餐飲廢水分離技術(shù)
在餐廚垃圾中的含油污水(以下簡稱“餐飲廢水”)中，油脂的成分和存在形式復(fù)雜，一般以懸浮油、分散油、乳化油、溶解油和含油固體等主要形式存在，其中最難處理的是高濃度呈乳化狀的油脂。目前除油技術(shù)可以歸納為4大類：物理分離(如重力分離技術(shù)、過濾分離技術(shù)、粗；蛛x技術(shù)、膜分離技術(shù)等)、化學(xué)分離(如絮凝沉淀分離技術(shù)、電解分離技術(shù)、酸化分離技術(shù)等)、物理化學(xué)分離(如浮選分離技術(shù)、吸附分離技術(shù)、磁吸附分離技術(shù)等)和生物化學(xué)分離(如活性污泥分離技術(shù)、生物膜分離技術(shù)等)。
1物理分離
1.1重力分離技術(shù)
重力分離技術(shù)，作為物理除油技術(shù)中最簡單且運(yùn)用最廣泛的一種方法，是利用油脂與水的密度差及互不相溶性來實(shí)現(xiàn)油珠、懸浮物與水的分層與分離。重力分離技術(shù)常用的設(shè)備是隔油池，包括平流隔油池(API)、斜板隔油池(PPI)、波紋斜板隔油池(CPI)等類型。
離心分離技術(shù)是利用兩相的密度差，通過高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生不同的離心力，使輕組分油和重組分水分布在旋轉(zhuǎn)器壁面和中心，最終實(shí)現(xiàn)較為徹底的油水分離。該技術(shù)所需的停留時(shí)間較短，也不需要過大的設(shè)備體積;但同時(shí)存在著阻力較大、能耗過高、維護(hù)不易等缺點(diǎn)。離心分離技術(shù)常用的工作設(shè)備是水力旋流器。
物理分離技術(shù)的主要發(fā)展趨勢是繼續(xù)改進(jìn)油水分離技術(shù)，并研制出新的分離設(shè)備。張霖霖等采用重力分離技術(shù)對(duì)餐飲廢水進(jìn)行油水分離。在先后經(jīng)過除雜、破乳和吸附等一系列程序后，位于水面上層的油由濾油槽收集，底部的清水則通過下方的出口排放。
羅樹雄等采用了液位器與重力分離技術(shù)相結(jié)合的途徑來進(jìn)行油水分離。此方法改善了分離后液位監(jiān)測的自動(dòng)化程度，并且降低了制造成本。不足之處是只能除掉餐飲廢水中的部分懸浮油和分散油，油水分離效果不明顯，只能作為餐飲廢水除油的前期處理手段。
徐可可等采用了斜板聚結(jié)和連通器原理來改進(jìn)餐飲廢水的重力分離技術(shù)。裝置中為了達(dá)到充分聚結(jié)、減小集油面積以及收集不同液位油層的目的，分別采用了斜板填充容器、傾斜箱蓋和旋轉(zhuǎn)式空心圓筒型集油器等改進(jìn)技術(shù)，并最終通過實(shí)驗(yàn)證明了該裝置分離效果的可行性。
魏紅江等將餐飲廢水傳統(tǒng)收集法(指用廢水罐靜置)和收集罐法(指自行設(shè)計(jì)的廢水回收裝置)、水洗過濾法和離心法進(jìn)行了對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用餐飲廢水收集罐法得到的提油率顯著高于傳統(tǒng)法，水洗過濾法的提油率高于在30℃和粉碎條件下的離心法，兩者均是有效分離城市餐飲泔水油的新方法。
運(yùn)用重力分離技術(shù)不僅除油效果穩(wěn)定，而且具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、操作容易、節(jié)省面積等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用。其主要用于分離餐飲廢水中的懸浮油和分散油，但不適于溶解油或乳化油的去除。
1.2粗；蛛x技術(shù)
粗；蛛x技術(shù)，又名聚結(jié)分離技術(shù)。當(dāng)餐飲廢水通過具有親油疏水性質(zhì)的粗；癁V料時(shí)，微小的油珠吸附聚集在濾料表面，形成一層油膜。當(dāng)達(dá)到一定的厚度之后，油膜便在浮升力和水流剪切力的共同作用下，形成顆粒較大的油珠并脫離濾料表面，浮升到水面完成分離過程。此分離技術(shù)的關(guān)鍵是粗；牧系倪x擇，當(dāng)前常用的親油疏水性材料包括蠟狀球、聚烯系球體以及聚氨酯發(fā)泡體等。
粗；牧系拈_發(fā)和新型聚結(jié)分離技術(shù)的研究是今后粗粒化分離技術(shù)的發(fā)展方向。劉蓉等比較了W型和H型改性聚丙烯酰胺纖維作為粗；癁V料處理餐飲廢水的效果，試驗(yàn)結(jié)果表明H型比W型材料具有更顯著的除油性能。運(yùn)用粗；夹g(shù)預(yù)處理餐飲廢水，能有效降低餐飲廢水中的油脂含量和COD濃度，對(duì)后續(xù)的生化處理有利。
任連海等改進(jìn)了粗；退蛛x器。首先通過濕熱水解技術(shù)增加餐飲廢水中的可浮油含量，并利用粗粒化材料及多層板結(jié)構(gòu)提高油水的分離效果。試驗(yàn)證明此方法有利于餐廚垃圾固相油脂的液化以及浸出，還可以大幅度提高油脂的回收率。賈隨堂等將重力分離技術(shù)與粗；蛛x技術(shù)相結(jié)合處理餐飲廢水。首先在重力的作用下除去上層浮油，下層廢水中的乳化油則通過粗；橘|(zhì)進(jìn)一步與水分離，最終經(jīng)溢流管排出污水。粗粒化分離技術(shù)可以把粒徑5～l0μm以上的油珠完全與水分離，不需要外加其他化學(xué)試劑，不會(huì)造成二次污染，并且設(shè)備占地面積較小，基建費(fèi)用較低。但是此技術(shù)不適用于懸浮物濃度高的餐飲廢水，因?yàn)榫糜脮?huì)使聚結(jié)材料堵塞，導(dǎo)致效率下降。
1.3膜分離技術(shù)
膜分離技術(shù)是近20多a迅速發(fā)展起來的分離技術(shù)。研究膜分離技術(shù)的關(guān)鍵是膜組件的選擇。陳廣春等采用無機(jī)陶瓷膜處理餐飲廢水。通過研究得知操作條件對(duì)膜通量及COD去除率均有一定影響。為達(dá)到較好的COD去除效果，應(yīng)選用小孔徑的陶瓷膜，并且其去除率與進(jìn)水濃度成正比，但與膜內(nèi)壓力相互關(guān)系不大。
何毅等采用無機(jī)膜-好氧組合工藝處理高油脂濃度的餐飲廢水。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水力停留時(shí)間在56h以上時(shí)，餐飲廢水的COD去除率超過90%，但通過改變溫度發(fā)現(xiàn)，處理效果并不受很大影響。
膜分離技術(shù)除油效率較高，但由于濃差極化等原因，在分離過程中極易出現(xiàn)膜污染而使通量降低，并且膜的使用壽命短，膜清洗困難，操作費(fèi)用高。
2物理化學(xué)分離
2.1氣浮分離技術(shù)
氣浮分離技術(shù)(浮選分離技術(shù))能使大量微細(xì)氣泡吸附在欲去除的顆粒(油珠)上，利用氣體本身的浮力將油滴帶出水面，從而實(shí)現(xiàn)油水分離。一般在餐飲廢水中加入絮凝劑，還會(huì)進(jìn)一步提高油水的分離效果。氣浮分離技術(shù)按照產(chǎn)氣方式不同分為溶氣氣浮、充氣氣浮和電解氣浮等類別。
氣浮裝置和溶氣系統(tǒng)的改進(jìn)是氣浮分離技術(shù)的主要發(fā)展方向。G.H.Chen等將電凝分離技術(shù)與電浮選分離技術(shù)結(jié)合起來對(duì)餐飲廢水進(jìn)行油水分離的研究。研究發(fā)現(xiàn)將這2項(xiàng)技術(shù)結(jié)合起來能縮短分離停留時(shí)間。并且油脂、COD、SS的去除效率分別高達(dá)99%、88%和98%。
X.B.Li等提出運(yùn)用浮選柱來實(shí)現(xiàn)油水分離。此方法中氣泡產(chǎn)生器是關(guān)鍵部件。加入絮凝劑和表面活性劑可以增強(qiáng)浮選效果。在溶氣壓力為0.25～0.35MPa，進(jìn)料速率為0.6L/min，回流率為20%～30%等條件下除油效率可達(dá)90%以上。氣浮分離技術(shù)處理餐飲廢水油水分離效果好且穩(wěn)定，但動(dòng)力消耗較大，構(gòu)造復(fù)雜，維修保養(yǎng)困難，且浮渣難處理。
2.2吸附分離技術(shù)
吸附分離技術(shù)是利用多孔性固相物質(zhì)吸著、分離水中污染物的過程。吸附劑一般分為炭質(zhì)吸附劑、無機(jī)吸附劑和有機(jī)吸附劑。高效吸附劑的研制與開發(fā)是吸附分離技術(shù)的主要研究方向。X.B.Li等采用煤炭對(duì)餐飲廢水進(jìn)行除油處理。實(shí)驗(yàn)表明煤炭的種類和顆粒的大小是吸附油的重要影響因素，無煙煤是所有測試樣品中吸附效果最好的，并且良好的顆粒大小也有助于吸附油。無煙煤的吸油服從弗倫德利希等溫吸附定律。運(yùn)用吸附技術(shù)分離后的出水水質(zhì)較好，也節(jié)省了占地面積，但是吸附劑再生的困難使得投資費(fèi)用較高。
磁吸附分離技術(shù)是指用磁性粒子吸附微小油珠，然后含油磁粒用磁分離裝置分離，以達(dá)到油水分離的目的。朱又春等研究了磁粉在油水分離過程中與油類物質(zhì)的作用機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用磁分離技術(shù)可明顯降低出水含油量，并且通過電泳試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，含乳化油的污水在磁粉的作用下，破乳效果明顯。磁粉雖然比表面積小于二氧化硅和硅膠，但卻有較多的吸附負(fù)荷。磁粉與油珠一般通過直接吸附的方式相結(jié)合，但粒徑8μm以內(nèi)的細(xì)小磁粉還可以通過磁絮凝的方式與油珠結(jié)合。磁吸附分離技術(shù)消耗動(dòng)力較大，設(shè)備制造昂貴且磁種回收循環(huán)使用困難，因而應(yīng)用尚不廣泛。
3化學(xué)分離
3.1絮凝沉淀分離技術(shù)
絮凝沉淀分離技術(shù)是目前國內(nèi)外用來進(jìn)一步分離油水的方法中應(yīng)用最廣泛、成本最低廉的一種。絮凝沉淀分離技術(shù)是借助絮凝劑對(duì)膠體粒子的靜電中和、吸附、架橋等作用使膠體粒子脫穩(wěn)，發(fā)生絮凝沉淀以除去污水中的懸浮物和可溶性污染物質(zhì)。
目前國內(nèi)外對(duì)絮凝沉淀分離技術(shù)的研究，最關(guān)鍵問題之一是絮凝劑的選擇。用于餐飲廢水處理的絮凝劑主要包括無機(jī)絮凝劑、有機(jī)絮凝劑和無機(jī)-有機(jī)復(fù)配或復(fù)合絮凝劑3類。實(shí)際處理中要根據(jù)餐飲廢水的具體特性選擇絮凝劑。
目前，絮凝沉淀分離技術(shù)的研究主要是開發(fā)新型絮凝劑。韓香云改良了絮凝劑的組成，促使餐飲廢水中的乳化油破乳分離。實(shí)驗(yàn)表明將聚合硫酸鐵、聚丙烯和腐植酸鈉酰胺混合起來使用，油渣與水的分層迅速。
尹艷華等將氯化鋁、堿式氯化鋁、硫酸鐵、硫酸亞鐵、硫酸鋁鉀5種單一絮凝劑對(duì)餐飲垃圾的油水分離效果與硫酸鋁鉀-聚丙烯酰胺復(fù)合絮凝劑進(jìn)行了對(duì)比。試驗(yàn)結(jié)果表明硫酸鋁鉀-聚丙烯酰胺復(fù)合絮凝劑的絮凝分離效果比單一絮凝劑要好，使用復(fù)合絮凝劑可使COD和濁度的去除率分別達(dá)到83.3%和76.9%，且餐飲廢水的pH、絮凝劑的投放量和方式都對(duì)處理效果有很大影響。
M.C.Xue等采用電絮凝分離技術(shù)處理餐飲廢水。通過對(duì)電極材料的選擇、電極間的距離、進(jìn)水pH等參數(shù)的研究，找到了最適于油水分離的參數(shù)范圍，并取得了不錯(cuò)的分離效果。
絮凝沉淀分離技術(shù)的工藝成熟且效果較好，但不足之處是占地面積大、藥劑量大以及難以去除浮渣。
3.2電解技術(shù)
電解分離技術(shù)指在電解過程中所釋放的大量小氣泡吸附在欲去除的油滴上表面，隨著氣泡的上浮將油滴帶出水面，從而達(dá)到分離目的的方法。張鳳娥等采用鑄鐵屑內(nèi)電解分離技術(shù)進(jìn)行餐飲廢水的除油，并分別考察了多種反應(yīng)條件對(duì)除油率的影響。結(jié)果表明，運(yùn)用鑄鐵屑內(nèi)電解分離技術(shù)可以將餐飲廢水中80%以上的油分分離。餐飲廢水的除油效果受溫度的影響較大，但在實(shí)際處理過程中不必特意提高溫度;廢水電導(dǎo)率與反應(yīng)時(shí)間成反比，但與油水分離效果無關(guān)。
林美強(qiáng)等對(duì)微電解預(yù)處理和電解分離技術(shù)相結(jié)合的除油效果進(jìn)行了研究。通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和現(xiàn)場擴(kuò)大試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，該方法可以有效地除去部分污染物，而且廢水的導(dǎo)電性得到提高，除油效果更加顯著。
電解分離技術(shù)雖然除油效率高，但耗電量大、裝置復(fù)雜。
4生物化學(xué)分離
生化分離技術(shù)是指利用微生物將餐飲廢水中的烴類物質(zhì)分解氧化成為二氧化碳和水，從而去除廢水中的乳化油和溶解油等烴類物質(zhì)。
餐飲廢水生化分離技術(shù)包括活性污泥分離技術(shù)和生物膜分離技術(shù)。前者是利用吸附、濃縮在流動(dòng)狀態(tài)的絮凝體(活性污泥)表面上的微生物來分解有機(jī)物，后者是使微生物附著在固定的載體(濾料)上，污水從上而下流經(jīng)濾料表面過程中，污水中的有機(jī)物質(zhì)便被微生物吸附和分解破壞。
孫水裕等生物分離技術(shù)和磁分離技術(shù)相結(jié)合對(duì)餐飲廢水進(jìn)行油水分離。在與普通活性污泥分離技術(shù)對(duì)比后，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)的出水透光率和COD去除率都比普通活性污泥分離技術(shù)要高，并且極大改善了活性污泥絮體結(jié)構(gòu)和沉降性能。
尹艷華等利用單通道管狀陶瓷生物膜反應(yīng)器對(duì)餐飲廢水進(jìn)行了油水分離研究。研究結(jié)果表明，餐飲廢水經(jīng)膜生物反應(yīng)器處理后，油水分離效果明顯。其膜通量會(huì)受到壓力和溫度的影響，但過高的膜面流速并不會(huì)有太好的分離效果。
生物分離技術(shù)處理餐飲廢水對(duì)油水分離有較好的處理效果，出水水質(zhì)好，但是對(duì)進(jìn)水要求較高，需要專業(yè)人員維護(hù)，而且基建費(fèi)用高.
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