CN110668633A - 一种餐厨垃圾分选废水处理系统与工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种餐厨垃圾分选废水处理系统与工艺，餐厨垃圾分选废水处理系统包括调节池、预处理系统、UASB反应器、缺氧池、好氧池、MBR系统、NF系统、污泥浓缩池及污泥脱水系统；所述餐厨垃圾分选废水处理工艺为预处理+UASB+反硝化+消化+MBR+NF组合工艺。本申请采用高负荷的UASB反应器替代CSTR反应器，节省投资和占地面积。餐厨垃圾分选过程中产生的固相不与废水混合，直接焚烧或填埋，减少了废水中的有害物质，减轻了后续处理系统的负荷，进一步节省了运行成本和投资成本，对于和生活垃圾焚烧厂共建的餐厨垃圾处理中心，投资优势和运行优势更明显。
Description
技术领域
本发明涉及污水废水处理领域，尤其是涉及一种餐厨垃圾分选废水处理系统与工艺。
背景技术
餐厨垃圾分选废水是餐厨垃圾在进行滤水、分拣、破碎、制浆、三相分离等预处理的过程中产生的废水，具有有机物、氨氮，总氮，总磷，悬浮物含量高，水质波动大，成分复杂及大分子污染物含量多的特点。目前国内外对于餐厨垃圾分选废水的处理大多采用组合工艺进行处理，常见的组合工艺为“厌氧+好氧+高级氧化”组合工艺。
其中的厌氧工艺段，目前采用完全混合式厌氧反应器(CSTR),工程中将餐厨垃圾分选过程中产生的可生化的有机固相垃圾和废水混合，一起进入CSTR系统进行厌氧发酵，厌氧出水成分复杂，要想保证最终出水达标，需要采用芬顿法等高级氧化工艺进行深度处理。目前的工艺有如下缺点：
(1)CSTR和其它厌氧工艺如UASB相比，存在容积负荷低、占地面积大，投资成本高的问题。
(2)将餐厨垃圾分选过程中产生的可生化的有机固相垃圾和废水混合，一起进入CSTR系统进行厌氧发酵，会增加废水中的有机物负荷和停留时间，进而增加投资成本和占地面积。
(3)有机固相垃圾会造成厌氧出水的水质更加复杂，给后续处理增加难度，需要借助芬顿高级氧化来进行深度处理，增加了运行成本和处理流程。
因此，寻找一种经济高效的餐厨垃圾分选废水处理工艺组合具有重要的意义。
例如专利号为201910158902.0，专利名称为一种餐厨垃圾联合农村生活污水处理的装置和方法，其包括：蓄水箱、AAO系统、二沉池、发酵罐、发酵混合液回流系统、二级出水引流系统以及污泥引流系统，所述蓄水箱与所述AAO系统连通，所述AAO系统与所述二沉池连通；所述二沉池设置有出水口，用于将所述二沉池中的二级出水排出；所述发酵罐中设置有餐厨垃圾预处理罐，用于对餐厨垃圾进行预处理，并将预处理后的餐厨垃圾释放到所述发酵罐中的发酵混合液中进行发酵。其未对餐厨垃圾进行预处理，由于餐厨垃圾分选后的废水含有非常高的SS和有机物，直接进行AAO处理存在非常大的压力，而AAO工艺本身的脱氮除磷效果存在上限，很难提高，并且对于活性污泥的成长性较差，不适用高SS和有机物含量的废水。发明内容
本发明所要解决的问题是，针对上述现有技术中的缺点，提出创新方案，尤其是一种经济高效的餐厨垃圾分选废水处理工艺组合。
为解决上述问题，本发明采用的方案如下：一种餐厨垃圾分选废水处理系统与工艺，其特征在于，餐厨垃圾分选废水处理系统包括调节池、预处理系统、上流式厌氧污泥床(UASB)反应器、缺氧池、好氧池、膜生物反应器(MBR)系统、纳虑(NF)系统、污泥浓缩池及污泥脱水系统；所述餐厨垃圾分选废水处理工艺为“预处理+上流式厌氧污泥床(UASB)+反硝化+消化+膜生物反应器(MBR)+纳虑(NF)”组合工艺，具体包括如下操作步骤：
(1)餐厨垃圾经过预处理产生的废水进入调节池，通过曝气进行均质混合，然后提升进入预处理系统进行预处理，分选产生的固相物质送去填埋或者焚烧，不与废水混合；
(2)将调节后的废水输送至UASB反应器内，通过底部布水系统均匀分配，同时通过回流泵进行内回流搅拌，使反应器内部泥水混合液具有一定的上升流速，保证传质速率；通过UASB反应器中厌氧微生物的作用，去除废水中的大部分有机物，同时将有机氮转化为氨氮，用于后续消化和反硝化反应；
(3)将UASB反应器出水依次进入缺氧池和好氧池，在缺氧池和好氧池之间设置回流管线，进行消化和反硝化脱氮反应，并且同时去除废水中的有机物；
(4)好氧池出水进入MBR系统，通过膜进行过滤，去除污染物，同时进行泥水分离；
(5)MBR系统出水进入纳虑系统，通过比MBR系统内的膜更小孔径的膜进行过滤，去除水中的污染物，保证出水达标排放；
(6)将UASB反应器、缺氧池和好氧池产生的剩余污泥通过污泥泵排入污泥浓缩池，污泥浓缩后进入污泥脱水系统进行污泥脱水处理；污泥脱水系统产生的废水进入前端的调节池，产生的脱水污泥进行填埋或者焚烧。
进一步，根据上述设计方案所述餐厨垃圾分选废水处理系统与工艺，其特征在于，所述调节池底部设有微孔曝气搅拌装置，废水在调节池停留时间为12～48小时；经调节后的废水满足水质指标：COD为6万～12万mg/L、SS为2万～4万mg/L，氨氮为200～600mg/L，总氮为1000～2000mg/L。
进一步，根据上述设计方案所述餐厨垃圾分选废水处理系统与工艺，其特征在于，所述预处理系统包括混凝、絮凝和离心；所述餐厨垃圾分选废水依次进行混凝、絮凝和离心处理，用于去除废水中的SS及油脂，使之满足UASB反应器的进水要求。
进一步，根据上述设计方案所述餐厨垃圾分选废水处理系统与工艺，其特征在于，所述UASB反应器为立式圆桶型结构，其上设有甲烷收集和净化装置；所述UASB反应器设有保温系统，用于维持UASB反应器内温度在35～40℃；所述UASB反应器设有排泥口，所述排泥口通过厌氧池排泥泵与污泥浓缩池连接，定期排泥。
进一步，根据上述设计方案所述餐厨垃圾分选废水处理系统与工艺，其特征在于，所述UASB反应器进水PH维持在3.5～4.5之间；启动阶段调节回流比，即回流水量和进水量比值为10～20，达到设计负荷后调节回流水量和进水量比值为5～15；所述UASB反应器体积负荷为8～15kg COD/(m3·d)。
进一步，根据上述设计方案所述餐厨垃圾分选废水处理系统与工艺，其特征在于，所述好氧池配备有射流曝气装置和鼓风机；所述射流曝气装置和鼓风机用于控制好氧池溶解氧含量在2～4mg/L范围内。
进一步，根据上述设计方案所述餐厨垃圾分选废水处理系统与工艺，其特征在于，所述缺氧池、好氧池及MBR系统的污泥浓度为8000～15000mg/L。
进一步，根据上述设计方案所述餐厨垃圾分选废水处理系统与工艺，其特征在于，所述MBR系统为外置式，设置有污泥回流口和排泥口，污泥回流口通过污泥回流泵和反硝化池连接；排泥口通过排泥泵与污泥浓缩池连接，定期排泥。
本发明的技术效果如下：
(1)提供了一种新型的处理餐厨垃圾分选废水的组合处理工艺，工艺路线优化，路线清晰简洁；
(2)采用高负荷的UASB反应器替代原有的CSTR反应器，体积负荷提升了2～3倍，大大节省了投资成本和占地面积；同时UASB反应器替代原有的CSTR反应器后，餐厨垃圾分选过程中产生的固相不与废水混合，直接焚烧或填埋，减少了废水中的氨氮、总氮及总磷等污染物的浓度，减轻了后续处理系统的负荷，进一步节省了运行成本和投资成本；对于和生活垃圾焚烧厂共建的餐厨垃圾处理中心来讲，垃圾分选过程的固相物质可以直接进焚烧炉焚烧发电，本发明所述工艺的投资优势和运行优势会更加明显。
(3)将A/O工艺和外置式MBR联用，由于膜对游离菌体具有截留作用，可使生化池内污泥浓度提高至传统生活系统的3～5倍，且活性污泥中的微生物包括好氧菌、厌氧菌、硝化菌、反硝化菌、脱磷菌等细菌大于中孔纤维膜的膜孔径，全部可以被滤膜截留，有利于那些因增殖缓慢，易在流失的微生物(如硝化菌和厌氧菌)的积累，可以有效提高对氮、磷的去除；同时膜也可以截留大分子的游离态的有机物(如蛋白质、淀粉、沉淀性磷化物)，延长它们在水中的停留时间，增加其在生物反应器内降解的机会，提高污染物去除率。
(4)外置式MBR超滤膜表面的错流设计，与由浸没式膜组件组成的MBR相比，外置式膜组件的错流速度更高，在较大的污泥浓度下运行时，仍然可以有较高的膜处理通量。因此，将A/O工艺和外置式MBR连用，可使生化池内污泥浓度提高至传统生活系统的3～5倍，提高了系统的处理能力，且不需生化沉淀池，大大减少了占地面积和土建投资，其土建占地约为传统工艺的1/3-1/2。
附图说明
图1为系统流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图所示，一种餐厨垃圾分选废水处理系统与工艺，该工艺组合工艺；组合工艺包括调节池1、预处理系统2、UASB反应器3、缺氧池4、好氧池5、MBR系统6、NF系统7、污泥浓缩池8、及污泥脱水系统9。
该工艺包括以下操作步骤：
(1)餐厨垃圾预处理产生的废水进入调节池1，废水在调节池停留时间为12～48小时；经调节后的废水水质指标：COD为10.0万mg/L、SS为3.0万mg/L，氨氮为450mg/L，总氮为1800mg/L；分选产生的固相物质送去填埋或者焚烧，不与废水混合；
(2)调节池废水由提升泵输送进入预处理系统2，经过混凝、絮凝和离心，去除绝大部分SS和油脂；
(3)经预处理后的废水由进水输送泵送入UASB反应器3，通过UASB反应器3底部布水系统均匀分配，同时通过回流泵进行内回流搅拌，使反应器内部泥水混合液具有一定的上升流速，保证传质速率；通过UASB反应器3中厌氧微生物的作用，可去除废水中的大部分有机物，同时将还可以将有机氮转化为氨氮，有利于后续消化和反硝化反应的进行；
(3)UASB反应器3出水依次进入缺氧池4和好氧池5，在缺氧池4和好氧池5之间设置回流管线，进行消化和反硝化脱氮反应，同时去除废水中的有机物；UASB反应器3配备保温系统，稳定维持在35±2℃，所述UASB反应器3与设置排泥口，排泥口通过UASB反应器3排泥泵与污泥浓缩池连8接，定期排泥；UASB反应器3进水PH维持在3.5～4.5之间，启动阶段采用较大的回流比，回流水量和进水量比值为13，达到设计负荷后回流水量和进水量比值为10，所述UASB反应器3体积负荷为10.0kg COD/(m3·d)；
(4)好氧池5出水进入MBR系统6，通过膜的过滤作用进一步去除污染物，同时进行泥水分离；好氧池5溶解氧控制在3.0±1.0mg/L范围内；
(5)MBR系统6出水进入纳虑系统7，通过更小孔径的膜过滤作用，去除水中的小分子污染物，保证出水达标排放；MBR系统6为外置式，设置有污泥回流口和排泥口，污泥回流口通过污泥回流泵和缺氧池4连接；排泥口通过排泥泵与污泥浓缩池8连接，定期排泥；
(6)UASB反应器3、缺氧池4和好氧池5产生的剩余污泥通过污泥泵排入污泥浓缩池8，浓缩后进入污泥脱水系统9进行处理；污泥脱水系统9产生的废水进入前端调节池1，产生的脱水污泥进行填埋或者焚烧。
对比专利号为201910158902.0，专利名称为一种餐厨垃圾联合农村生活污水处理的装置和方法的现有技术，其将餐厨垃圾和生活污水混合处理，在不经过曝气处理的前提下直接进行AAO厌氧-缺氧-好氧法处理，而AAO法适用于二级处理或者三级处理，而不适用于一级处理，并且AAO法的脱氮除磷效果存在上限，即其效率不高，而如果其直接用于处理含有非常高的SS和有机物的餐厨垃圾废水时很容易超负荷运行，进而导致处理周期变长，出水水质超标。该篇专利文献中给出的出水指标虽然符合出水标准，申请人没有做相关的实验因此暂定其数据可信，但是由于其工艺流程表现出的紊乱性，可以看出其处理时长即污水在池内停留时间将会非常长，那么为了提高效率，只能增大基础设备的投入和建设，从而增加用地，增加成本。
例如专利号为CN201521130853.3专利名称为一种餐厨垃圾的渗滤液处理系统的专利文献，其包括集水池、隔油调节池、水解酸化池、生化处理单元、膜生物反应器(MBR)、纳滤设备(NF设备)、反渗透设备(RO设备)和清水池；集水池的出水口通过水泵和管道连接至隔油调节池的入水口，隔油调节池的出水口通过水泵和管道连接至水解酸化池的入水口，水解酸化池的出水口通过水泵和管道连接至生化处理单元的入水口，生化处理单元的出水口通过管道连接至膜生物反应器的入水口，膜生物反应器的出水口通过管道连接至纳滤设备的入水口，纳滤设备的出水口通过管道连接至反渗透设备的入水口，反渗透设备的出水口通过管道连接至清水池。其采用了水解酸化池作为前置的预处理工艺，然后再进行生化处理(厌氧和好氧处理)，而本申请采用的是预处理调节池和UASB工艺作为厌氧和好氧处理的前置处理，对比发现水解酸化处理所需成本较高，酸化则是一类典型的发酵过程。这一阶段的基本持征是微生物的代谢产物主要为各种有机酸(如乙酸、丙酸、下酸等)。水解菌实际上是一种具有水解能力的发酵细菌，水解是耗能过程，发酵细菌付出能量进行水解的目的，是为了取得能进行发酵的水镕性基质，并通过胞内的生化反应取得能源，同时排除代谢产物(厌氧条件下主要为各种有机酸)，作为UASB反应器的改进型，水解酸化池适用于处理低浓度的城市污水，而对于餐厨垃圾分选废水来说明显不合适，因为餐厨垃圾分选废水属于高浓度的废水，属于需要区别对待的典型，反观本申请的技术方案，采用预处理调节池+UASB反应器作为厌氧、好氧反应的前置处理程序，不仅能够有效的去除污水中的SS，还能为后续的厌氧、好氧反应做好准备，UASB反应器相比于水解酸化池具有负荷能力非常大，适用于高浓度有机废水的处理的特点。
Claims (8)
1.一种餐厨垃圾分选废水处理系统与工艺，其特征在于，餐厨垃圾分选废水处理系统包括调节池、UASB反应器、缺氧池、好氧池、MBR系统、NF系统、污泥浓缩池及污泥脱水系统；所述餐厨垃圾分选废水处理工艺为预处理+UASB+反硝化+消化+MBR+NF组合工艺，具体包括如下操作步骤：
(1)餐厨垃圾经过预处理产生的废水进入调节池，通过曝气进行均质混合，然后提升进入预处理系统进行预处理，餐厨垃圾分选产生的固相物质送去填埋或者焚烧，不与废水混合；
(2)将预处理后的废水输送至UASB反应器内，通过底部布水系统均匀分配，同时通过回流泵进行内回流搅拌，使反应器内部泥水混合液具有一定的上升流速，保证传质速率；通过UASB反应器中厌氧微生物的作用，去除废水中的大部分有机物，同时将有机氮转化为氨氮，用于后续消化和反硝化反应；
(3)将UASB反应器出水依次进入缺氧池和好氧池，在缺氧池和好氧池之间设置回流管线，进行反消化和硝化脱氮反应，并且同时去除废水中的有机物；
(4)好氧池出水进入MBR系统，通过膜进行过滤，去除污染物，同时进行泥水分离；
(5)MBR系统出水进入纳虑系统，通过比MBR系统内的膜更小孔径的膜进行过滤，去除水中的污染物，保证出水达标排放；
(6)将UASB反应器、缺氧池和好氧池产生的剩余污泥通过污泥泵排入污泥浓缩池，污泥浓缩后进入污泥脱水系统进行污泥脱水处理；污泥脱水系统产生的废水进入前端的调节池，产生的脱水污泥进行填埋或者焚烧。
2.根据权利要求1所述餐厨垃圾分选废水处理系统与工艺，其特征在于，所述调节池底部设有曝气搅拌装置，废水在调节池停留时间为12～48小时；经调节后的废水满足水质指标：COD为6万～12万mg/L、SS为2万～4万mg/L，氨氮为200～600mg/L，总氮为1000～2000mg/L。
3.根据权利要求1所述餐厨垃圾分选废水处理系统与工艺，其特征在于，所述预处理系统包括混凝、絮凝和离心；所述餐厨垃圾分选废水依次进行混凝、絮凝和离心处理，用于去除废水中的SS及油脂，使之满足UASB反应器的进水要求。
4.根据权利要求1所述餐厨垃圾分选废水处理系统与工艺，其特征在于，所述UASB反应器为立式圆桶型结构，其上设有甲烷收集和净化装置；所述UASB反应器设有保温系统，用于维持UASB反应器内温度在35～40℃；所述UASB反应器设有排泥口，所述排泥口通过厌氧池排泥泵与污泥浓缩池连接，定期排泥。
5.根据权利要求1所述餐厨垃圾分选废水处理系统与工艺，其特征在于，所述UASB反应器进水PH维持在3.5～4.5之间；启动阶段调节回流比，即回流水量和进水量比值为10～20，达到设计负荷后调节回流水量和进水量比值为5～15；所述UASB反应器体积负荷为8～15kgCOD/(m3·d)。
6.根据权利要求1所述餐厨垃圾分选废水处理系统与工艺，其特征在于，所述好氧池配备有射流曝气装置和鼓风机；所述射流曝气装置和鼓风机用于控制好氧池溶解氧含量在2～4mg/L范围内。
7.根据权利要求1所述餐厨垃圾分选废水处理系统与工艺，其特征在于，所述缺氧池、好氧池及MBR系统的污泥浓度为8000～15000mg/L。
8.根据权利要求1所述餐厨垃圾分选废水处理系统与工艺，其特征在于，所述MBR系统为外置式，设置有污泥回流口和排泥口，污泥回流口通过污泥回流泵和反硝化池连接；排泥口通过排泥泵与污泥浓缩池连接，定期排泥。
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