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餐廚廢水處置UASB-A2/O-MBR組合工藝

文章出處:未知發表時間:2023-01-17 13:22:29

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餐廚廢水成分復雜,有機污染物及營養物質含量高。當前針對餐飲廢水處置還未惹起足夠的注重,處置手腕簡單,處置效果不理想。而餐廚廢水中的高含量有機物含有大量的能量,有效的處置會取得很高經濟效益和環境社會效益。因而,減量化、無害化和能源化處置,是完成高濃餐廚廢水處理可持續開展的必要技術手腕。

 

近年來,國際上已對餐廚廢水的管理辦法實施了大量的研討,處置工藝多集中在生物處置和強化物化處置辦法的研討。例如,英國學者采用厭氧接觸工藝處置含食用油的餐廚廢水,其BOD5去除率可達99%;日本及歐美等興旺國度采用電絮凝、厭氧MBR以及透析法等技術降解高濃餐廚廢水。目前國內餐廚廢水處置范疇也呈現了多元化開展,MBR、生物接觸氧化、生物滴濾池、厭氧消化、微電解、氣浮和高級氧化等技術均有報道。但是,單純的應用厭氧或好氧工藝很難到達理想的處置效果。采用厭氧和好氧綜合整治技術處置高濃餐廚廢水,不只可以降解高含量有機物,回收應用生物能源,而且能夠將污染物徹底礦化,有效去除廢水中的氮、磷等營養物質,提升出水水質。

 

基于此,結合國內外餐廚廢水處置案例經歷,從廢水資源化、無害化和可持續的角度動身,開發了上流式厭氧污泥床(UASB-A2/O-MBR組合工藝并實施工程研討,討論該系統對餐廚廢水處置效果以及不同污染物在各工藝段的演化過程,并實施系統穩定性剖析。研討結果可為城市高濃餐廚廢水處置,提供一種新型穩定可持續的處理計劃,并為餐廚廢水工程化處置提供自創。

 

1、工程概略

 

1.1 工藝流程

 

工程實驗安裝處置水量為22m3/d,工藝流程如圖1所示。

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餐廚廢水經由格柵井進入調理池,實施水量水質調理后經由潛水泵送入氣浮池。采用氣浮一體機去除餐廚廢水中的油類和膠體類污染物,以減輕對后續生物處置工藝的壓力。氣浮池出水經由離心泵送入UASB厭氧反響器,出水自流進入A2/O生物處置單元,最后經MBR膜別離后出水排出。

 

反響器均采用防腐碳鋼構造。UASB有效容積為22m3,水力停留時間(HRT24hA2/O安裝內裝有O型填料,總HRT52h(厭氧18h、兼性14h、好氧20h)。MBR池有效容積13m3HRT14h,采用浸沒式聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維膜,膜孔徑為0.1μmDO的質量濃度控制在34mg/LMBR出水方式為運轉7min、反沖洗1minMLSS的質量濃度控制在810g/L,混合液回流體積比為300%

 

設計出水水質到達DB44/262001規則中第二時段三級排放規范。

 

1.2 廢水與污泥接種

 

餐廚廢水由深圳市某餐廚廢棄物循環應用示范園搜集,并摻雜少量生活污水。該廢水經由調理池、氣浮除油預處置后的COD1.55.0g/LBOD50.651.0g/LNH4+-NTNTP的質量濃度分別為10031018043080180mg/L,鹽的質量濃度為1.01.2g/L

 

UASB反響器內的厭氧顆粒污泥取自江西省某生產檸檬酸企業處置廢水的厭氧消化反響器內。污泥呈黑色,球形或橢球形,粒徑為0.81.5mmTSS的質量濃度大于60g/LVSS的質量濃度47.3g/LA2/O-MBR系統接種污泥取自深圳某污水廠二沉池污泥。系統接種后,經過約45d的啟動期,表現出COD去除率趨于恒定,此時以為組合工藝啟動勝利,進入實驗階段。

 

1.3 剖析辦法

 

在實驗過程中,對水質的測定采用規范辦法測定。COD采用重鉻酸鉀法,TN含量采用過硫酸鉀消解紫外分光亮度法,NH4+-N含量采用水楊酸-次氯酸鹽法,NO2--N含量采用鹽酸萘乙二胺法,NO3--N含量采用酚二磺酸分光光度計法,TP含量采用鉬酸銨分光光度法,pHDO含量采用便攜式測定儀丈量,VFA含量采用蒸餾滴定法。

 

2、結果與討論

 

2.1 污染物去除效果

 

2.1.1 COD

 

餐廚廢水有機負荷較高,成分復雜,水質水量動搖較大。系統運轉66d,對COD去除效果見圖2

 

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由圖2可知,進水COD1.55.0g/L,動搖較大。經過組合工藝處置后,出水COD穩定在一個較低的程度,出程度均為76.7mg/L,去除率逐步穩定在90%以上,COD均勻去除率高達96.8%。該結果明顯好于國內同類研討的去除效果(86%90%)。標明UASB-A2/O-MBR組合工藝對COD的去除才能堅持在了一個較高的程度,也具有較強的抗負荷沖擊才能。實驗中,UASB沼氣產量不斷堅持在10.835.3m3/d

 

2.1.2 N

 

餐廚廢水中的氨基酸、蛋白質等有機氮在UASB中的氨化菌的作用下經過水解轉化為NH4+-N,進水所夾帶的和系統中所產生的NH4+-N主要經由A2/OMBR組合工藝被去除。圖3為組合工藝的脫氮性能。

 

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由圖3可知,系統進水NH4+-N的質量濃度在110310mg/L變化且逐步升高。剖析緣由是廢水搜集運輸過程延長,局部氨化作用造成。出水NH4+-N的質量濃度穩定在11mg/L以下,NH4+-N的均勻去除率為96.4%。隨著實驗的實施,TN的去除率逐步升高至70%左右,但出水TN含量依然維持在較高程度。形成這一結果的主要緣由是UASB耗費大量有機物,致使反硝化系統的C/N過低,沒有足夠的有機碳源為反硝化細菌提供電子供體,反硝化作用無法正常實施,NO3--N滯留在系統中無法去除,從而造成TN去除不徹底。經過增加外加有機碳源安裝,能夠提升系統的TN去除才能。

 

2.1.3 TP

 

4為組合工藝的對TP的去除。

 

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由圖4可知,進水TP的質量濃度在80180mg/L動搖,出水TP的質量濃度均勻為13mg/L,對TP的去除率維持在80%以上,最高可達96%。組合工藝對TP的去除效果良好,主要是污泥的吸附截留,生物除磷以及MBR膜別離三者共同作用的結果。

 

UASB-A2/O-MBR組合工藝對高濃餐廚廢水的處置,降低污染物排放量,出水水質優于設計請求到達DB44/262001規則的第二時段三級排放規范,減少了對周邊環境的污染,同時將污染物轉化為能源,年產沼氣約6606.5m3,約可發電12.6MW?h,取得良好的環境經濟效益.估計該餐廚廢水工程每年可削減CODTNTP分別為20.11.420.8t

 

2.2 污染物的沿程變化

 

研討各污染物含量在處置系統各工藝段的沿程變化,能夠明白各工藝段對不同污染物降解的奉獻大小,以及前后工藝之間的互相作用和影響,為日后工藝優化和運轉操作提供理論根據。

 

2.2.1 COD

 

COD的沿程變化結果如表1所示。

 

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由表1可知,經過UASB厭氧消化處置,進水中的COD急劇降落,均勻去除率到達91.5%,經過A2/O工藝進一步處置,進入MBR可生化降解的COD有限,經過膜別離作用,出水COD進一步降至78mg/L以下。

 

實驗結果標明,UASB段存蓄著大量活性較高的厭氧顆粒污泥,具有較大的比外表積和良好的沉淀性能,可以疾速截留吸附廢水中的大分子有機物,有機物在污泥床層被水解和產甲烷菌去除或者被降解為小分子有機物進入下一級處置系統,降低后續處置的有機負荷。高效的膜別離作用一方面可維持系統內較高的污泥濃度和活性;另一方面能夠截留剩余的大分子有機物,并使其在MBR中的停留時間延長便于生物降解,進而使得在A2/O中難以降解的可溶性有機物進一步被去除,最終出水中剩余的COD以溶解性難生物降解有機物為主。

 

2.2.2 NH4+-NTNTP

 

NH4+-NTNTP3種污染物含量的沿程變化見表2

 

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由表2可知,由于氨化作用,所以UASB出水NH4+-N均勻含量升高,廢水在流經A2/OMBR2個單元時NH4+-N含量分別降落了76.23%88.8%,其中A2/O工藝關于NH4+-N的去除所做的奉獻占到了組合工藝的76.23%,最終MBR工藝出水NH4+-N均勻質量濃度降至6.7mg/L。廢水在流經前端工藝時耗費了大量的有機物,造成MBR進水有機碳源含量低,同時膜別離作用延長了污泥停留時間,在這樣的環境下,異常菌的競爭優勢被削弱;生長遲緩,世代周期長的自養型硝化細菌的繁衍富集的得到了強化,從而堅持MBR較高的硝化活性。

 

TNTP均勻含量在組合工藝中均呈現逐步降落的趨向。UASB中的脫氮除磷作用主要由顆粒污泥的吸附截留含氮磷的有機物。

 

A2/O作為去除TN的主要工藝單元,經過硝化反硝化作用將NH4+-N以氮氣的方式釋放到大氣中,對脫氮的奉獻率為整個系統的77.22%。理論上,思索細胞合成,復原1gNO3--N需求2.47g甲醇(有機物),但是復原1gNO3--N所需的有機碳數量要比理論量高,實驗過程中進入A2/O的污水COD/ρ(TN)≈0.91,有機碳源嚴重缺乏,使得反硝化作用不徹底。良好的膜截留作用和同步硝化反硝化能夠解釋MBRTN含量的降低,在實踐工程中由于溶解氧擴散不平均造成反響器內部存在好氧區、缺氧區以及厭氧區,這樣就使好氧硝化作用和厭氧反硝化作用能夠在一個系統內同時發作。

 

A2/O進水中的BOD5/ρ(TP)直接影響厭氧釋磷效果,聚磷菌在厭氧段將胞外有機物合成聚β羥基丁酸(PHB),合成的PHB量越大,好氧條件下釋放的能量越大,攝取磷酸鹽越多。研討發現當BOD5/ρ(TP)高于28.5時能夠取得較好的生物除磷效果;當BOD5/ρ(TC)TC為總碳)降低時釋磷菌與反硝化細菌對碳源搶奪形成釋磷菌釋磷缺乏,從而影響了后續的好氧吸磷效果,本實驗中的A2/O進水BOD5/ρ(TP)僅為3.4,有機碳源缺乏以徹底去除廢水中的TP

 

因而經過添加適量的有機碳源能夠提升工藝脫氮除磷效果。

 

2.3 系統運轉穩定性

 

采用統計學辦法,選用進出水不同污染物的含量以及去除效率作為特征性參數對組合工藝運轉的穩定性實施剖析。通常狀況下,若其他運轉條件不變,進水污染物含量動搖會直接惹起系統處置性能的變化。

 

由表3和表4可知,進水COD變化猛烈,最大相差3360mg/L;出水CODCOD去除率相對規范差分別為20.6%1.15%,闡明該組合工藝具有良好的抗進水有機負荷動搖的性能。

 

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組合工藝關于NH4+-NTNTP的處置效率穩定性剖析結果標明,NH4+-NTP處置效率穩定性呈現類似的規律。兩者的出水質量濃度相對規范差較高,但是兩者的系統去除率相對穩定,即相對規范差較低,形成這一現象的緣由是兩者出水質量濃度的較低。綜合剖析出水NH4+-NTP質量濃度規范差和去除率相對規范差能夠更真實的反映系統去除NH4+-NTP的穩定性。系統對TN去除效果的穩定性相比于NH4+-NTP稍有遜色。

 

由此可見,系統抗污染物負荷沖擊的性能依次為COD>NH4+-N>TP>TN

 

3、結論

 

采用UASB-A2/O-MBR組合工藝對餐廚廢水的污染物具有很好的去除效果,CODNH4+-N均勻去除率能夠到達96.8%96.4%TNTP去除率分別到達70%80%以上,減少了對周邊環境的污染,取得良好的環境效益,為餐廚廢水的處置提供了一種經濟、可行的辦法。

 

不同污染物在組合工藝中的沿程變化剖析標明,UASBCOD去除奉獻率最大約為94.33%,其次分別為A2/OMBRA2/ONH4+-NTNTP的去除率奉獻最大,奉獻率分別76.23%77.22%58.05%

 

統計剖析結果標明,組合工藝抗進水基質含量動搖才能強,系統運轉穩定性高,對不同污染物的抗沖擊負荷才能由高到低依次為COD>NH4+-N>TP>TN

 


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