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餐廚垃圾處理設備
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恒怡源餐廚垃圾污水分析

4.1、餐廚垃圾的定義:

餐廚垃圾,又稱泔水,是居民在生活消費過程中形成的生活廢物,極易腐爛變質,散發惡臭,傳播細菌和病毒。餐廚垃圾主要成分包括米和面粉類食物殘余、蔬菜、動植物油、肉骨等,從化學組成上,有淀粉、纖維素、蛋白質、脂類和無機鹽。

4.2、餐廚垃圾污水來源及特點

餐廚垃圾是食物垃圾中最主要的一種,包括家庭、學校、食堂及餐飲行業等產生的食物加工下腳料(廚余)和食用殘余(泔腳)。其成分復雜,主要是油、水、果皮、蔬菜、米面、魚、肉、骨頭以及廢餐具、塑料、紙巾等多種物質的混合物。我國餐廚垃圾數量十分巨大,并呈快速上升趨勢。

餐廚垃圾廢水成分復雜,屬處理難度大的高濃度有機廢水。廢水中污染物濃度高,化學需氧量(COD,800020000mg/L)、生化需氧量(BOD5,40008000mg/L)、總氮(TN,20003000mg/L)、氨氮(NH3-N,15002500mg/L)、總磷(TP,50150mg/L)、懸浮物(SS,>8000mg/L)、含鹽量(1500030000mg/L)、動植物油(8001500mg/L)、色度(3001000)。廢水中的纖維素、蛋白質、脂類等難生物降解有機物質所占比大,其碳氮比(BOD5:TKN)低,僅為2:13:1,廢水的碳氮比低不利于總氮的有效去除。

4.2.1餐廚垃圾具有顯著的危害和資源的二重性,其特點可歸納為:

含水率高、可達80% - 95%。

鹽分含量高、部分地區含辣椒、醋酸高。

有機物含量高、蛋白質、纖維素、淀粉、脂肪等。

富含氮、磷、鉀、鈣及各種微量元素。

存在有病原菌、病原微生物。

易腐爛、變質、發臭、滋生蚊。

4.2.2餐廚垃圾的檢測分析表

上海同濟大學為研究餐廚垃圾處理方法,曾對餐廚垃圾進行了抽樣分析檢測,結果如下表:

表4-1泔腳成分抽樣檢測結果

編號

水分(%)

總固體(%)

揮發性固體

灰分

C

N

P

K

Ca

Na

(%TS)

1

85.6

14.4

90.4

9.6

42.5

1.95

0.21

1.61

0.73

1.2

2

83.2

16.8

88.4

11.6

41.5

1.83

0.2

1.84

1.8

0.89

3

83.8

16.2

87.5

12.5

41.4

1.91

0.31

1.4

1.2

0.76

4

88.5

11.5

86.7

13.3

40.8

2.15

0.22

1.07

0.7

1.8

5

85.6

14.6

90.8

9.2

42.7

1.92

0.29

1.2

0.88

1.2

4.3餐廚垃圾污水分類

根據來源不同,餐廚垃圾主要分為餐飲垃圾和廚余垃圾。前者產生自飯店、食堂等餐飲業的殘羹剩飯,具有產生量大、來源多、分布廣的特點,后者主要指居民日常烹調中廢棄的下腳料,數量不及餐飲垃圾龐大。

4.4餐廚垃圾污水的危害

危害廣泛:影響市容;污染環境;危害健康;傳播疾??;污染水源;危害家禽等。

4.4.1影響城市市容和人居環境。

從感觀性狀來說,餐廚垃圾表現為油膩、濕淋淋,影響人的視覺和嗅覺的舒適感和生活衛生。很高的含水率和有機組分,使得其成為微生物存在的“天然樂園”,同時高含水率帶來的垃圾運輸與處理難度增大。另外,餐廚垃圾會增加填埋場的產氣和滲濾液的析出,這會污染地表和地下水。

4.4.2作為飼料喂養家畜危害。

也就說俗稱的“泔水豬”。目前,在我國相當多的省、市及欠發達地區的廣大農村、城市郊區和相毗鄰的農區廣大飼養戶、農民朋友普遍用餐廚垃圾(泔水、潲水)飼養畜禽,特別是喂豬已成為一種傳統習慣,這是眾所周知的現實。

對泔水認真分析,不難發現城市中的各類泔水來自千家萬戶,各行各業,不同的群體和個體,組成復雜,形形色色。有些泔水在春夏季因收集、保管、存放時間過長,開始發酵、酸化、發霉甚至腐敗,有些泔水內常摻有雜質和異物,如砂礫、鐵絲、貝殼、骨頭、牙簽、塑料品等,無疑能對畜禽消化道造成物理性傷害。特別是廢棄在各類泔水中的餐廚廢棄物,已受到鋁、汞、鎘等重金屬以及有機化合物、苯類化合物的污染,被豬食用后,有害物質蓄積在豬的脂肪、肌肉等組織里,人食用了這樣的豬肉達到一定程度后,就會導致肝臟、腎臟等系統免疫功能下降。更為嚴重的是,餐飲垃圾的危害性遠沒有被人們認識到,國內大部分城市的餐飲垃圾被運往城郊豬場飼養起了泔水豬,一些單位錯誤地認為用自己食堂餐飲垃圾喂養的豬肉質鮮美,對其衛生隱患沒有絲毫警惕。

4.4.3廢棄食用油脂所流入市場產生的危害。

在暴利的驅使下,一些不法商販回收餐廚垃圾產生過程中的潲水,通過加熱,過濾,蒸餾等一系列手段提取油脂。然后利用這些所謂的“地溝油”,賣給一些小的食品經營點、餐館等來牟取暴利。

經過提煉得到的地溝油會有雜質,里面會沾染黃曲霉素、苯等有毒物質,長期食用會造成腫瘤等慢性疾病的發生,如胃的腫瘤、肝的腫瘤。如果任其排放的話,地溝油在水體中經過復雜的生物化學反應,產生一系列組成復雜的醛、酸等具有惡臭的物質,這些惡臭物質的氣味散發到空中,污染大氣,惡化居住環境,居民反映強烈。地溝油堵塞污水管道,造成污水反水;地溝油污染地下水,消耗水體氧氣,造成水體富營養化,滋生蚊子、蒼蠅等害蟲;廢棄食用油脂流入江河,容易導致魚蝦等由于缺氧而窒息。

4.5、減量化、資源化、無害化處理必要性

以前,餐廚垃圾主要作為城市近郊養豬的飼料,由于其來源比較復雜,極有可能引起疾病傳播,現已經被政府明令禁止。而在日常生活中,居民通常將餐廚垃圾混入生活垃圾中,通過塑料袋送到垃圾收集點,使城市生活垃圾的成分和特性發生了變化。

1、餐廚垃圾在存放、收集、轉運及垃圾填埋過程中,由于其含水率和有機物含量較高,極易在較短時間內腐爛發臭和滋生蚊蠅等,極大地污染了周圍環境。

2、城市垃圾的處置方法通常有焚燒和填埋,如果將城市生活垃圾進行焚燒,由于餐廚垃圾的水分含量常常高達90%左右,發熱量為低,和其它垃圾一起進行焚燒,不但不能滿足垃圾發電的發熱量要求,反而會致使焚燒爐燃燒不充分而產生二惡英。

3、如果與生活垃圾一同填埋,餐廚垃圾油分及含水率極高,填埋作業中高油脂會堵塞碎石導流層,引發內部的滲濾液導排不暢,且增加填埋堆體的水分含量,既有可能發生地下水體污染等嚴重事。

4、從源頭切斷泔水喂豬的供應鏈,避免了泔水喂豬的安全隱患;另外可多環節解決抗生素、重金屬、化肥、農藥等給城市農業帶來的影響機農業面源污染和種養殖環境污染,保證農產品的生產安全及食品安全。

第五章   餐廚垃圾污水處理工藝分析

5.1國內外餐廚垃圾處理技術分析

目前,國內外餐廚垃圾處理工藝主要有填埋、焚燒、厭氧消化、好氧堆肥、直接烘干做飼料、濕解和微生物生化處理等,餐廚垃圾污水處理技術的不斷發展和工程應用已經成為維系社會經濟可持續發展的必要組成部分。餐廚垃圾有機質含量高,可生物降解性強,是一種很有回收利用價值的資源。通過厭氧消化,使生物質廢物降解產生沼氣,并利用沼氣提純回收生物質能,不僅能提供處理系統運行所需要的能量,環能為外界提供清潔的電能或燃料。沼氣的高效集中回收利用,也避免了填埋情況下甲烷的無序釋放,減少了問世氣體排放量。

基于物理(過濾、沉淀)、化學(藥劑中和、電化)和生物學原理的各種污水處理新工藝不斷出現,其中生物處理的應用仍最經濟、最廣泛。

生物處理一般分為:厭氧處理法、兼氧處理法、好氧處理法及組合工藝處理法。

餐廚垃圾存在三高問題,有機物濃度高、懸浮物高、氮磷高,簡單的厭氧或者好氧均不能達標排放。目前國內對于畜禽養殖業廢水的處理方法主要是厭氧法和好氧法幾個方法的組合工藝。

我公司提出餐廚垃圾綜合高效的無害化處理思路:油水分離---高效厭氧---水解酸化--高效好氧—排放的生態處理相結合,達標排放。

為了實現餐廚垃圾的達標排放。依據國內外的實際案列以及經驗,要實現餐廚垃圾的達標排放目前有如下技術:

物化法一般分為格柵、絮凝沉淀、自然沉淀、斜管斜板沉淀、化學沉淀、化學氧化、化學還原、離子交換、過濾、氣浮等等,

生化法一般分為厭氧處理法和好氧處理法。

5.2破乳及油水分離法

5.2.1含油廢水特點

廢水中油類污染物質相對密度都小于1.油類物質在廢水中通常以三種狀態存在。

(1)   浮上油,油滴粒徑大于100μm,易于從廢水中分離出來。在石油廢水中總含量60-80%。

(2)   分散油,油滴粒徑介于10-100μm之間,懸浮于水中。

(3)   乳化油,油滴粒徑小于10μm,油品在廢水中分散的粒徑很小,呈乳化狀態,不易從廢水中分離出來。

(4)   溶解油,油類溶解于水中的狀態。

含油廢水中所含的油類物質,包括天然石油、石油產品、焦油及其分餾物等。從對水體的污染來說,主要是石油和焦油。洗滌含油廢水中除含有以上外,還含有洗滌用的表面活性劑、有機污染物等。

(破碎重力隔油后原水)

5.2.2含油洗滌廢水處理方法

   A上浮法

主要用于隔油池出水的高級處理,去除細小油珠和乳化油。經過上浮處理后,出水含油量

含油廢水處理設施可降至

30毫克/升。其方法是:將適量的空氣通入含油廢水中,形成許多微小氣泡,在氣泡作用下構成水、氣、油珠三相非均一體系。在界面張力、氣泡上浮力靜水壓力差的作用下形成氣-油珠結合體上浮而實現油水分離。上浮法按氣泡產生的方法,可分為布氣上浮法、溶氣上浮法和電解上浮法三種。

B布氣上浮法

這種方法主要是借助于機械剪力將混入水中的氣泡破碎,或將空氣先分散成細小氣泡后進入廢水,進行氣水混合上浮。常用方法有葉輪上浮法、射流上浮法以及多孔材料(擴散板、微孔管、帆布管等)曝氣上浮法。布氣上浮法的優點是設備簡單,管理方便,電耗較低。缺點是氣泡破碎不細,一般不小于1000微米,上浮效果因而受到限制。此外,采用多孔材料曝氣上浮法,多孔材料容易堵塞,影響運行。

C溶氣上浮法

是從含過飽和空氣的廢水中析出氣體,產生氣泡以實現上浮。常用的有加壓溶氣上浮法和真空上浮法,前者應用較普遍。加壓溶氣上浮法是用水泵將廢水送入溶氣罐加壓到3~5.5千克力/厘米2,同時注入空氣使其在壓力下溶解于廢水。一般溶氣時間為2~4分鐘。然后廢水通過減壓閥進入上浮池。

溶入廢水中的空氣由于突然減到常壓,便形成許多細小的氣泡逸出,從而實現上浮。上浮池內的上浮時間一般不小于 1小時。常采用將經過上浮處理的部分廢水(30~50%)加壓回流進入未經加壓上浮處理的廢水中實現上浮的方法。其優點是加壓廢水量小,可減少電耗,同時可以防止未處理的廢水中油品在加壓溶氣時進一步乳化。真空上浮法是使廢水中的氣泡在減壓(真空)條件下逸出的?!∪軞馍细》ǖ闹饕獌烖c是產生的氣泡直徑可小到30~120微米。氣泡直徑小,在供氣量相同時,氣泡吸附時的比表面積就大,氣泡上浮速度減慢,與吸附質點的接觸時間增加,可以提高上浮效果。因此,溶氣上浮法獲得廣泛應用。

D電解上浮法

利用電能在含油廢水中的電解氧化還原效應,以及由此在電極上產生的微小氣泡的上浮作用來凈化含油廢水。如采用可溶性陽極材料,還可以同時發生電解混凝作用以凈化廢水.

E生化處理

通過物化處理可以大幅度降低廢水中的有機物含量,從而降低后續生化處理過程的有機負荷,為生化處理創造良好的條件;生化處理過程是利用微生物的生命活動過程通過同化和異化作用,把廢水中的溶解態油及其它有機物進行分解或吸收,從而使廢水得到凈化。

生化處理一般分為:普通活性污泥法、A2/O,SBR等變種的活性污泥法、生物接觸氧化法等。

F:破乳物化法

   由于餐廚垃圾經過破碎—重力隔油后,水質呈現乳白色牛奶裝樣。經過反復實驗驗證。通過破乳-藥劑繁華脫穩沉淀,上清液呈現透明狀,污泥沉淀為白色。

5.2.3油水分離處理方法的確定

餐廚垃圾廢水中的主要污染物為油類物質和COD,其次是膠質物及少量脂肪酸,餐廚垃圾的可生化性較好,油類物質和脂肪酸對廢水的CODcr貢獻較大。根據這種水質特性我們恒怡源環境環境認為該生產廢水適宜采用物化+生化相接合的處理方法,物化處理過程采用一級重力除油+氣浮,一級重力除油可去除廢水中的浮油及大部分分散油,從而達到初步除油的目的,氣浮通過加壓充氣去除廢水中密度小于1的懸浮物,油脂和脂肪等,同時起到降溫充氧的功效,能夠提高微生物的生物降解性能,為后續生化提供有力的保證。

5.3厭氧生化法   

生化法一般分為厭氧生化、好氧生化工藝 。厭氧生化具有下列優點:無需攪拌和供氧;動力消耗少。厭氧池內利用厭氧菌的作用,使有機物發生水解、酸化和甲烷化,去除廢水中的有機物,并提高污水的可生化性,有利于后續的好氧處理。產氣率在 0.4 m 3 /(kgCOD)。

一般厭氧的設計控制原則是:

A保持較長的滯留期;B:有較好的溫度(10-55度);C:封閉保溫和杜絕復氧;D:避免引起短流。

厭氧生物處理適用于高濃度有機廢水(CODcr>2000mg/L,BOD5>1000mg/L)。它是在無氧條件下,靠厭氧細菌的作用分解有機物。在這一過程中,參與生物降解的有機基質有50%~90%轉化為沼氣(甲烷),而發酵后的剩余物又可作為優質肥料和飼料。

厭氧生物處理包括多種方法,有化糞池、厭氧生物濾池、厭氧接觸法、上流式厭氧污泥床反應器(UASB)、兩段厭氧處理法AB、厭氧膨脹床、厭氧流化床、厭氧生物轉盤和折流板厭氧法(ABR)、IC內循環厭氧、水解酸化法等等。常用的有厭氧濾器(AF)、上流式厭氧污泥床(UASB)、復合厭氧反應器(UASBAF)、兩段厭氧消化法和升流式污泥床反應器(USR)以及全封閉的黑膜厭氧反應器BFAT   

近年來,厭氧消化即沼氣發酵技術已被廣泛地應用于高有機物污染廢水處理中,

下表為幾種厭氧處理方法的特點及優缺點見表4-1:

表4-1各類厭氧處理法的特點及優缺點

反應法

特   點

優   點

缺   點

傳統消化法

在一個消化池內進行酸化,甲烷化和固液分離

設備簡單

反應時間長,池容積大。污泥易隨水流帶走。

AF厭氧生物濾池

微生物固著生長在濾料表面。適用于懸浮物量低的廢水。

設備簡單。能承受較高負荷。

底部易發生堵塞。填料費用較貴。

厭氧接觸法

用沉淀池分離污泥并進行回流。消化池中進行適當攪拌,池內完全混合,能適應高有機物濃度和高   懸浮物的廢水。

能承受較高負荷。有一定的抗沖擊負荷能力,運行較穩定。

負荷高時污泥會流失。設備較多,操作上要求較高。

上流式厭氧污泥床反應器

消化和固液分離在一個池內。微生物量特高。

負荷率高,容積小,能耗低,不需攪拌。

如設計不善,污泥會大量流失。池的構造復雜。

黑膜厭氧反應器     發酵在一個池                      投資少見效快       容易短流反應不徹底

BFAT中完成反應   

             兩段厭氧處理法

酸化和甲烷化在兩個反應器進行。

能承受較高負荷,耐沖擊。運行穩定。

設備較多,運行操作較復雜。


5.3.1   厭氧生物濾池(AF)生物技術

   厭氧生物濾池是裝有填料的厭氧生物反應器,英文是Anaer-obic Filter簡寫為AF?;咎卣骶褪窃诜磻鲀妊b有填料生物巢,為微生物提供附著生長的載體。和好氧淹沒式生物濾池相似,在厭氧生物濾池生物巢的表面裝載有以生物膜形態的微生物群體,構成了厭氧生物濾池微生物的多聚性、多類型即厭氧生物膜。污水流過生物巢時有機物被厭氧微生物截留、吸附、代謝分解、達到穩定,同時產生沼氣,形成新的生物膜。為了分離水中攜帶的脫落生物膜,一般需要設置沉淀池。

   AF反應器的特點

由于池體中放置微生物載體生物巢同好氧曝氣生物濾池一樣存在泥膜共聚的現象,因此濾池中可維持相當高的微生物濃度,一般可達5-15kgVSS/m3。

AF處理工業污水研究的部分成果

有機物體積負荷(有機負荷可達10-16kgCOD/m3.d)。

由于有較高的污泥濃度和長達100d以上的泥齡,AF具有良好的運行穩定性,較能承受水質和水量的沖擊。

在常溫下能處理城市污水等低濃度有機污水。

AF出水可不回流,如果回流可降低進水濃度,減少堵塞,使填料中生物量均勻分布。

AF反應器內污泥產率低,運行啟動快。停止運行后再啟動依然快速。

AF反應器去除效率高。

AF厭氧生物濾池的底部微生物能得到充足的營養,因此污泥濃度最高,有的可達60g/L,污泥濃度隨著高度的增加而減少,因此去除率主要在底部進行,大部分COD在0.3m以內去除,底部1m以上COD去除率幾乎不增加。

反應器對有毒物質適應能力強運行穩定。

厭氧生物濾池可應用不同類型的污水,包括生活污水及高濃度的3000-24000mg/L工業污水。

AF適用于處理可溶解性的有機物,對于懸浮物雜質存在容易堵塞的問題,因此需要進水SS不得過高,也可以采用通透性較好的空心填料、纖維面、馬鞍球填料等。對于實心的陶粒、礫石、活性炭顆粒等盡量不使用為好。

5.3.2   升流式厭氧污泥床(UASB)生物技術

升流式厭氧污泥床(UASB)是在升流式厭氧濾池的基礎上改良而來的,它取消了濾池內的全部填料,并在池子的上部設置了氣、液、固三相分離器,這就構成了一種結構簡單、處理效能高的新型反應器—升流式厭氧污泥床反應器.污水從反應器底部向上通過包含顆粒污泥或絮狀污泥的的污泥床,在厭氧狀態下產生沼氣,沼氣的產生引起內部循環對于顆粒污泥的形成和維持是有利的,因此有利于有機物的降解。

升流式厭氧污泥床具有污泥濃度高,平均污泥濃度為(20~40)gVSS/L,水力停留時間長,容積負荷一般為(6~11)kgCOD/(m .d)左右。無混合攪拌設備,靠水流和發酵過程中產生的沼氣的上升運動,使污泥床上部的污泥處于懸浮狀態,對下部的污泥層也有一定程度的攪動。

UASB 內設三相分離器,通常不設沉淀池,被沉淀區分離出來的污泥重新回到污泥床反應區內,而且污泥床不填載體,節省造價并可避免填料堵塞的問題,正因如此,UASB反應器已成為第二代厭氧反應器中發展最為迅速、應用最為廣泛的裝置。厭氧生物處理法不僅適用于高濃度有機廢水,進水BOD最高濃度可數以萬計,也適用于低濃度有機廢水,如城市污水等.有人實驗證明采用UASB/SBR/氧化塘工藝處理養豬廢水,經UASB處理后COD去除率為82%,BOD去除率為79%,NH3-N 去除率為31%。

UASB反應器對有機物有較理想的去除率,但對氨氮和磷的去除效果不理想。此外進水中懸浮物不宜過高,一般控制在100mg/L以下,防止懸浮物對處理效果的影響.

5.3.3厭氧折流板反應器(ABR)生物技術

ABR工藝作為第三代新型厭氧反應器,是一種高效反應器,相對于UASB,AF厭氧處理工藝具有結構簡單、投資少、抗沖擊負荷強等諸多優點。

由于在反應器中安裝了一系列垂直的折流板,將反應器分隔成幾個串聯的反應室,每個反應室都可以看成是相對獨立的上流式厭氧污泥床(UASB),每個反應室中的水流都可以看成是完全混合的,處理過程中反應器內產生的氣體使反應器內的微生物固體在折流板形成的各個隔室內做上下運動,而整個反應器內的水流則以較慢的速度做水平流動。因此,ABR反應器的水力流態在整體上又可以看成是推流式。

ABR 反應器中,相互串聯的隔室有利于微生物種群在沿反應器長度上的不同隔室中順次實現產酸相和產甲烷相分離,從而在單個反應器中實現兩相或多相分離.這樣可以使不同類型的微生物在最適宜的條件下生長,實現較高的有機物降解能力。

采用ABR工藝處理高濃度廢水,去除率在75%~85%,但是,ABR工藝對NH3-N幾乎沒有去除效果。另外對于大水量的存在布水不均勻和短流現象。

綜合上所述并結合本設計污水的特點,考慮恒怡源環境餐廚垃圾處理采用較為成熟的厭氧生物濾池反應器(AF)生物技術作為厭氧段的反應器,為提高處理效率,減少滯留器預備通過人為加熱形式可形成高中溫厭氧。

5.4好氧生化

從上表可以看出生物膜上的微生物種類繁多,各菌種數量穩定且量大,單位反應器內的生物量可高達活性污泥法的5-20倍,因而生物膜反應器具有較高的處理能力。

好氧生化一般分為活性污泥法(包括變種的氧化溝、A2/O、SBR等)和生物膜法(包括生物接觸氧化法。生物濾池法、曝氣生物濾池法等)。

以下為幾種常用污水二級好氧處理工藝比較

項   目

氧化溝法

生物接觸氧化法

A/A/O

曝氣生物濾池法

基建投資

較小

較小

較小

運行費用

較低

抗負荷變化能力

抗水質變化能力強

抗水質變化能力強

較強

抗水質變化能力強

環境影響

噪聲小、有臭味

無噪音,無異味

無噪音,無異味

無噪音,無異味

污泥膨脹情況

有污泥膨脹   

無污泥膨脹

有污泥膨脹

無污泥膨脹

污泥回流

100%   動力大

需要

100%   動力大

不需要

能耗

較大

污泥產生

化學藥品費用

占地面積

操作管理

簡單

簡單

簡單

簡單

BOD去除率

90%以上

93%以上

90%以上

93%以上

氣溫、水溫影響

較小

較小

較大

較小

5.4.1活性污泥的厭氧、缺氧、好氧( A2/O生物技術


該工藝各反應器單元功能及工藝特征如下

1)厭氧反應器:原污水及從沉淀池排出的含磷回流污泥同步進入該反應器,其主要功能是釋放磷,同時對部分有機物進行氨化,一般溶解氧小于0.2mg/L。

2)缺氧反應器:污水經厭氧反應器進入該反應器,其首要功能是脫氮,硝態氮是通過內循環由好氧反應器送來的,循環的混合液量較大,一般為2Q(Q—原污水量)。

3)好氧反應器——曝氣池:混合液由缺氧反應器進入該反應器,其功能是多重的,去除BOD、硝化和吸收磷都是在該反應器內進行的,這三項反應都是重要的,混合液中含有NO3-N,污泥中含有過剩的磷,而污水中的BOD(或COD)則得到去除,流量為2Q的混合液從這里回流到缺氧反應器;

4)沉淀池:其功能是泥水分離,污泥的一部分回流厭氧反應器,上清液作為處理水排放。

該工藝處理效率一般能達到:BOD5和SS為90%~95%,總氮為70%以上,磷為90%左右,一般適用于要求脫氮除磷的大中型城市污水。但A2/O工藝的基建費和運行費均高于普通活性污泥法,運行管理要求高,所以對目前我國國情來說,當處理后的污水排入封閉性水體或緩流水體引起富營養化,從而影響給水水源時,才采用該工藝

但該工藝處理水只能達到國標B,對于氮磷的再次去除沒有突破性進展。同時需要在厭氧和缺氧段進行攪拌,和回流沉淀池的污泥,管理復雜、污泥產生量大造成二次污染。

5.4.2 生物接觸氧化法生物技術

生物膜法分為:MBR、BAF、接觸氧化法、滴濾池法、人工濕地法等。

隨著新型濾料的開發和配套技術的不斷完善,與活性污泥法平行發展起來的生物膜工藝技術得以快速發展,即獨立又幾乎已經結合到污水處理的各種其它工藝中,這是由于生物膜法具有諸多優點:

處理效率高、耐沖擊負荷性能好、體積小、運營管理穩定、低成本、低能耗、投資省、運營成本低、不存在活性污泥法的污泥膨脹問題、可以維持較高的污泥齡、生物相相對豐富穩定、具有較高的微生物量、水力停留時間較短、對毒性物質和沖擊負荷具有較強的抵抗性、具有一定的消化和反消化功能、可以實現封閉式運轉、解決臭味問題等。

生物膜及活性污泥出現的微生物比較

微生物種類

活性污泥法

生物膜法

微生物種類

活性污泥法

生物膜法

細菌

大量

大量

其他纖毛蟲

一般

多量

真菌

少量

多量

輪蟲

少量

多量

藻類

極少

一般

線蟲

少量

一般

鞭毛蟲

一般

多量

寡毛類

極少

一般

肉足蟲

一般

多量

其他后生動物

極少

少量

纖毛蟲緣毛類

大量

大量

昆蟲類

極少

一般

纖毛蟲吸管蟲類

少量

少量




從上表可以看出生物膜上的微生物種類繁多,各菌種數量穩定且量大,單位反應器內的生物量可高達活性污泥法的5-20倍,因而生物膜反應器具有較高的處理能力。

生物接觸氧化法幾乎和A2O有許多相似的地方,需要污泥回流,比A2/O多了填料,微生物相多且量大,因此處理能力高占地面積小。

具有投資少、能耗低、運行費用低、抗沖擊負荷能力強、出水水質穩定高效等優點。

5.4.3 新隔離型曝氣生物濾池法(NBAF)生物技術

A:定義

微生物細胞幾乎能在水環境中任何適宜的載體表面牢固的附著,并在其上生長和繁殖,由細胞內向細胞外延伸的胞外多聚物使微生物細胞形成纖維狀的纏結結構,便被稱之生物膜。

B:好氧生物膜法的原理

污水長期與填料接觸,就會在其表面形成生物膜,并逐漸成熟。固定生物膜法中,微生物附著在載體表面生長而形成膜狀,當污水流經載體表面和生物膜接觸的過程中,污水中的有機污染物被微生物吸附、穩定、最終轉化為H2O、CO2、NH3和微生物細胞物質,污水得到凈化。

C:生物膜的特點

生物膜中的微生物不像活性污泥那樣承受較強的攪拌沖擊,易于生長繁殖。生物膜是由細菌(好氧、兼性、厭氧)、真菌、藻類、原生動物、后生動物以及一些肉眼可見的蠕蟲、昆蟲和幼蟲等組成。微生物量多,處理能力大,凈化功能顯著提高。由于微生物附著生長并使生物膜具有較低的含水率,單位反應器內的生物量可高達活性污泥法的5-20倍,因而生物膜反應器具有較高的處理能力。

生物膜法都分段處理,在每段都自然形成自己獨特優勢的生物圈,這種現象對有機污染物是相當有利的。生物膜法對于進水BOD在50mg/L以下的水能很好的處理成5-10mg/L.而活性污泥對于低于60mg/L的沒有辦法處理。

D:優越性

如今國內大部分使用活性污泥法,凈水后均產生大量的污泥,這些污泥含有高濃度的有機物,極難處置,形成二次污染的污染源。污泥的產生是傳統污水處理技術難以突破的瓶頸。由于人工曝氣量大,微生物膜在完成使命死亡后自身發生氧化,因此恒怡源NBAF技術的最大特點是凈化污水時幾乎不產生有機污泥,這正是傳統凈化技術的致命軟肋

(1)NBAF曝氣生物濾池是一種新型的隔離型的高負荷浸沒式固定生物膜三相反應器,它集中了現有污水生化處理兩類方法:活性污泥法和生物膜法各自優點,并將生化反應和物理過濾(即生物降解去除BOD和固液分離去除SS)兩種處理過程合并在同一個反應器中完成。

NBAF按照水流方向分上向流和下向流,下向流曝氣生物濾池在進水的同時,采用水汽逆向的工藝路線,使介質表面形成生物膜,污水流過濾床時,污染物首先被過濾和吸附,然后同化、代謝、降解。所以NBAF曝氣生物濾池可以在降解有機物的同時,具有生物絮凝和吸附過濾的作用。而且由于生物膜附著在生物巢濾料上,活性很高,生物膜不受泥齡限值,對于污染物的降解十分有利。

隨著處理過程的進行,在濾料縫隙之間的懸浮活性污泥形成了污泥濾層,在氧化降解污水中有機物的同時,起到了進一步吸附過濾作用,從而能使有機物及懸浮物均能得到比較徹底的清除。

(2)在反應器的上部異樣菌為優勢菌種,碳污染物主要在這里被去除,而在反應器下部,自養菌如硝化菌占優勢,氨氮被硝化。在生物膜內部以及部分馬鞍球型生物巢填料縫隙之間,蓄積大量活性污泥的兼性微生物,因此在NBAF中可發生碳污染物的去除,同時硝化和反硝化的的功能。

(3)NBAF特殊的專利性馬鞍球型生物巢填料為微生物提供了最佳的生產環境,因此生物量大、濃度高,使其容積負荷增大,不僅減少了池的容積和占地(容積僅為活性污泥法的1/3-1/5),而停留時間縮短至4-8小時?;ㄍ顿Y省20-30%。

(4)填料固定床中的馬鞍球型生物巢填料具有巨大的比表面積,其上生長著各種碳化菌組成的高活性生物膜,具有氧化降解和吸附過濾水中污染物的功能(可去除污水中的有機物COD、BOD、SS、NH3-N、P等),且一般不設置二沉池。

(5)氣水相對運動,氣泡接觸面積增大,氧的利用率提高15%-20%,增加氣水與生物膜接觸面積,從而提高處理效果,降低運行費用。

(6)硝化效率高,脫氮效果好,這是常規二級處理達不到的。

(7)高質量的出水達到砂濾三級處理水質,不但可以滿足環保排放標準,而且可達到中水回用標準。NBAF對低濃度的有機廢水也有很好的處理效果,如洗澡水。

(8)馬鞍球型專利生物巢填料使用壽命20年以上,無需更換。

   (9)由于NBAF沒有污泥齡限值,長期運行將產生微生物內源消化,因此幾乎沒有污泥產生。

恒怡源NBAF與傳統處理工藝設計參數比較表

序號

工藝類型

容積負荷(kgBOD5/m3.d)

水力停留時間   (h)

備注

1

常規活性污泥法

0.3-0.8

4-8

需設二沉池

2

完全混合活性污泥法

0.6-0.8

3-6

需設二沉池

3

滴濾池

0.1-0.4

/

需設二沉池

4

NBAF隔離型曝氣生物濾池

2-4.5

1-2

不需設二沉池

5

延時曝氣法

0.15-0.25

16-30

需設二沉池

6

氧化溝

0.1-0.2

〉20

需設二沉池

從以上數據對比可知,NBAF工藝不僅在生化反應單元上有機負荷高、水力停留時間短,因而反應器體積小,占地面積少,同時不需要單獨設置二次沉淀池,其基建投資省的優勢十分明顯,這是其它任一處理工藝無法企及的

E.好氧、厭氧、兼氧生物膜一體化技術

為了保持生物膜好氧菌的活性,向生物膜提供氧氣創造好氧條件,本技術采用曝氣強制通風供氧。好氧層的厚度和污水的流量和濃度相關聯

微生物的生長繁殖使生物膜厚度增大,營養物和氧的傳遞阻力加大,使生物膜深處的營養物和氧供應不足,促使微生物內源代謝產生厭氧層。中間部分形成兼氧層。

好氧、厭氧、兼氧一體化,在親水的表層形成的好氧層吸收、氧化、分解水中的有機物。好氧、厭氧和兼氧同時形成了硝化和反硝化。因此具有脫氮的功能。

5.5 恒怡源餐廚垃圾處理工藝路線的確定

針對餐廚垃圾的水質特點,恒怡源餐廚垃圾處理設計采用工藝先進可靠、能耗低、接觸氧化及NBAF工藝處理餐廚垃圾是最生態、最經濟、最完美的處理方法。秉承經濟、高效、美觀、自然和諧的原則。

如果是大型餐廚垃圾處理系統,從經濟長遠的餐廚垃圾減量化、資源化、無害化角度考量,中高溫厭氧足夠完善,可將大部分有機物污染因子轉變沼氣而使用于其它用途。而沼渣變廢為寶經過干化后即可作為畜禽養殖私聊添加劑或有機肥使用于種植業。會先行厭氧之后好氧處理即可,不必要使用藥劑物化處理。龍崗龍城中學的餐廚垃圾及生活污水處理既為先例。當然費用相對也高許多,因為需要建設的工程基建較大,效果明顯。但從長遠角度還是可為的。

5.6恒怡源餐廚垃圾處理工藝流程

餐廚垃圾處理流程圖.png



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