高浓度餐厨垃圾压榨液处理工程设计实例_张军.pdf

第 43 卷第 2 期2023年 2 月Vol.43 No.2Feb.，2023 工业水处理Industrial Water TreatmentDOI：10.19965/ki.iwt.2022-0386161高浓度餐厨垃圾压榨液处理工程设计实例张军 1，2，周凯 1，李治阳 1，2，聂永山 3（1.无锡城市职业技术学院建筑与环境工程学院，江苏无锡 214153；2.无锡环境科学与工程研究中心，江苏无锡 214153；3.北京市环境保护科学研究院，北京 100037）摘要 某餐厨垃圾压榨液废水处理项目设计处理规模为 240 m3/d。为确保项目废水达标排放，在分析餐厨垃圾压榨液原水水质的基础上，进行了工艺预选论证与组合工艺设计。设计采用隔油沉渣+混凝沉淀+气浮为前期预处理单元，利用 VABR 厌氧+二级 A/O+MBR 系统作为生化处理单元，最后利用臭氧催化氧化+混凝沉淀并联合活性炭过滤塔作为深度处理单元。项目跟踪监测运行结果表明，工艺出水 COD 为 80120 mg/L、BOD55 mg/L、NH3-N 为2236 mg/L、TN 为 3257 mg/L、TP5 mg/L、动植物油5 mg/L。组合工艺整体出水水质稳定，符合污水接管排放要求。压榨液处理的直接成本约为 32.83元/m3。该项目具有整体投资少、占地省、处理成本低等优点，可为同类项目的建设提供参考。关键词 餐厨垃圾；压榨液；工艺设计中图分类号 TU992 文献标识码 B 文章编号 1005-829X（2023）02-0161-06A design case for high concentration kitchen waste pressing liquid treatmentZHANG Jun1，2，ZHOU Kai1，LI Zhiyang1，2，NIE Yongshan3（1.College of Architectural and Environmental Engineering，Wuxi City College of Vocational Technology，Wuxi 214153，China；2.Wuxi Research Center for Environmental Science and Engineering，Wuxi 214153，China；3.Beijing Municipal Research Institute of Environmental Protection，Beijing 100037，China）Abstract：The design treatment scale of a kitchen waste pressing liquid wastewater treatment project was 240 m3/d.In order to ensure the discharge of wastewater up to the standard，based on the analysis of the raw water quality of pressing fluid，the project had carried out process pre-selection demonstration and combined process design.Oil separation sediment，coagulation sedimentation and air flotation were adopted as the preliminary pretreatment unit.VABR anaerobic and secondary A/O and MBR system were used as biochemical treatment unit.Finally，ozone catalytic oxidation，coagulation sedimentation and activated carbon filter tower were used as the advanced treatment unit.The tracking monitoring operation results of the project showed that the effluent COD was 80-120 mg/L，BOD5 was less than 5 mg/L，NH3-N was 22-36 mg/L，TN was 32-57 mg/L，TP was less than 5 mg/L and animal and vegetable oils were less than 5 mg/L，respectively.The overall effluent quality of the combined process was stable and met the requirements of sewage discharge.The direct operation cost of pressing fluid treatment was about 32.83 yuan/m3.The project had the advantages of less overall investment，less land occupation and low treatment cost，which could provide reference for the similar projects.Key words：kitchen waste；press fluid；process design江苏某市积极推行垃圾分类处理，其中分类收集的餐厨垃圾作为有机垃圾进行资源化处理，过程中会产生大量的餐厨垃圾压榨液。餐厨垃圾成分复杂1-3，产生的压榨液相比餐厨垃圾沼液而言，污染物浓度更高，处理难度更大。常规处理工艺以预处理+生化+膜法为主，而面对高浓度的水质条件，膜法工艺在长期运行中往往存在处理设备腐蚀、级间管路堵塞、膜污染严重、浓水需二次处理等问题。基金项目 江苏高校“青蓝工程”资助项目；无锡城市职业技术学院“青蓝工程”资助项目工程实例开放科学（资源服务）标识码（OSID）：工程实例工业水处理 2023-02，43（2）162本工艺项目在分析压榨液水质特点的基础上，合理选择各单元处理工艺，并进行了主体处理工艺的详细设计，尤其是深度处理单元采用了臭氧催化氧化处理工艺，确保氨氮、总氮等指标的达标排放，以期为类似项目提供借鉴。1 项目概况餐厨垃圾处理量约为 250 t/d，餐厨垃圾压榨液处理量约为 236 m3/d，压榨液设计处理规模为 240 m3/d。根据往期经验，餐厨垃圾压榨液污染组分、浓度存在典型节假日冲击，且受季节、气候变化等因素的影响。根据前期监测，餐厨垃圾压榨液调节池水质与设计出水水质见表 1，出水排放标准按污水排入城镇下水道水质标准（GB/T 319622015）执行。2 处理难点与工艺预选2.1压榨液处理难点分析（1）组分复杂多变。餐厨垃圾压榨液组分复杂多变，主因来自餐厨垃圾。餐厨垃圾包含厨余垃圾与食物垃圾，受食材种类、烹饪手法、饮食习惯等因素影响显著，产生的压榨液主要包括淀粉类、糖类、蛋白类、纤维素类、脂类和无机盐等4。餐厨垃圾压榨液中的有机物高达数百种，且包含部分芳烃类、酚类等难降解有机物，常规生化工艺难以取得较好的处理效果。（2）污染物浓度较高。由表 1可知，混合垃圾压榨液整体有机污染物浓度高，氮、磷含量高。相比常规污水，垃圾压榨液中的油脂与盐分含量也高。高浓度油脂形成的油膜对后续生化处理中的传质效率会产生较大影响，从而大大降低生化处理的整体效率。而压榨液中高浓度的氮必须依赖相对高效、稳定的生化脱氮工艺，高浓度有机物、磷、色度等的去除也是压榨液处理的一大难点。（3）有机碎屑量多。餐厨垃圾在破碎后进入压榨设备进行挤压脱水，压榨液中有机碎屑量多，易腐败分解而释放更多的溶解性有机物、氮、磷与油脂类污染物。且部分碎屑伴随泡沫呈悬浮状态，对油脂回收、污泥沉淀处理均会产生干扰，若不加以预先处理，将大大增加后续处理设备的工作负荷与处理难度。2.2工艺预选论证餐厨垃圾压榨液中有机污染物浓度高、氮磷浓度高、油脂含量大、固化物多，应先进行预处理去除浮渣与油脂，再进行后续处理。常规离心分离法设备能耗大，维护成本高；膜法分离对于未经处理的高浓度污水显然不适用；根据以往经验，控制好气浮工艺的气泡粒径，气浮+混凝法的油水分离率可达到80%以上，因此在隔油沉渣后选用气浮+混凝法进行油水分离。对于压榨液中高浓度有机物与难降解污染物，应在厌氧水解后再进行后续处理。脱氮处理中，厌氧氨氧化工艺处理效率高、耗能低，是具有可持续发展潜力的脱氮工艺；然而厌氧氨氧化菌属于化能自养菌，生长速率极低，且对底物类型、季节性温度变化等敏感性较高，在工艺启动与运行中容易失稳，且自身硝氮积累问题无法通过强化厌氧氨氧化工艺完全消除5-6，在实际应用中多受限制，故不宜用作高氮浓度压榨液的处理。调研发现，同一条件下两级 A/O 工艺的脱氮效果明显优于 A2/O 工艺；结合以往经验，两级 A/O+MBR 工艺的有机物去除率可达 95%，氨氮去除率可达 99%。对于深度处理单元，类似项目通常采用 NF+RO 工艺，而经 NF+RO 工艺处理后浓液量多，长期运行时级间管道、设备易产生腐蚀、堵塞等问题7，且浓液仍需深度催化氧化、加药、蒸发浓缩等二次处理或高成本委外处理；本项目废液中钙、氯化钠等盐分易在 RO 膜中形成盐桥而生成滤饼层，大大降低膜处理单元的工作效率。Fenton 法处理成本低，适用于处理难降解污染物，但对可能残留的氮类污染物处理效率不高；臭氧催化氧化法接触时间短、氧化效率更高。因此，深度处理单元设计采用臭氧催化氧化+混凝沉淀组合式工艺，以保障各指标的达标排放，并最大程度地降表 1餐厨垃圾压榨液进水水质与出水要求Table 1 Water quality of kitchen waste pressing liquid and requirements of designed effluent quality 项目餐厨垃圾压榨液设计出水COD/（mgL-1）1.01051.1105500BOD5/（mgL-1）51046104350SS/（mgL-1）21044104400NH3-N/（mgL-1）2 3002 80045TN/（mgL-1）2 5003 20070TP/（mgL-1）1201608动植物油/（mgL-1）1 8002 900100163工业水处理 2023-02，43（2）张军，等：高浓度餐厨垃圾压榨液处理工程设计实例低综合处理成本。3 餐厨垃圾压榨液处理工艺设计3.1整体工艺流程压榨液处理改造工艺采用预处理+两级 A/O+MBR+深度处理的组合式工艺，具体流程见图 1。原水经调节池、隔油沉渣池、混凝沉淀池、气浮池处理后，由进水池进入垂直厌氧折流板反应器（VABR），利用厌氧反应池将大分子有机物转化为小分子有机物，在去除部分有机物的同时，大大提高了压榨废液的可生化性，产生的沼气收集后焚烧处理。VABR 池出水进入两级 A/O+MBR 系统，在一级生物脱氮后增设二级反硝化池和好氧曝气池，确保氨氮与总氮的去除效果。经过两级 A/O+MBR 处理后，出水再经臭氧催化氧化+混凝沉淀处理，同时辅以活性炭过滤塔作为保安处理装置，以确保各类指标达标排放。3.2各单元处理原理与主要作用（1）预处理单元。考虑到压榨液含渣量高、油脂量大，为避免碎屑物、氮、磷产生的泡沫与浮渣，以及油脂对后续处理工艺的不利影响，预处理单元先利用隔油沉渣池对污水进行隔油沉渣处理，产生的沉渣先进入污泥储池，再进行后续处理，对含油浮渣进行提油回收；混凝沉淀+气浮处理一方面可去除压榨液中的 SS，避免因 SS累积而对后续厌氧处理反应器造成的堵塞，另一方面可有效降低总磷、