调节池+气浮+A/O+MBR工艺处理餐饮废水的工程实例

赵恰,赵明杰,刘晓晓,汪佳慧,郭清,马学军

(1.秦皇岛天大环保研究院有限公司 河北省河道水质净化及生态修复重点实验室,河北 秦皇岛 066000;2.河道水处理和生态修复河北省工程研究中心,河北 秦皇岛 066000;3.河北省固体废物污染防治中心,河北 石家庄 050000)

随着城市化进程加快,城市人口规模快速增长,水资源的消耗量和污水的产生量不断增加,水资源紧缺,水环境污染日趋严峻,已成为制约国民经济可持续发展的重要因素[1-2]。节约水资源,减轻水环境污染,是当前我国面临的重大课题[3]。本工程实例污水来源主要是餐饮生产后含油脂类的清洗用水。餐饮污水含大量的脂肪类及植物油,漂浮于水面的油会影响空气和水界面的氧交换,同时分散于水中的油可被微生物氧化分解,故油类不仅降低复氧速率,而且消耗水中的溶解氧,从而使水质恶化。餐饮污水中污染物主要存在形式为胶体,其pH值较低,SS值很高,浊度很大,COD、BOD5值相对较高[4]。

某餐饮公司需要建设日处理50 m3/d餐饮污水处理站。此餐饮公司在生产过程中会产生含油脂的清洗废水,废水中COD浓度较高,是造成城市周边水体污染的一个重要因素。因此,必须采取有效的措施进行处理。

1 水量与水质

1.1 水量

根据项目设计要求,本项目进入污水处理站污水水量为50 m3/d,为餐饮污水。污水处理站24 h运行,设计处理能力为2.1 m3/h。

1.2 进出水水质

根据企业提供的资料,结合餐饮污水典型水质,确定本项目设计进水水质。污水水质指标为pH值、COD、SS、BOD5、氨氮和动植物油。除COD指标按业主要求要达到80 mg/L及以下,其他出水指标达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)二级标准要求,出水达标排放,其进出水主要指标见表1。

表1 设计进、出水水质指标

2 处理工艺

餐饮废水中存在大量的悬浮性油污,其悬浮杂质分为以高分子脂类及其衍生物为主的油类和蔬菜碎粒、不溶性蛋白、纤维质态的非溶解性有机物两类。废水中以油类为主,造成水体的CODCr值偏高。因此处理餐饮废水的关键在于除油,在餐饮生产线装2～3道隔油栏用以去除部分油脂,根据工程要求和多年来对餐饮企业污水处理的经验,本工程采用“调节池+气浮+A/O+MBR”的工艺,实现餐饮废水的达标排放。

IAF型高效引气气浮装置是一种新型的悬浮污物分离净化设备,专门为去除污水中的固体悬浮物、胶状物和油脂。该设备具有以下优点:

1)结构简单,操作方便;

2)运行费用低;

3)节省投资,设备整机性能好,安装方便;占地面积小,室内外均可使用;

4)环保,无噪声,操作环境好;臭气减轻,IAF是一个好氧过程,污泥产生臭气的问题得以解决。

采用A/O为生化法对城市餐饮污水进行处理。即通过水解酸化(缺氧阶段)与生物接触氧化法(好氧阶段)的耦合,充分发挥了兼性菌与好氧菌群的差异代谢功能,对水中可生物降解的各种污染物进行彻底分解。采用水解酸化合成的接触氧化方法对餐饮污水进行了深度处理,经实践证明,该工艺是切实可行的,具有以下优点:

1)具有较强的抗冲击负荷;

2)运行费用低,操作简单、运行方便、易于维护和管理;

3)污泥生成量少,污泥颗粒较大,出水水质好。

膜生物反应器MBR(Membrane Bio-Reactor)是20世纪后期出现的新兴工艺。其采用了中空纤维膜来代替沉淀池,因此具有了高效的固液分离性能。此外,还可以通过膜的特性,使活性污泥不会随着出水而流失,从而在生化池中形成8 000～12 000 mg/L超高浓度的活性污泥,使得污染物被完全降解,因此出水水质良好且稳定,出水细菌、悬浮物和浊度接近于零。对于污水的处理,相较于传统工艺其优势在于:

1)固液分离效率高,耐冲击性好,出水水质优质且稳定,能够彻底除去SS,对微生物、病毒具有良好的拦截作用,出水可以直接回收利用;

2)利用膜对微生物的有效拦截,可以将其全部拦截在 生物反应器(BBR)中,从而达到了将 水力停留时间(HRT)与 污泥龄(SRT)两个参数完全分离的目的,使得运行控制更具灵活性和稳定性;

3)生物反应器中内可以保持较高的微生物量,一般情况下,混合液悬浮固体(MLSS)为8～10 g/L,最高可达到12～15 g/L,该工艺具有较高的系统容量和较低的系统占用空间,只有常规活性污泥工艺的1/3～1/5;

4)MBR通常在高容积负荷和低污泥负荷状态下运行,高污泥密度会对微生物的新陈代谢产生影响,越来越多的细胞转为内源呼吸,并且随污泥龄的增长,污泥产出率会逐步减少,净污泥量趋于零,从而大大减少了污泥的处置成本;

5)能达到全自动化,便于使用和管理;总之,该方案工艺具有操作简便、切实可行的特点;该项目的运营成本较低,占用面积小,管理操作简单,维护方便,自动化水平较高,一体化设备能够模块化生产,并且生物处理部分扩能方便。

3 工艺流程

企业排放的废水经过隔油栏,分离去除污水中颗粒较大的悬浮油,然后流入格栅,格栅截除大块悬浮物、漂浮物,格栅所拦截的栅渣定期清除转运,格栅出水进入调节池,在调节池调节水质,均和水量后,经泵提升后进入气浮机,气浮机主要去除油脂和悬浮物,然后自流入A池。A池内的兼性菌将废水中难降解的大分子有机物分解成易降解的小分子有机物后自流进入O池。在O池内利用好氧菌的新陈代谢消化分解部分有机物。O池出水进入MBR池利用膜分离作用进行泥水分离。出水进入清水池后即可达标排放了。

气浮浮渣及MBR池剩余污泥排放到污泥浓缩池中,上清液回流至调节池,浓缩后污泥定期被吸粪车抽走。具体工艺流程如图1所示。

图1 工艺流程

4 主要构筑物及设备参数

1)格栅井。为不锈钢材质,1座,结构尺寸(长×宽×高)为3.6 m×3.5 m×4.0 m。

2)调节池。调节池主要用于污水暂时贮存并均匀化,以避免水质和水量对后续处理系统的冲击。调节池为钢砼结构,1座,结构尺寸(长×宽×高)为3.6 m×3.5 m×4.0 m,有效深度为3.8 m,尺寸有效容积50.4 m3,水力停留时间24 h。池内设有电磁流量计1套,污水提升泵1台,流量为10 m3/h,扬程为10 m,功率为0.75 kW。

3)气浮一体机。IAF-5型高效引气气浮装置是一种新型的悬浮污物分离净化设备,专门为去除污水中的固体悬浮物、胶状物和油脂。处理量为5 m3/h,功率为1.84 kW。配有溶加药系统2套,型号RJY-1;管道混合器1台,型号DN65。

4)一体化设备。包括A池、O池、MBR池和清水池。以A/O生化法对城市餐饮废水进行处理,即在水解酸化(缺氧段)与生物接触氧化(好氧段)之间,充分发挥了兼性菌与好氧菌各自的代谢功能,实现对水体中各种可生物降解的污染物的高效处理。MBR以中空纤维膜替代传统的沉积池,实现了对污水的有效固液分离,并利用膜的特性,避免了污水外溢过程中产生的活性污泥的损失,在生化池内形成了8 000～12 000 mg/L的高密度污水,实现了对污水的彻底处理。处理量2.1 m3/h,结构尺寸(长×宽×高)8.5 m×2.2 m×2.8 m。一体化设备主要配有穿孔搅拌系统1批,微孔曝气管1批,化学清洗装置2套,MBR膜组件1组,罗茨鼓风机1台(风量1.28 m3/min,压力29.4 kPa,功率为1.5 kW),污泥回流泵1台(流量为10 m3/h,扬程为10 m,功率为0.75 kW),产水泵1台(流量为8 m3/h,扬程为15 m,功率为2.2 kW),反洗泵1台(流量为7 m3/h,扬程为17.1 m,功率为1.1 kW)。

5)污泥浓缩池。1座,地下钢筋混凝土结构,结构尺寸(长×宽×高)1.0 m×3.0 m×4.0 m,有效深度为3.5 m,有效容积10 m3。

5 处理效果及运行成本

5.1 处理效果

污水处理工程稳定运行阶段水处理量达到设计要求的处理量50 m3/d,进水水质符合设计要求。经过该工艺处理,COD、SS、BOD5、NH3-N、动植物油去除率分别为95.8%,97.9%,97.4%,76.5%和96.8%。废水的各项指标均满足设计要求的排放标准,各处理单元净化效果较好,污染物去除率如表2所示。

表2 废水处理效果

5.2 运行成本

人工费:污水处理站自动化水平比较高,因此每班配一个兼职人员即可,按10 000元/a,折合人工费为0.56元/m3。

电费:工程装机总功率为10.63 kW,常用功率为5.88 kW,则耗电成本为1.41元/m3。

药剂费:废水处理站在运行过程中需要在混凝单元投加药剂,混凝单元絮凝剂、助凝剂投加运行费用为:0.85元/m3;污水处理站在运行过程中需要对MBR膜进行化学清洗,需要投加次氯酸钠清洗和柠檬酸药剂。经核算,化学清洗运行费用为:0.002 4元/m3。

污水处理的直接运行费用=人工费+电费+药剂费=0.56+1.41+0.85+0.002 4=2.82元/m3。

6 结语

采用调节池+气浮+A/O+MBR工艺处理餐饮废水,运行效果表明,对COD、SS、BOD5、NH3-N和动植物油去除率高达95.8%,97.9%,97.4%,76.5%和96.8%,出水水质均满足《污染物综合排放标准》(GB 8978—1996)中的二级排放标准。本项目处理工艺占地省,构筑物构造较简单,运行管理方便,对比类似水质水量工程,废水处理工程投资少,运行成本较低。