餐飲廢水處理最佳可行技術比較
餐飲廢水主要是餐飲行業在營業過程中產生的各種廢水的混合,包括洗菜、淘米、烹飪煮飯和洗刷碗筷過程中產生的潲水、泔水。隨著我國第三產業—餐飲業的不斷發展,人們快節奏的生活以及流動人口的不斷增加,餐飲行業在人們生活中的地位也越來越重要,隨之產生的餐飲廢水量也越來越大,由此帶來的環境污染問題也日益突出。據統計,全國一百多個大中型城市餐飲業,每天產生的廢水量就接近300萬噸,約占城市生活污水總排放量的3%,但其中的有機物含量卻占總負荷的三分之一之多,并且這種狀況還有不斷增加的趨勢。餐飲廢水的直接排放或處理不達標排放,會對城市污水處理廠造成較大壓力。在管網配套不健全的地區,產生的問題更加突出。這類廢水如果直接排放至附近水體,不僅會對其造成污染,造成水體富營養化等問題,還會對人類的身心健康構成威脅。
因此,從源頭加強餐飲廢水的排放管理力度,研究、開發具有針對性的較高處理效果,同時又經濟、易操作的餐飲廢水處理設備,同時加強對餐飲廢水處理設施、設備的管理和維護,已經成為當務之急。
一、餐飲廢水特征
餐飲廢水成分復雜,PH較低、SS高、濁度大、有機物含量高,主要包括食物纖維、淀粉、脂肪、動植物油脂、各種作料、洗滌劑和蛋白質等。根據部分地區餐飲廢水檢測表明:餐飲廢水中COD為300-2633mg/L,SS為300-400mg/L,NH4+-N為6-50mg/L,BOD5為300-900mg/L,pH為5.81-6.55,TN為3.4-45mg/L,含油量為6.7-20mg/L。
但是,餐飲廢水的水質、水量受人們生活及飲食習慣的影響很大,有時候一些地方的餐飲廢水中各污染物含量更多,是普通餐飲廢水中含量的數十倍。再加上空間的局限性,給這類廢水的處理帶來了更加苛刻的困難。
二、餐飲廢水的主要處理技術
餐飲廢水由于其水質的特殊性,其處理一般分為預處理和處理兩個階段,在實際應用中往往采用多種技術聯用,處理的主要目標也是圍繞去除餐飲廢水中的COD、懸浮物及動植物油類展開。預處理是處理過程的基礎,處理是預處理過程的深化,兩者缺一不可。
1、餐飲廢水的預處理技術
餐飲廢水中含有大量的懸浮物質和動植物油脂,而動植物油會阻隔大氣中的溶解氧進入到水體,在處理過程中油類還會包裹在微生物周圍造成其缺氧死亡,影響處理效果。大量的懸浮物質多為食物碎屑,顆粒較大,難以被微生物所利用,而且在處理過程中容易造成處理設施堵塞,給處理帶來困難。因此,對餐飲廢水進行預處理成為處理過程中一項很重要的環節和手段。
預處理技術主要采用的是粗;、吸附法、氣浮法及電化學法等。
(1)粗;
粗;ㄓ址Q聚結過濾法。采用親油疏水性材料,當含油廢水通過時,微小油珠附聚其表面形成油膜,達到一定厚度時,在浮力和水流剪力的作用下,脫離濾料表面,形成顆粒大的油珠浮升到水面,進行油水分離。
劉蓉等對比了W型和H型改性聚丙烯纖維兩種粗;牧蠈θ榛秤糜椭瑥U水的處理效果,結果顯示H型比W型的除油性能好,采用粗粒化技術能有效降低餐飲廢水中含油量,并能大幅度降低COD濃度,有利于后續的生化處理。
曹書翰等采用超聲波對比傳統靜置上浮法處理餐飲廢水中的乳化油,結果發現影響除油率的主次順序為時間、功率、油體積分數、溫度、乳化劑體積分數。并利用粗;ㄗ孕性O計了一種油水分離器,研究影響除油率的幾種因素。試驗結果表明,選用親油性粗;牧暇郾┌宄15º角放置;溫度升高(可提高除油率);進水體積流量在150L/h左右時,除油率可達82%,且該出油工藝有效可行,應用前景廣闊。
(2)吸附法
吸附法是利用多孔材料,使廢水中的一種或多種物質被吸附在固體表面而去除的方法。根據固體表面吸附力的不同,可分為物理吸附和化學吸附兩種。但他們并不是孤立的,往往是相伴發生的。由于吸附質、吸附劑及其他因素的影響,吸附的效果也不盡相同。因此,未來高效吸附劑的研發以及吸附劑的再生利用是吸附分離技術的研究重點。
朱友春等[6]以磁性物質作為材料,利用油珠的磁化效應,將磁粉與含油廢水混合,使油脂在磁粉上粘附,然后再通過磁性分離裝置,將磁粉及其吸附的油脂留在磁場,從而達到與水分離的目的。結果表明,加入磁粉后出水含油量大幅度降低,并驗證了乳化油帶負電,磁粉顆粒帶正電,磁粉與油的結合除了直接吸附外,較細的磁粉還可通過磁絮凝的方式與油珠集合。
叢俏等將餐飲廢水經砂濾后在中間池進行曝氣,然后通過固定好微生物的生物活性炭纖維柱,測定出水。結果表明,采用砂濾—固定化生物活性炭纖維處理餐飲廢水,對濁度、COD、UV254去除效果良好,出水水質穩定。
張鳳娥等采用格柵—沉淀—吸附工藝處理餐飲廢水,用特質無紡布和改性纖維球過濾后利用核桃殼顆粒吸附,得知:不需改變pH直接投加核桃殼顆粒30g/L,吸附20min,振蕩120r/min,30℃時,對COD和含油量的去除率均達到69%以上。
(3)氣浮法
氣浮法是通過某種方法產生大量的微氣泡,使其與廢水中密度接近于水的固體或液體污染物微粒粘附,形成密度小于水的氣浮體,上浮至水面形成浮渣,進行分離。主要用于去除比重小于1的懸浮物、油類和脂肪。結合絮凝劑的使用,還能進一步提高去除效果。
汪群慧等在對含油餐飲廢水進行預處理時發現,在同等或相近條件下,新型微氣泡氣浮工藝與普通壓力溶氣氣浮工藝。
WayneChung等采用一種集混凝、絮凝和浮選過程為一體的化學溶氣浮選系統處理餐飲廢水,結果發現餐飲廢水的濁度、油脂、TSS、BOD5和COD的去除率都很高,表明:化學溶氣浮選系統是有效去除餐飲廢水中污染物的一種前處理方法。
氣浮法具有較好的效果,且占地小,但是消耗的動力大,結構復雜且后期維護困難。新型氣浮裝置中氣泡產生及溶氣系統的研發及改進成為突破現有氣浮裝置的難點。
2、餐飲廢水的處理技術
(1)混凝技術
混凝是水處理應用中的一個很重要的方法,不但能去除水中細小的懸浮物和膠體污染物質,還能除油和脫色。其原理是利用混凝劑或助凝劑對膠體粒子的靜電中和、吸附、架橋等作用使膠體粒子脫穩,產生凝聚后絮凝沉淀,去除水中的懸浮物質和可溶性污染物質。
董曉丹等利用自制復合混凝劑處理餐飲廢水,通過對工藝指標的優化,COD去除率達到90%以上,處理水達到了城市下水道接納水質標準,經進一步砂濾處理后,出水可達到國家二級排放標準。
孫鴻燕等[12]考察了PAC、PAFC、PFS三種絮凝劑及其復合磁絮凝劑在高、低兩種濃度餐飲廢水中的絮凝效果,并對PFS-PAM-磁粉組合的復合磁絮凝劑在高濃度餐飲廢水中絮凝效果作出了研究。結果表明,與普通的絮凝劑相比,在高濃度餐飲廢水中,PFS-PAM-磁粉組合的復合磁絮凝劑能進一步提高絮凝效果,縮短廢水分離時間,并使污泥體積減少一半。
陳威等研究發現,對于COD在3000mg/L左右的餐飲廢水,混凝階段時,投加PAC(50mg/L)加PAM(30mg/L)的量為最佳混凝藥劑組合,可使餐飲廢水中的COD降低至480mg/L左右。并且,對于懸浮物質量濃度很高的餐飲廢水,投加混凝劑的順序也不同于一般污水沉降處理過程,為:先加PAM,后加PAC,如此能對絮凝起到強化作用,去除效果更好。
混凝技術的工藝成熟且效果較好,但不足之處是占地面積大、藥劑量大且難以去除浮渣。
(2)SBR法
針對餐飲廢水排放具有間歇性和水質、水量較大的波動性,于金蓮等用SBR工藝,通過室內模擬實驗,考察了污泥濃度及負荷、曝氣時間等因素與處理效果的關系,從而確定其最佳運行周期條件。出水水質達到GB8978-1996二級排放標準,該工藝對餐飲廢水的處理具有很強的針對性。
童娜等采用絮凝加藥處理聯合SBR工藝處理餐飲廢水,運行結果表明,該工藝抗沖擊負荷能力強,運行穩定,操作靈活,出水較好。
胡志強等采用厭氧折流板反應器(ABR)與SBR組合工藝處理餐飲廢水,其中,ABR中活性污泥用餐飲廢水馴化50d,SBR中馴化7d。結果確定了最佳處理參數,出水水質均達到國家一級排放標準。
陳威等結合混凝和SBR處理餐飲廢水,在污泥質量濃度為3g/L以上、SVI為100-150mL/g、水力停留時間不少于6h,出水可達一級B標準。
夢溫婉等對比研究了SBR法、水解酸化預處理及兩種工藝組合對餐飲廢水的處理效果,確定了最佳處理工藝。同時,實驗考察了曝氣時間“污泥沉降比”溶解氧等因素與處理效果的關系,從而確定最佳的反應條件。利用水解酸化+SBR組合工藝,提高了廢水的可生化性,為SBR反應器的穩定運行創造了條件,提高了SBR反應器的處理效果。同時削減后續好氧處理工藝的曝氣量,從而降低工程成本。
目前,SBR法應用及其廣泛,其很多變型及其改進工藝已成熟應用于各種領域,并且效果良好,占地面積小,運行穩定,抗沖擊負荷強。但是其自動化控制要求高,后續處理設備要求高,對潷水器要求很高,由于不設置初沉池,易產生浮渣,不適合農村及低耗能地區的推廣。
(3)膜生物反應器法
膜生物反應器是膜分離技術與生物處理技術有機結合的新型態廢水處理系統。以膜組件代替傳統生物處理技術末端二沉池,在生物反應器中保持高活性污泥濃度,提高有機負荷,減少污水處理設施占地面積,并通過保持低污泥負荷減少剩余污泥量。主要利用膜分離設備截留水中的活性污泥與大分子有機物。
上海同濟大學的何磊等考察了平板膜生物反應器(MBR)對餐飲廢水的處理效果,結果發現其對污染物的去除效果較好,隨膜通量提高,出水COD和氨氮濃度稍有升高,MLSS和SV30與粘度之間由很好的線性關系,結束運行后測試發現,隨著膜通量增大,內部阻力比例逐漸增大,而濾餅層阻力和濃度極化阻力比例都逐漸下降。他們還發現用化學清洗膜生物反應器可改變膜的接觸角度,成為比新膜疏水性更好的膜,并確定了最佳化學清洗液的配比。
安喜平等采用膜生物反應器(MBR)聯合高級氧化(AOPs)工藝處理餐飲廢水,結果顯示,經高級氧化預處理和深度處理后MBR出水COD可從上千降低為幾十毫克。
(4)電化學法
電化學法是電解質溶液在電流的作用下,發生電化學反應時,溶液中的有毒有害物質在陰陽極發生氧化還原反應,降低為低分子有機物或直接氧化為CO2和H2O。此法處理效果雖然很好,但消耗能源大,不能被廣泛使用。
宋衛鋒等對比了自行改裝的直流和脈沖兩用電流對餐飲廢水的處理,發現脈沖電解比直流電解處理效果要好,并且在去除率相近情況下耗電也較低。
于巧玲等采用電聲H2O2協同電解絮凝法處理餐飲廢水,確定了最佳反應參數,且可控性較強,設備及操作簡單,同時又絮凝、氣浮、殺菌的作用。
RimehDaghrir等利用電凝法結合電氧化法對餐飲廢水進行處理研究,實驗結果顯示,同在一個電解池中的配置鐵或鋁電極的雙電極材質,和配置石墨電極的單極構型電極根據它們能力的不同,同時產生氧化劑、凝結劑。相對地原處產生了活性氯(9.6mg/min)的高濃度和鋁(20-40mgAl/L)或鐵(40-60mgFe=L)。研究還確定了最佳處理參數,且一噸水的總費用為1.56美元,其中包括電耗,藥劑以及污泥處置。
湖南城市學院的周俊等利用鐵碳微電解工藝對餐飲廢水進行預處理,確定了反應時間、PH、鐵碳質量比等最佳反應參數。降低了后續處理的難度和費用。
(5)生物接觸法
該法的實質是在池中填充填料,已經充氧的污水以一定流速流經填料上的生物膜時被生物膜上的微生物攝取利用,從而將污水中的污染物得到去除,使污水得以凈化。它是介于活性污泥法和生物濾池之間的生物處理技術,兼具兩者的優點。
張景麗等針對餐飲廢水污染源較分散、污染嚴重、處理效果差等特點,采用UASB+AF—接觸氧化聯合工藝對餐飲廢水進行處理,當總水力停留時間為8h時處理效果較好。
趙錦輝等開發的厭氧—好氧填料床聯合處理餐飲廢水,確定了上流式厭氧填料床水力停留時間和總的水力停留時間,且出水水質較好。
張振欣、易友根、孟祥巖等采用水解酸化—生物接觸氧化工藝,分別輔之以混凝、氣浮和過濾處理餐飲廢水,結果表明此法可有效降低廢水中污染物濃度,達到國家污水排放標準。
生物接觸氧化法具有較強的抗沖擊負荷能力,運行方便、操作簡單,易于維護管理,不需污泥回流。但是,填料易堵塞,布水和曝氣不易均勻,可能在局部不為出現死角。
(6)其他
康建雄等采用遠紫外光(UV-185)高級氧化技術對餐飲廢水進行氧化,確定了最佳反應條件,且本方法能有效降低COD、氨氮等污染物,可作為后續生物處理的預處理。
韓德軍等對餐飲廢水中的微生物進行培養、分離,并以黃豆油降解率為指標篩選得到兩個高效菌種—淺白隱球酵母和葡萄球菌屬,并對其進行產脂肪酶驗證,結果顯示他們都具有較高的產脂肪酶能力,具有較好的處理餐飲廢水能力。
胡小兵等用厭氧池+人工濕地+人工浮床復合系統進行餐飲廢水的處理研究,結果表明,預處理可將大分子有機物進行水解,人工濕地的處理效果良好,后續人工浮床出水能達到農田灌溉水質標準,總體人工濕地復合系統可行。
丁會請采用A/O+復合流人工濕地處理工藝處理農家樂鄉鎮的酒店、餐飲、生活污水,處理后達地表水Ⅲ類水,用于農田灌溉,工藝簡單,效果好且運行穩定,費用低。
陳晶晶等用負離子通入水中產生的高活性物質對餐飲廢水進行處理,考察了時間對廢水中各污染物的去除效果的影響,分析處理前后廢水組分的變化。研究結果表明,負離子于水中所形成的高活性物質能使餐飲廢水中大分子有機物得到有效降解,出水能達到污水綜合排放標準三級標準。
楊泉鑫等考察Carrousel氧化溝在低污泥濃度運行模式處理餐飲廢水,運行效果良好,出水水質可達到城市污水綜合排放一級標準和城市雜用水道路清掃、消防水質標準,運行成本較低為0.6元/m3。
溫鋼等從廚房排污口分離篩選出巨大芽孢桿菌,利用紫外誘變使其遺傳物質發生改變,以蛋白質降解率為篩選依據進而提高菌株的產蛋白酶能力,在發酵時間為120h的前提下,蛋白質降解能力提高約10.96%。并且用正交試驗確定了蛋白質最佳降解條件:酵母膏最優濃度為2.5g/L,葡萄糖最優濃度為5.0g/L,銅離子最優濃度為1.0g/L,最優裝樣量為40%。
對于餐飲廢水的處理,除了以上研究,還有很多其他處理技術可行且效果較好。
三、總結
以上列舉了一些常用的餐飲廢水的處理方法,并進行了簡單的說明和比較,然而,面對快節奏的生活,餐飲廢水的排放也不斷增加,其水質及排放的特殊性給現有處理工藝帶來嚴峻的考驗,提高和改進現有處理工藝,同時研究和開發針對餐飲廢水的新型特有處理工藝已經迫在眉睫。
根據現有的處理工藝及其存在的問題,未來餐飲廢水處理技術的方向主要集中在以下幾點:
1、高效的油水分離設施、油分收集系統及廢水處理系統及其一體化研究;
2、投資、維護費用低廉,高效、環保的處理工藝;
3、具有針對不同地形且與當地景觀相協調的處理工藝;
4、多種工藝聯用,經濟適用且能普遍推廣的處理工藝。
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