餐厨垃圾资源化过程中污水处理工艺研究

上海市澄鸿环保科技有限公司 贾成志

餐厨垃圾，顾名思义是在餐厅厨房对肉类和蔬菜等原料经过加工后产生的，其中含有大量的有机物质，有机物质中通常都含有较多的能量。如果只是把餐厨垃圾简单地集中放到垃圾填埋场中，这些能量就在不经意间被浪费了。随着当今社会的快速发展和对环境治理的高度重视，以及对能源回收利用的需求，尤其是绿色可再生能源的回收需求，垃圾处理受到了全社会各界人士的关注。合理有效地将蕴含在垃圾中的能源，通过相关技术把它们重新利用起来，一定会满足这种能源需求[2]。

我国的餐厨垃圾处理主要有三种工艺路线，主要包括定点填埋、集中焚烧和再生资源化三类[3]。再生资源化处理的工艺手段是当前这个行业的一个理想选择。需要处理的垃圾在指定地方进行填埋处理，经过一段时间就会腐烂和发酵。垃圾发酵产生的填埋沼气和渗滤液会对周边环境进行又一次污染、采用集中焚烧处理垃圾的办法，通过先进的吸收技术将大部分二氧化碳回收利用，同时还能通过综合处理手段将生物柴油提炼出来，进一步降低了碳源的排放。

餐厨垃圾处理项目中，垃圾处理站建成后要具备完善的生态体系，并将餐厨垃圾进行转移运送、分类筛选、分解破碎、挤压榨取、油水分离、污水深度处理、固体残渣处理、臭气去除，从而对垃圾资源实现最大化回收和再利用。本文就餐厨垃圾在资源化过程中产生的污水进行深度处理的工艺手段作具体的介绍和分析。

一、工艺过程描述

根据对物料特性和污染物的分析，高效可靠的处理工艺对于整个处理系统的稳定运行是至关重要的。转移运送、垃圾存储、分类筛选、分解破碎、挤压榨取、臭气去除等是餐厨垃圾主要的预处理系统，整个预处理单元规划在一个密闭空间内，防止恶臭气体泄露而污染大气环境，密闭空间内设有负压收集除臭系统，可以对恶臭气体进行有效处理。

油水分离系统、污水深度处理系统、过滤残渣处理系统是餐厨垃圾终极处理的三大系统单元。我司选用的最新研发的餐厨垃圾处理设备—生化机，通过高温发酵进行处理可以杀灭餐厨垃圾中的大部分的有害细菌。一体机的耗电量与目前国内外同类产品相比降低了50%以上，大大降低了设备运行费用，设备的能耗是同行中最低的。我司研发的机器处理时间比较短，最短处置时间可以有效控制在五个小时以内。设备的固态产物中没有有害微生物、没有异臭味道，整个终端处理单元规划在密闭空间内，防止恶臭气体泄露污染大气环境。

（一）油水分离系统

经压榨后的餐厨垃圾滤液含有油脂和污水，进入油水分离系统（我司专利技术的核心部分），分离出的油脂通常含水率为20%～25%，根据对油脂分离效果的要求（油中含水率≤5%），该装置通过合理的工艺设计，把重力分离强化、粗粒化、吸附聚结等三大工艺进行组合优化，进而在无能耗的前提下连续自动分离。水体中的油颗粒集中在集油区（停留时间大约为一个小时），聚集下来的油可以设置一定的时间进行排放清理，经过油水分离设备分离出来的油脂可以收集外售或者用作其他用途。

（二）污水处理系统

经过油水分离系统后产生的污水，将进行集中收集储存，并通过水泵输送到后续污水处理系统，进行深度处理。

1.进出水水质（见表1）

表1 废水处理站进水水质指标

本文按照餐厨垃圾废水产生量每天5吨进行设计分析。

业主废水主要来源于餐厨垃圾产生的高浓度有机废水，该废水产生量为每天5吨。根据废水进水水质可知，废水COD高峰值为80000mg/L,根据我们的经验，可以估算出废水中有机物含量至少在几万mg/L以上。甚至可能达到十几万mg/L以上；其中，N%（氮的含量）有可能达到几千ppm；P%（磷的含量）有可能达到几百ppm；SS（固体悬浮物）也有可能在5%上下。从水质表分析发现难降解物质较少、可生化性较好，采用生物处理工艺比较适合。结合废水的特点及处理程度，推荐气浮处理后采用厌氧处理工艺[5]，在氧气不够充分的环境（厌氧环境）中，厌氧性细菌（只能在小于8%氧气的状态下生长的细菌，比如蛋白水解酶等）通过长链的高分子有机物作为碳营养源，经过水解反应、酸化技术、厌氧消化产乙酸（CH3COOH）、甲烷（CH4）化反应四个阶段，最终实现了对水中的中小有机碳水化合物降解，并达到了长链高分子有机化合物断链分解的目标，为后续的好氧处理打下了良好的基础。废水经过厌氧（A）处理后，含有高分子碳水有机化合物中的长链被打断，而分解成由小分子组成的碳水有机化合物，形成这种都是小分子碳水化合物的环境条件就非常适合后续的膜生物处理（MBR）工艺。因此，好氧膜生物处理技术可以选择作为后续的处理手段，基于这类有机废水的处理特点，本系统将优先考虑选用厌氧折流板反应技术进行预先处理手段。该厌氧工艺具有以下几个优势：（1）结构相对简单；（2）处理效率较高；（3）处理出水水质较好；（4）系统运行稳定性可靠性、较强。

厌氧系统处理过的污水经收集后，再经过水泵输送到我司自主研发的一体化设备，设计处理量为5吨/天。该一体化设备采用气浮加药+兼氧-好氧(AO)技术+膜生物反应器（MBR）技术的工艺路线进行处理。采用膜生物（MBR）处理工艺可以同时去除生化需氧量（BOD5）、化学需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）及固体悬浮物（SS）。由此，生活类污水和其他相似的工业有机污水均可以采用该设备进行统一处理，处理后的排水水质均能达到国家污水排放标准，处理效果基本超出客户的期望值。另外，该设备的日常运维管理也非常方便，基本无需特殊保养。

我司设计的一体化污水设备，不仅对污水中的含碳有机物去除效果好，而且对水中总氮的去除率也能达到90%以上，这样的处理效果相当令人满意。综上，该一体化污水处理系统具有以下两个优势：

a.操作简单，维修方便；

b.设计使用寿命长，设备整体考虑为终生使用。

整套系统主要由以下几个部分组成：气浮设备、厌氧池(A)、缺氧池(A)、好氧池（O）、膜生物反应池(MBR)、清水池等。主要设备为钢结构，均由我公司自行研发设计、加工生产、现场安装及运行调试。

2.工艺流程图

见图1

图1 工艺流程图

3.工艺流程说明

（1）经过油水分离的废水从调节池泵提进气浮设备，去除部分悬浮物和有机物后出水进入厌氧池，系统运行过程中不断有污泥产生，所以需要定期排入污泥桶。

（2）在厌氧池中，污水中的有机物被厌氧细菌分解、代谢、消化，使得污水中的有机物含量大幅减少，同时污水的可生化性得到了很大的提高，为后续的耗氧处理工艺打下了良好的基础。

（3）厌氧池的出水进入兼氧—好氧—膜生物反应器（AO-MBR），在缺氧反硝化工艺段，反硝化率可以达到70%以上，水中的化学耗氧量（COD）将被大量去除。厌氧池的出水接着被输送进入好氧工艺段，即膜生物反应（MBR）工段，好氧段内有很多生物填料，这些填料主要是提供微生物生长发展的空间，同时还配置一台鼓风机，曝气为微生物提供足够的氧气。在整个膜生物反应过程中，微生物不断吸收污水中的有机物质，并逐渐形成了絮状物体，经过一段时间，絮体成熟后会自动脱落到池底，从而达到去除COD的效果。

AO池后进入MBR反应器，可以有效调节活性污泥的性状，使之硝化反硝化菌都得到最佳的生长环境，使得其处理能力大大提高。

（4）为了保证最终产水的水质能够达标外排，膜生物反应（MBR）工艺单元的出水再传输进入深度处理系统。

（5）本项目在生产过程中污水处理设备将产生污泥，排入污泥桶，定期外运处理。

餐厨废水通过上述量身定制的组合工艺的处理后的污水，它的最终出水的水质情况达到甚至高于国家污水排放标准中的一级A类的标准，达标排放毫无顾虑。

二、部分安装图片

见图2。

图2 安装图

三、结论

餐厨垃圾的资源化处理是可以通过优化转移运送、分类筛选、分解破碎、挤压榨取、油水分离、污水深度处理、固体残渣处理、恶臭去除等主要技术工艺路线，实现对资源的最大化回收利用。其中，污水处理采用气浮加药，加上两段缺氧工艺（A2O）与膜生物反应工艺（MBR）结合的方法进行处理，系统的最终处理出水水质可达到国家一级A类标准，可以直接排放。