申请日2020.12.11
公开（公告）日2021.04.09
IPC分类号C02F9/14; C02F101/16; C02F101/30
摘要
本发明涉及污水处理技术领域，具体公开一种餐厨垃圾污水处理系统及方法。所述餐厨垃圾污水处理系统，包括依次相连的第一电解池、沉降离心池、SBR反应器、调节池、第二电解池、气浮池、一级ABR反应池、生物接触氧化池、二沉池、二级ABR反应池、MBR膜生物反应器、保安过滤器及纳滤装置；所述SBR反应器还分别与所述二级ABR厌氧反应池和所述MBR膜生物反应器相连；所述MBR膜生物反应器还与所述二级ABR反应池相连。本发明提供的餐厨垃圾污水处理系统，结构合理、可靠高效、适应性强且成本低、能耗小，能够高效、稳定地处理水质复杂、水质波动大且污染物浓度极高的餐厨垃圾污水。
权利要求书
1.一种餐厨垃圾污水处理系统，其特征在于：包括依次相连的第一电解池、沉降离心池、SBR反应器、调节池、第二电解池、气浮池、一级ABR反应池、生物接触氧化池、二沉池、二级ABR反应池、MBR膜生物反应器、保安过滤器及纳滤装置；
所述第一电解池设有污水入口，用于与餐厨垃圾污水管道连接；
所述SBR反应器还分别与所述二级ABR厌氧反应池和所述MBR膜生物反应器相连；所述MBR膜生物反应器还与所述二级ABR反应池相连；所述SBR反应器与所述MBR膜生物反应器内部均设有COD检测装置和氨氮检测装置；
所述调节池、第一电解池、第二电解池、SBR反应器、生物接触氧化池及MBR膜生物反应器内均设有曝气器；所述SBR反应器、生物接触氧化池及MBR膜生物反应器的曝气器分别经第一热交换器与风机连接，所述第一热交换器用于调节送入曝气器内的气体的温度，避免污水温度的波动；
所述SBR反应器与第二热交换器连通，用于调节SBR反应器内污水的温度；所述SBR反应器内部还设有温度检测器和pH检测器，用于分别检测污水的温度和pH。
2.如权利要求1所述的餐厨垃圾污水处理系统，其特征在于：所述第一电解池和第二电解池内均设有Fe-C填料，所述一级ABR反应池及二级ABR反应池内均设有厌氧微生物填料；所述生物接触氧化池内装有生物填料。
3.如权利要求2所述的餐厨垃圾污水处理系统，其特征在于：所述沉降离心池、第一电解池、第二电解池及气浮池均设有加药装置；所述加药装置均包括储药桶、搅拌器和计量泵；所述沉降离心池的加药装置包括PAC加药装置、PAM加药装置、PFS加药装置和FeCl3加药装置，所述第一电解池、第二电解池的加药装置为HCl加药装置；所述气浮池的加药装置为PAM加药装置。
4.如权利要求1至3任一项所述的餐厨垃圾污水处理系统，其特征在于：所述沉降离心池内设有COD检测装置和氨氮检测装置。
5.如权利要求4所述的餐厨垃圾污水处理系统，其特征在于：所述SBR反应器设有若干组；若干组所述SBR反应器彼此之间、若干组所述SBR反应器与所述沉降离心池之间以及若干组所述SBR反应器与所述调节池之间均通过装有电磁阀的管路连接。
6.如权利要求5所述的餐厨垃圾污水处理系统，其特征在于：还包括控制器，所述控制器分别与所述沉降离心池内的COD检测装置和氨氮检测装置连接，还分别与若干组所述SBR反应器彼此之间、若干组所述SBR反应器与所述沉降离心池之间以及若干组所述SBR反应器与所述调节池之间管路上的电磁阀连接，所述控制器用于根据COD检测装置和氨氮检测装置输送的信号来控制电磁阀的开闭，使若干组所述SBR反应器完成串并联转换。
7.如权利要求1所述的餐厨垃圾污水处理系统，其特征在于：还包括污泥池；
所述沉降离心池、二沉池、一级ABR反应池、二级ABR反应池和气浮池均与所述污泥池相连，用于将产生的污泥和浮渣输送至污泥池。
8.一种餐厨垃圾污水处理方法，利用权利要求1至7任一项所述的餐厨垃圾污水处理系统，其特征在于：包括以下步骤：
将餐厨垃圾污水进行电解处理、絮凝沉降离心处理后，采用分段进水工艺，送入SBR反应器中反应，利用第一热交换器和第二热交换器调节污水温度，反应结束后检测COD和氨氮含量；
若COD和/或氨氮含量在第一预设范围内，经SBR反应器处理后的污水送至调节池进行水质调节，再依次进行二次电解处理、气浮分离、一级ABR厌氧反应、生物接触氧化、二次沉淀、二级ABR厌氧反应及MBR净化后，经保安过滤及纳滤处理后外排；
若COD和/或氨氮含量在第二预设范围内，将经SBR反应器处理后的污水依次进行二级ABR厌氧反应及MBR净化后，经保安过滤及纳滤处理后外排；
若COD和/或氨氮含量在第三预设范围内，将经SBR反应器处理后的污水进行MBR净化后，经保安过滤及纳滤处理后外排。
9.如权利要求8所述的餐厨垃圾污水处理方法，其特征在于：所述SBR反应器中反应温度为33～39℃；污水在SBR反应器内的处理时间为6.5～7.5d；曝气时间间隔为6～7.5h，每次曝气时间为3～4h。
10.如权利要求8所述的餐厨垃圾污水处理方法，其特征在于：所述第一预设范围中COD含量为2000-4000mg/L，氨氮含量为200-500mg/L；第二预设范围中COD含量为1000-2000mg/L，氨氮含量为80～200mg/L；第三预设范围中COD含量＜1000mg/L，氨氮含量为＜80mg/L。
说明书
一种餐厨垃圾污水处理系统及方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种餐厨垃圾污水处理系统及方法。
背景技术
随着我国城市化建设的不断发展，餐厨垃圾的量与日俱增，在餐厨垃圾处理的过程中，产生的餐厨垃圾污水对环境有着较大的危害。餐厨垃圾污水主要是指餐厨垃圾资源化后剩余的废液，其特点是含有大量氮、磷等营养元素和水解酶、氨基酸、有机酸、腐殖酸、赤霉素等微量元素；有机物浓度高并有恶臭味；可生化性差；氨氮浓度高，氨氮浓度约占总氮的85％-90％。餐厨垃圾污水中的化学需氧量(COD)高达8000-10000mg/L，氨氮浓度高约2500mg/L，若将未经处理的餐厨垃圾污水直接排入环境会导致水体富营养化，造成环境污染；若采用远距离输送处理，则建设单位难以承受它的高耗能和高成本。
目前，国内外研究的餐厨垃圾污水处理技术可分为资源化和无害化两类。资源化处理技术以资源利用为目的，主要通过浓缩餐厨垃圾污水制造复合沼液肥作为农业化肥，或有机饲料蓄养牲畜，但此类沼液差异较大，组成复杂，且对土壤、作物和生物的作用效果仍不明确，限制了沼液肥的使用，因此，餐厨垃圾污水的资源化处理技术还需进一步研究；无害化处理技术以达标排放为目的，包括自然生态处理技术和生化处理技术，该技术是目前处理餐厨垃圾污水行之有效的技术。
尽管生化处理技术处理餐厨垃圾污水效果较好且经济，但由于餐厨垃圾污水中仍可能含有一些残留的未彻底分离出的油脂，在生物处理工艺中，这部分油脂可能仍会包裹在微生物的表面影响工艺的稳定运行，如在厌氧工艺中可能会引起厌氧污泥的上浮流出反应器而使得反应器内没有足够多的污泥量来降解进水中的高浓度有机物；而在好氧工艺中，则可能导致有机物很难穿透到好氧污泥絮体的内部，影响去除效果，出水水质也会变差。此外，餐厨垃圾污水水质复杂，水质波动大，污染物浓度极高，出水指标COD、SS等居高不下，使得生物处理系统难以高效、稳定地运行，进而影响污水处理效果。
发明内容
针对现有污水处理系统难以高效、稳定的处理水质复杂，水质波动大，污染物浓度极高的餐厨垃圾污水的问题，本发明提供一种餐厨垃圾污水处理系统及方法。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
一种餐厨垃圾污水处理系统，包括依次相连的第一电解池、沉降离心池、SBR反应器、调节池、第二电解池、气浮池、一级ABR反应池、生物接触氧化池、二沉池、二级ABR反应池、MBR膜生物反应器、保安过滤器及纳滤装置。所述第一电解池设有污水入口，用于与餐厨垃圾污水管道连接；所述SBR反应器还分别与所述二级ABR厌氧反应池和所述MBR膜生物反应器相连；所述MBR膜生物反应器还与所述二级ABR反应池相连；所述SBR反应器与所述MBR膜生物反应器内部均设有COD检测装置和氨氮检测装置，用于实时监测污水中的COD和/或氨氮含量，保证污水的处理效果；所述调节池、第一电解池、第二电解池、SBR反应器、生物接触氧化池及MBR膜生物反应器内均设有曝气器；所述SBR反应器、生物接触氧化池及MBR膜生物反应器的曝气器分别经第一热交换器与风机连接，所述第一热交换器用于调节送入曝气器内的气体的温度，避免污水温度的波动影响处理效果；所述SBR反应器与第二热交换器连通，用于调节SBR反应器内污水的温度；所述SBR反应器内部还设有温度检测器和pH检测器，用于分别检测污水的温度和pH，以保证SBR反应器内反应的顺利进行，保证污水处理效果。
相对于现有技术，本发明提供的餐厨垃圾污水处理系统，利用第一电解池和沉降离心池对餐厨垃圾污水进行预处理，去除污水中以悬浮油、分散油、溶解油及乳化液形式存在的油脂，并降低污水中SS和部分有机物质，利于后续的生物处理工艺的顺利进行。经过预处理后的餐厨垃圾污水进入SBR反应器中，经过短程硝化-厌氧氨氧化-反硝化后，高浓度的COD和氨氮的餐厨垃圾污水转化为较低浓度或低浓度的COD和氨氮的餐厨垃圾污水。较低浓度的COD和氨氮的污水依次经过调节池、第二电解池、气浮池、一级ABR反应池、生物接触氧化池、二沉池、二级ABR反应池、MBR膜生物反应器、保安过滤器及纳滤装置过滤后外排；低浓度的COD和氨氮的餐厨垃圾污水依次通过二级ABR反应池、MBR膜生物反应器、保安过滤器及纳滤装置过滤后外排或依次通过MBR膜生物反应器、保安过滤器及纳滤装置过滤后外排。本发明提供的餐厨垃圾污水处理系统将物理、化学、生物法联用来处理餐厨垃圾污水，该系统结构合理、可靠高效、适应性强、运行稳定、维修方便且成本低、能耗小。该系统能够高效、稳定地运行，对水质复杂、水质波动大且污染物浓度极高的餐厨垃圾污水中的污染物去除效果优异，出水指标COD、SS、氨氮等满足排放要求。
作为本发明的另一实施例，所述第一电解池和第二电解池内均设有Fe-C填料，所述一级ABR反应池及二级ABR反应池内均设有厌氧微生物填料；所述生物接触氧化池内装有生物填料。
作为本发明的另一实施例，所述一级ABR反应池及二级ABR反应池内均设有潜水搅拌器、导流板和污泥回流泵，便于厌氧反应的充分进行及污泥的顺利导出。
作为本发明的另一实施例，所述沉降离心池、第一电解池、第二电解池及气浮池均设有加药装置；所述加药装置均包括储药桶、搅拌器和计量泵；沉降离心池的加药装置包括PAC加药装置、PAM加药装置、PFS加药装置和FeCl3加药装置，第一电解池、第二电解池的加药装置为HCl加药装置；气浮池的加药装置为PAM加药装置。
作为本发明的另一实施例，所述沉降离心池设有卧式螺旋卸料沉降离心机，与加药装置相互配合实现絮凝沉淀离心，去除污水中的油脂，并降低污水中SS和部分有机物质；所述气浮池设有气浮机，气浮机通过溶气罐及储气罐与空压机相连，气浮机为回流式加压溶气气浮机，与PAM加药装置相互配合，保证固液分离效果。
作为本发明的另一实施例，所述第一电解池、第二电解池内均设有管道混合器和pH检测器，便于控制污水的酸碱度，保证电解效果，在第一电解池内初步去除污水中COD的同时，电解过程中产生的细小气泡吸附到油滴表面上，从而使得油滴可以随气泡一起上浮到液面上来实现油与水的分离，在第二电解池内进一步地去除COD，并去除有可能残存的极少量的油脂。
作为本发明的另一实施例，所述SBR反应器、生物接触氧化池、MBR膜生物反应器内的曝气器为旋混曝气器。
作为本发明的另一实施例，所述调节池、第一电解池和第二电解池内的曝气器为穿孔曝气器。
作为本发明的另一实施例，所述SBR反应器、生物接触氧化池及MBR膜生物反应器的曝气器分别经第一热交换器与第一风机连接，用于控制曝气器出气温度；所述调节池、第一电解池及第二电解池的曝气器分别与第二风机连接。
作为本发明的另一实施例，所述沉降离心池内设有COD检测装置和氨氮检测装置，用于检测离心后的污水的COD和氨氮含量，便于后续SBR反应器的数量及连接关系的确定。
作为本发明的另一实施例，所述SBR反应器设有若干组；若干组所述SBR反应器彼此之间、若干组所述SBR反应器与所述沉降离心池之间以及若干组所述SBR反应器与所述调节池之间均通过装有电磁阀的管路连接，便于若干组所述SBR反应器数量的增减及串并联工作状态的转换，保证处理效果，以应对水质复杂、水质波动大且污染物浓度极高的餐厨垃圾污水。
作为本发明的另一实施例，所述的餐厨垃圾污水处理系统还包括控制器，所述控制器分别与所述沉降离心池内的COD检测装置和氨氮检测装置连接，还分别与若干组所述SBR反应器彼此之间、若干组所述SBR反应器与所述沉降离心池之间以及若干组所述SBR反应器与所述调节池之间管路上的电磁阀连接，用于根据COD检测装置和氨氮检测装置的信号来控制电磁阀的开闭，使若干组所述SBR反应器完成串并联转换或单独作业，提高系统的适应性。
作为本发明的另一实施例，所述的餐厨垃圾污水处理系统还包括污泥池；
所述沉降离心池、二沉池、一级ABR反应池、二级ABR反应池和气浮池均与所述污泥池相连，用于将产生的污泥和浮渣输送至污泥池。
作为本发明的另一实施例，所述的餐厨垃圾污水处理系统还包括清洗装置和浓水池，所述清洗装置与所述纳滤装置相连，用于清洗纳滤装置，所得浓水进入浓水池，经混凝沉淀后出水进入Fenton反应池，Fenton反应池出水口与调节池相连。
作为本发明的另一实施例，所述污泥池依次与厌氧池、沼渣脱水设备相连，利用污泥中的微生物进行厌氧发酵，有助于降低成本和降低能耗。
本发明还提供了一种餐厨垃圾污水处理方法，利用上述的餐厨垃圾污水处理系统，包括以下步骤：
将餐厨垃圾污水进行电解处理、絮凝沉降离心处理后，采用分段进水工艺，送入SBR反应器中反应，利用第一热交换器和第二热交换器调节污水温度，反应结束后检测COD和氨氮含量；
若COD和/或氨氮含量在第一预设范围内，经SBR反应器处理后的污水送至调节池进行水质调节，再依次进行二次电解处理、气浮分离、一级ABR厌氧反应、生物接触氧化、二次沉淀、二级ABR厌氧反应及MBR净化后，经保安过滤及纳滤处理后外排；
若COD和/或氨氮含量在第二预设范围内，将经SBR反应器处理后的污水依次进行二级ABR厌氧反应及MBR净化后，经保安过滤及纳滤处理后外排；
若COD和/或氨氮含量在第三预设范围内，将经SBR反应器处理后的污水进行MBR净化后，经保安过滤及纳滤处理后外排。
具体地，MBR膜生物反应器采用分体式膜生物反应器把生物反应器与膜组件分开放置，膜生物反应器的混合液经增压后进入膜组件，在压力作用下混合液中的液体透过膜得到系统出水，活性污泥则被截留，并随浓缩液回流到MBR生物反应器内；利用沉浸于好氧生物池内之膜分离设备截留槽内生物处理后的活性污泥与固体物；膜生物反应器因其有效的截留作用，可保留世代周期较长的微生物，可实现对污水深度净化，同时硝化菌在系统内能充分繁殖，其硝化效果明显，对深度除磷脱氮提供可能。
相对于现有技术，本发明提供的餐厨垃圾污水处理方法，首先，利用第一电解池的电解作用和沉降离心池的絮凝沉降离心作用对餐厨垃圾污水进行预处理，去除污水中以悬浮油、分散油、溶解油及乳化液形式存在的油脂，并降低污水中SS和部分有机物质，然后利用SBR反应器对预处理后的餐厨垃圾污水进行处理，控制反应过程的温度和曝气时间，使经过短程硝化-厌氧氨氧化-反硝化后的餐厨垃圾污水转化为较低浓度或低浓度的COD和氨氮的餐厨垃圾污水。若污水的COD和/或氨氮含量较高在第一预设范围内时，将污水送至调节池进行水质调节后，再依次进行二次电解处理(除去污水中的有机污染物，提高可生化性)；气浮分离(实现固液分离)；一级ABR厌氧反应(降解大分子的污染物，进一步地提高污水的可生化性)；生物接触氧化(去除有机物，进行氨氮硝化)；二次沉淀(去除生物接触氧化好氧段活性污泥，保护后续厌氧反应器内厌氧微生物免收冲击)；二级ABR厌氧反应(再次降解水中大分子的污染物，提高废水的可生化性，并去除有机物，进行反硝化)及MBR净化后，经保安过滤及纳滤处理后外排。若污水的COD和/或氨氮含量较低时，可直接进行二级ABR厌氧反应、MBR净化或MBR净化后经保安过滤及纳滤处理后外排。本发明提供的餐厨垃圾污水处理方法，工艺可靠高效、适应性强，能够高效、稳定地处理水质复杂、水质波动大且污染物浓度极高的餐厨垃圾污水。
进一步地，所述SBR反应器中反应温度为33～39℃；污水在SBR反应器内的处理时间为6.5～7.5d；曝气时间间隔为6～7.5h，每次曝气时间为3～4h，使曝气时的溶解氧为2.3～2.7mg/L，不曝气时溶解氧为0.14-0.7mg/L，保证短程硝化-厌氧氨氧化-反硝化过程的顺利进行，并有助于维持反应器内的pH，使污泥中的菌种能在高氨氮，低C/N比污水中高效地去除污染物。
进一步地，所述第一预设范围中COD含量为2000-4000mg/L，氨氮含量为200-500mg/L；第二预设范围中COD含量为1000-2000mg/L，氨氮含量为80～200mg/L；第三预设范围中COD含量＜1000mg/L，氨氮含量为＜80mg/L，根据不同的COD和氨氮含量选择不同的处理路径，有助于提高效率，降低成本和降低能耗。
（发明人：张磊;张锋;杜静;刘星华;王宏哲;金长林;任强兵;胡凯南;苏玉红;葛巍巍;王雪飞;石晓磊;高澎涛）
