處理能力不足，導致部分污水未經處理直接排放，同時現在的污水水質與原設計不符，經原污水處理設施及工藝處理后的污水水質不符合排放限值要求，因此原有的污水處理設施亟需升級改造。

1.2 改造難點

北京市某大廈地處中央商務區，地面上的可用空間非常有限，原污水處理設施都安裝在地下，因此只能考慮在地下空間對本項目的污水處理站進行升級改造。然而，由于錯綜復雜的地下管線和原始設計圖紙資料的缺失，給新建地下機房帶來了巨大的挑戰。同時，工程工期緊迫，施工場地受限，施工地點緊鄰居民區、辦公區和學校，增加了文明施工的難度，且改造期間必須確保大廈正常排水，也對臨時排放污水的解決方案提出了高要求。此外，污水處理工藝還必須同時滿足適用性、經濟性和先進性原則，因此也需要將大廈污水處理未來提標的可能性考慮到，整個項目改造存在一定難度。

2擴容改造思路及主體工藝分析

2.1 擴容改造思路

北京市某大廈污水處理站改造升級項目處理量為420m3/d，設計進出水水質如表1所示，其中BOD5/CODCr=0.42，表明污水可進行生物降解和好氧生物處理，適合采用活性污泥法、生物膜法進行處理。含油污水的處理分為一級除油處理與二級處理，其中一級處理選用隔油池進行油水分離，二級處理選用氣浮、粗粒化、板結、過濾等方法或組合工藝進行油水分離。本項目業主要求采用MBR膜工藝，其中膜池進水要求動植物油的含量宜小于30mg/L[2]，同時根據相關規范的要求，一級除油處理后的出水含油量應控制在30mg/L[3]，改造后經過一級除油處理，出水的含油量符合膜池進水的要求，因此項目選擇隔油池作為預處理工藝。此外，BOD5/TKN=5，滿足相關規范gt;4的要求，因而可采用ANO工藝。氨氮去除率為50%，總磷去除率為27%，因此脫氮為主、除磷為輔。

由于本項目改造只能在地下空間進行，而地下管線錯綜復雜，為避免對管線的干擾，需盡可能減小機房的占地面積。考慮到ANO工藝具有占地面積相對較小、處理效果穩定、耐沖擊負荷能力強的特點，同時能夠滿足出水水質要求，因此決定采用“隔油池+ANO+MBR膜”的改造工藝，并輔以化學除磷。“隔油池+ANO+MBR膜”工藝具有占地面積小、處理效率高、運行穩定、產泥量少、出水水質好、自動化程度高、操作管理便捷等優點，在本項目中具有顯著優勢。

根據項目業主管理要求，污水站的設計運行時間為20h/d，設計處理量為21m3/h。

2.2 主體工藝分析

2.2.1隔油池工藝

隔油池是利用油滴與水的密度差產生上浮作用來去除含油廢水中可浮性油類物質的一種廢水預處理構筑物，工藝作用顯著。隔油池工藝設計進出水水質，如表1所示。隔油池可以有效地將廢水中的油脂和油類物質與水分離開來，并有效去除廢水中的固體顆粒和沉積物，防止其進入后續的污水處理工藝，從而減少系統堵塞和設備故障的風險。通過隔油池分離的油脂可以進一步處理，如對油脂回收再利用，不僅可以減少資源浪費，還有助于提高經濟效益。與此同時，隔油池的使用還可以防止油脂和固體物質進入污水處理設備，從而減少設備的磨損和維修頻率，延長設備的使用壽命，降低維修成本。

2.2.2 ANO工藝

ANO工藝即缺氧-好氧工藝，該工藝結合了缺氧和好氧2種環境，通過微生物的作用來實現對污水的處理，是一種常用的生物污水處理工藝，主要用于去除廢水中的有機物質和氮類物質。缺氧-好氧工藝適用于不同類型的廢水，特別適合含氮廢水的處理，可通過缺氧區域的處理，實現氨氮的部分還原，從而達到去除氮的目的。相比于其他氮去除工藝，缺氧-好氧工藝在處理氮類物質時，所需的能耗較低，可以適應不同規模和負荷的污水處理需求，具有較高的操作靈活性。

2.2.3 MBR膜工藝

MBR膜工藝是一種先進的污水處理技術，將生物反應器和膜過濾系統結合在一起，能夠高效地去除廢水中的懸浮物（SS）、細菌、病毒和溶解性有機物。MBR膜工藝相比傳統的生物處理工藝具有一些顯著的優勢。MBR膜具有微孔尺寸較小的特點，可以有效去除懸浮物、細菌、病毒和溶解性有機物，產水質量高。相比傳統的活性污泥工藝，MBR膜工藝的生物反應器具有較高的濃度和活性，可以顯著減小處理單元的體積，節省用地。MBR膜工藝結合了生物反應器和膜過濾系統，避免了沉淀池和二沉池等傳統工藝中的一些處理單元，簡化了處理流程，減少了設備的數量和復雜性。由于膜過濾的作用，MBR膜工藝中產生的污泥較傳統生物處理工藝少，污泥濃度高，降低了污泥處理的成本負擔。另外，膜過濾系統還可以阻止微生物的流失，保持生物反應器中較高的生物負荷和活性，提高系統的穩定性和處理效果。

3擴容改造方案

3.1 工藝流程

北京市某大廈污水處理改造后工藝流程如圖1所示，污水經過提籃式格柵去除較大的雜質后，進入隔油池去除大部分油脂；而后流入調節池，調節池內設有空氣攪拌裝置，用以調節水量，均衡水質，進一步改善污水的生化性；隨后污水通過提升泵進入缺氧池進行反硝化脫氮，提升泵前設置毛發過濾器，以保護設備運行和防止管道堵塞；污水接下來再通過過流洞進入好氧池，實現降解有機物、硝化氨氮和過量攝磷功能；最后進入MBR膜池的污水，經膜的過濾作用，實現固液分離，過濾后的清水被導入清水池，部分污泥則經污泥回流泵（兼污泥外排泵）回流至缺氧池，用以維持系統內的污泥濃度。

北京市某大廈污水處理改造工藝對清水池設置有消毒加藥裝置，用于向清水池內投加消毒劑，對水體進行殺菌、消毒處理使其達到外排標準，隨后外排。MBR膜池中的泥水混合物則通過硝化液回流泵回流至缺氧池，在缺氧狀態下，反硝化菌將硝態氮還原為氮氣，從而實現脫氮的功能。為了確保磷排放達標，污水處理系統還設置了化學除磷加藥裝置，向MBR膜池投加化學除磷藥劑，通過排放含磷量高的剩余污泥，達到將磷從系統中去除的目的，同時將剩余污泥通過污泥外排泵（兼污泥回流泵）排放至污泥池，并委托具備相關資質的第三方機構對污泥池和隔油池定期清理。此外，污水處理站的尾氣還能通過排風設備和排風管道引至某大廈樓頂，經過除臭設備處理后排放，同時借助送風設備將室外新風引入機房，以保持機房內空氣的流通。

3.2 主要設計參數

3.2.1隔油池

隔油池的作用是分離和去除廢水中的油脂和懸浮物（SS），保護下游處理設備。本項目所采用的隔油池為平流式隔油池，采用304不銹鋼材質，機房內安裝，其尺寸為6.0m×2.5m×2.8m（L×W×H），由4個部分尺寸均為1.5m×2.5m×2.8m（L×W×H）的預沉渣區、沉渣區、隔油區和清水區組成，有效水深2.0m，有效容積均為7.5m3。預沉渣區和沉渣區的底部采用了錐斗狀結構，以方便重力排泥。同時，在預沉渣區的頂部安裝了304不銹鋼材質、尺寸為0.5m×0.5m×0.5m（L×W×H）的提籃式格柵，柵間凈距為5mm。

按高峰期平均80m3/h的污水量計算，此時含油污水在隔油區的水平流速為4.44mm/s，滿足相關標準規范2～5mm/s的要求；隔油區水力停留時間為5.6min，滿足相關標準規范不小于3min的要求；預沉渣區、沉渣區水力停留時間均為5.6min，滿足相關標準規范不小于2min的要求。

3.2.2調節池

調節池的作用是平衡和調節進入處理系統的污水流量、濃度和水質，以維持系統的穩定運行并提高處理效果。通過調節污水流量，可避免流量波動對處理設備造成過大或過小的負荷影響。此外，調節池還可平穩水質，對不穩定的污水進行稀釋或穩定處理，以使其符合后續處理單元的要求，提高處理效果并保護設備。本項目調節池共2組，其中1組在機房內安裝，采用碳鋼焊接池體，尺寸為8.7m×3.0m×2.8m（L×W×H），有效水深為2.6m；另1組在機房外埋地安裝，采用鋼筋混凝土預制構件池體，尺寸為4.0m×4.0m×4.0m（L×W×H），有效水深為3.8m。調節池的水力停留時間為6.13h，滿足相關標準規范6～8h的要求；污水排放高峰期為2h，期間系統可處理污水42m3，加上調節池的有效容積128.66m3，污水排放總量為為170.66m3，大于160m3的高峰期污水排放總量，滿足使用要求；調節池采用空氣攪拌，并在池底鋪設曝氣裝置。與此同時，還設有2臺污水提升泵，流量為21m3/h，揚程為15m，并配套毛發過濾器，為方便檢修毛發過濾器和水泵均為陸裝。

3.2.3缺氧池

在ANO工藝中，缺氧池是一個重要的處理單元，主要用于進行反硝化反應。在缺氧條件下，廢水中的有機物被用作碳源，與回流的泥水混合進行缺氧反硝化反應。在厭氧微生物的作用下，混合廢水中的有機氮被分解成氨氮，有機碳源被用作電子給體，亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮被轉化為氮，并通過氮氣的方式釋放到大氣中實現脫氮。本項目缺氧池采用碳鋼焊接池體，尺寸為5.8m×3.0m×2.8m（L×W×H），在機房內安裝，有效水深為2.6m，有效池容為45.24m3，水力停留時間為2.15h，并且配備潛水攪拌器2臺，功率為1.5kW。

3.2.4好氧池

在ANO工藝中，好氧池主要用于去除有機物和氧化氨氮，在好氧池中廢水中的有機物被好氧微生物利用為能源和生長材料，通過生物降解過程將有機物分解為二氧化碳和水，從而實現有機物的去除。同時，好氧池中的好氧微生物能夠將廢水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，這個過程被稱為硝化過程，通過硝化反應將氨氮轉化為較為穩定的硝酸鹽，為后續的脫氮提供了必要的前提條件。本項目好氧池共3組，均采用碳鋼焊接池體，在機房內安裝，尺寸（L×W×H）分別為11.0m×3.0m×2.8m、5.8m×2.2m×2.8mm和5.8m×4.3m×2.8m，有效水深均為2.6m，有效總池容為183.82m3，水力停留時間為8.75h，并在池底鋪設了曝氣裝置，通過鼓風機向池內均勻曝氣。

3.2.5 MBR膜池

MBR膜池是通過微孔膜實現廢水的固液分離和生物反應，能高效地過濾廢水中的懸浮物（SS）、膠體和微生物等固體顆粒，同時將廢水與微生物接觸，通過附著或形成活性污泥顆粒的方式對廢水中的有機物和氮、磷等進行降解和轉化。由于空間有限，本項目設計尺寸為5.8m×4.3m×2.8m（L×W×H）的好氧池兼用作MBR膜池。MBR膜采用易于清洗和維護的平板膜，共安裝了10個膜組件，每個組件的膜面積為120㎡，設計膜通量為18.5L/㎡·h。每個組件的平均產水量為42m3/d，膜吹掃風量為1.2m3/min，膜池內污泥濃度（MLSS）為10～15g/L，硝化液回流比為400%，污泥回流比為100%。膜設備間配置了MBR膜產水泵、鼓風機和膜在線化學清洗加藥裝置，為保證出水總磷達標，并且同時配備化學除磷裝置。

3.2.6清水池

本項目的清水池采用碳鋼焊接池體，安裝在機房內，尺寸為3.5m×3.0m×2.8m（L×W×H）。有效水深為2.6m，有效容積為27.3m3，同時配置了消毒劑投加裝置。消毒劑采用次氯酸鈉藥劑，接觸時間為1.3h，滿足規范不小于30min的要求。

3.2.7污泥池

MBR膜工藝產生的剩余污泥量雖然較少，但污泥含水率高，直接處理成本高，因此設計將剩余污泥暫存污泥池，并委托具備相關資質的第三方機構進行定期清理。本項目的污泥池采用碳鋼焊接池體，在機房內安裝，尺寸為3.0m×1.5m×2.8m（L×W×H），有效水深為2.6m。

3.2.8臭氣處理系統

由于污水處理過程中會產生含有硫化氫、氨氣、揮發性有機化合物、揮發性脂肪酸、氧化還原性化合物等的氣味物質，這些臭氣不僅會污染環境，并且有的還具有刺激性和窒息性會使人體出現不同程度的不良反應，如這些臭氣導致的輕度中毒者會出現流淚、眼疼、畏光、視物模糊、流涕、咳嗽、咽喉灼熱等癥狀，嚴重者可能出現肺水腫、支氣管炎、肺炎、頭暈、頭疼、惡心、嘔吐、暈倒、乏力和意識模糊等癥狀。因此，必須對污水處理過中產生的臭氣進行處理，避免其污染環境和危害人體健康。本項目配備了除臭系統和送風系統，改造后污水處理站的尾氣通過排風設備和排風管道引至某大廈的樓頂，并通過除臭設備進行處理，達到排放標準后再進行排放；同時，送風設備將室外新鮮空氣引入機房，以保持機房內空氣的流通。本項目的除臭系統包括2臺風量為8800m3/h的排風機、1臺等離子光氧一體機除臭設備和相應的風管；送風系統包含1臺風量為7050m3/h的送風機和相應的風管。

4改造完成后處理效果分析

經過改造并投入運行后，北京市某大廈污水處理站的運行數據表明，出水水質優于《北京市地方標準水污染物綜合排放標準》（DB 11/307-2013）中表3規定的排入公共污水處理系統的水污染物排放限制，滿足下游污水處理廠的接納要求。目前，改造后的北京市某大廈污水處理站運行狀況良好，出水水質指標穩定達標。

結論

“預處理+ANO+MBR膜”工藝具有耐水質沖擊負荷能力強、出水水質穩定達標、經濟和環境效益良好等優點，在生活污水處理系統中的應用優勢明顯，適用于污水生化性好、用地緊張的改擴建項目，可應用于新建或改建生活污水處理系統。

參考文獻

[1]高品，汪永輝，代學民.餐飲廢水處理技術探討[J].江蘇環境科技，2007，20（01）：90-92.

[2] GB/T 33898-2017，膜生物反應器通用技術規范[S].

[3] HJ 580-2010，含油污水處理工程技術規范[S].

作者簡介

陳曉東（1995—），男，漢族，河南南陽人，本科，助理工程師，研究方向為水處理技術。