設(shè)計(jì)水量水質(zhì)參數(shù)的確定

3.1設(shè)計(jì)水量

設(shè)計(jì)污水量每天2噸。

3.2設(shè)計(jì)污水水質(zhì)

依據(jù)業(yè)主提供的監(jiān)測(cè)資料水質(zhì)特點(diǎn)為以下。

表1.餐廚垃圾污水一般指標(biāo)           單位：mg/L

3.3排放標(biāo)準(zhǔn)

餐廚廢水處理后應(yīng)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)》中的“三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)”和《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 31962-2015)中“B級(jí)”標(biāo)準(zhǔn)。

                                                      單位mg/L

第四章 餐廚垃圾污水分析

4.1、餐廚垃圾的定義：

餐廚垃圾，又稱泔水，是居民在生活消費(fèi)過(guò)程中形成的生活廢物，極易腐爛變質(zhì)，散發(fā)惡臭，傳播細(xì)菌和病毒。餐廚垃圾主要成分包括米和面粉類食物殘余、蔬菜、動(dòng)植物油、肉骨等，從化學(xué)組成上，有淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)、脂類和無(wú)機(jī)鹽。

4.2、餐廚垃圾污水來(lái)源及特點(diǎn)

餐廚垃圾是食物垃圾中最主要的一種,包括家庭、學(xué)校、食堂及餐飲行業(yè)等產(chǎn)生的食物加工下腳料(廚余)和食用殘余(泔腳)。其成分復(fù)雜，主要是油、水、果皮、蔬菜、米面、魚(yú)、肉、骨頭以及廢餐具、塑料、紙巾等多種物質(zhì)的混合物。我國(guó)餐廚垃圾數(shù)量十分巨大，并呈快速上升趨勢(shì)。

餐廚垃圾廢水成分復(fù)雜，屬處理難度大的高濃度有機(jī)廢水。廢水中污染物濃度高，化學(xué)需氧量(COD，8000～20000mg/L)、生化需氧量(BOD5，4000～8000mg/L)、總氮(TN，2000～3000mg/L)、氨氮(NH3-N，1500～2500mg/L)、總磷(TP，50～150mg/L)、懸浮物(SS，>8000mg/L)、含鹽量(15000～30000mg/L)、動(dòng)植物油(800～1500mg/L)、色度(300～1000倍)。廢水中的纖維素、蛋白質(zhì)、脂類等難生物降解有機(jī)物質(zhì)所占比大，其碳氮比(BOD5:TKN)低，僅為2:1～3:1，廢水的碳氮比低不利于總氮的有效去除。

4.2.1餐廚垃圾具有顯著的危害和資源的二重性，其特點(diǎn)可歸納為：

⑴ 含水率高、可達(dá)80% - 95%。

⑵ 鹽分含量高、部分地區(qū)含辣椒、醋酸高。

⑶ 有機(jī)物含量高、蛋白質(zhì)、纖維素、淀粉、脂肪等。

⑷ 富含氮、磷、鉀、鈣及各種微量元素。

⑸ 存在有病原菌、病原微生物。

⑹ 易腐爛、變質(zhì)、發(fā)臭、滋生蚊。

4.2.2餐廚垃圾的檢測(cè)分析表

上海同濟(jì)大學(xué)為研究餐廚垃圾處理方法，曾對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行了抽樣分析檢測(cè)，結(jié)果如下表：

表4-1泔腳成分抽樣檢測(cè)結(jié)果

4.3餐廚垃圾污水分類

根據(jù)來(lái)源不同，餐廚垃圾主要分為餐飲垃圾和廚余垃圾。前者產(chǎn)生自飯店、食堂等餐飲業(yè)的殘羹剩飯，具有產(chǎn)生量大、來(lái)源多、分布廣的特點(diǎn)，后者主要指居民日常烹調(diào)中廢棄的下腳料，數(shù)量不及餐飲垃圾龐大。

4.4餐廚垃圾污水的危害

危害廣泛：影響市容；污染環(huán)境；危害健康；傳播疾??；污染水源；危害家禽等。

4.4.1影響城市市容和人居環(huán)境。

從感觀性狀來(lái)說(shuō)，餐廚垃圾表現(xiàn)為油膩、濕淋淋，影響人的視覺(jué)和嗅覺(jué)的舒適感和生活衛(wèi)生。很高的含水率和有機(jī)組分，使得其成為微生物存在的“天然樂(lè)園”，同時(shí)高含水率帶來(lái)的垃圾運(yùn)輸與處理難度增大。另外，餐廚垃圾會(huì)增加填埋場(chǎng)的產(chǎn)氣和滲濾液的析出，這會(huì)污染地表和地下水。

4.4.2作為飼料喂養(yǎng)家畜危害。

也就說(shuō)俗稱的“泔水豬”。目前，在我國(guó)相當(dāng)多的省、市及欠發(fā)達(dá)地區(qū)的廣大農(nóng)村、城市郊區(qū)和相毗鄰的農(nóng)區(qū)廣大飼養(yǎng)戶、農(nóng)民朋友普遍用餐廚垃圾（泔水、潲水)飼養(yǎng)畜禽，特別是喂豬已成為一種傳統(tǒng)習(xí)慣，這是眾所周知的現(xiàn)實(shí)。

對(duì)泔水認(rèn)真分析，不難發(fā)現(xiàn)城市中的各類泔水來(lái)自千家萬(wàn)戶，各行各業(yè)，不同的群體和個(gè)體，組成復(fù)雜，形形色色。有些泔水在春夏季因收集、保管、存放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，開(kāi)始發(fā)酵、酸化、發(fā)霉甚至腐敗，有些泔水內(nèi)常摻有雜質(zhì)和異物，如砂礫、鐵絲、貝殼、骨頭、牙簽、塑料品等，無(wú)疑能對(duì)畜禽消化道造成物理性傷害。特別是廢棄在各類泔水中的餐廚廢棄物，已受到鋁、汞、鎘等重金屬以及有機(jī)化合物、苯類化合物的污染，被豬食用后，有害物質(zhì)蓄積在豬的脂肪、肌肉等組織里，人食用了這樣的豬肉達(dá)到一定程度后，就會(huì)導(dǎo)致肝臟、腎臟等系統(tǒng)免疫功能下降。更為嚴(yán)重的是，餐飲垃圾的危害性遠(yuǎn)沒(méi)有被人們認(rèn)識(shí)到，國(guó)內(nèi)大部分城市的餐飲垃圾被運(yùn)往城郊豬場(chǎng)飼養(yǎng)起了泔水豬，一些單位錯(cuò)誤地認(rèn)為用自己食堂餐飲垃圾喂養(yǎng)的豬肉質(zhì)鮮美，對(duì)其衛(wèi)生隱患沒(méi)有絲毫警惕。

4.4.3廢棄食用油脂所流入市場(chǎng)產(chǎn)生的危害。

在暴利的驅(qū)使下，一些不法商販回收餐廚垃圾產(chǎn)生過(guò)程中的潲水，通過(guò)加熱，過(guò)濾，蒸餾等一系列手段提取油脂。然后利用這些所謂的“地溝油”，賣(mài)給一些小的食品經(jīng)營(yíng)點(diǎn)、餐館等來(lái)牟取暴利。

經(jīng)過(guò)提煉得到的地溝油會(huì)有雜質(zhì)，里面會(huì)沾染黃曲霉素、苯等有毒物質(zhì)，長(zhǎng)期食用會(huì)造成腫瘤等慢性疾病的發(fā)生，如胃的腫瘤、肝的腫瘤。如果任其排放的話，地溝油在水體中經(jīng)過(guò)復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生一系列組成復(fù)雜的醛、酸等具有惡臭的物質(zhì)，這些惡臭物質(zhì)的氣味散發(fā)到空中，污染大氣，惡化居住環(huán)境，居民反映強(qiáng)烈。地溝油堵塞污水管道，造成污水反水；地溝油污染地下水，消耗水體氧氣，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，滋生蚊子、蒼蠅等害蟲(chóng)；廢棄食用油脂流入江河，容易導(dǎo)致魚(yú)蝦等由于缺氧而窒息。

4.5、減量化、資源化、無(wú)害化處理必要性

以前，餐廚垃圾主要作為城市近郊養(yǎng)豬的飼料，由于其來(lái)源比較復(fù)雜，極有可能引起疾病傳播，現(xiàn)已經(jīng)被政府明令禁止。而在日常生活中，居民通常將餐廚垃圾混入生活垃圾中，通過(guò)塑料袋送到垃圾收集點(diǎn)，使城市生活垃圾的成分和特性發(fā)生了變化。

1、餐廚垃圾在存放、收集、轉(zhuǎn)運(yùn)及垃圾填埋過(guò)程中，由于其含水率和有機(jī)物含量較高，極易在較短時(shí)間內(nèi)腐爛發(fā)臭和滋生蚊蠅等，極大地污染了周?chē)h(huán)境。

2、城市垃圾的處置方法通常有焚燒和填埋，如果將城市生活垃圾進(jìn)行焚燒，由于餐廚垃圾的水分含量常常高達(dá)90%左右，發(fā)熱量為低，和其它垃圾一起進(jìn)行焚燒，不但不能滿足垃圾發(fā)電的發(fā)熱量要求，反而會(huì)致使焚燒爐燃燒不充分而產(chǎn)生二惡英。

3、如果與生活垃圾一同填埋，餐廚垃圾油分及含水率極高，填埋作業(yè)中高油脂會(huì)堵塞碎石導(dǎo)流層，引發(fā)內(nèi)部的滲濾液導(dǎo)排不暢，且增加填埋堆體的水分含量，既有可能發(fā)生地下水體污染等嚴(yán)重事。

4、從源頭切斷泔水喂豬的供應(yīng)鏈，避免了泔水喂豬的安全隱患；另外可多環(huán)節(jié)解決抗生素、重金屬、化肥、農(nóng)藥等給城市農(nóng)業(yè)帶來(lái)的影響機(jī)農(nóng)業(yè)面源污染和種養(yǎng)殖環(huán)境污染，保證農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)安全及食品安全。

第五章   餐廚垃圾污水處理工藝分析

5.1國(guó)內(nèi)外餐廚垃圾處理技術(shù)分析

目前，國(guó)內(nèi)外餐廚垃圾處理工藝主要有填埋、焚燒、厭氧消化、好氧堆肥、直接烘干做飼料、濕解和微生物生化處理等，餐廚垃圾污水處理技術(shù)的不斷發(fā)展和工程應(yīng)用已經(jīng)成為維系社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的必要組成部分。餐廚垃圾有機(jī)質(zhì)含量高，可生物降解性強(qiáng)，是一種很有回收利用價(jià)值的資源。通過(guò)厭氧消化，使生物質(zhì)廢物降解產(chǎn)生沼氣，并利用沼氣提純回收生物質(zhì)能，不僅能提供處理系統(tǒng)運(yùn)行所需要的能量，環(huán)能為外界提供清潔的電能或燃料。沼氣的高效集中回收利用，也避免了填埋情況下甲烷的無(wú)序釋放，減少了問(wèn)世氣體排放量。

基于物理（過(guò)濾、沉淀）、化學(xué)（藥劑中和、電化）和生物學(xué)原理的各種污水處理新工藝不斷出現(xiàn)，其中生物處理的應(yīng)用仍最經(jīng)濟(jì)、最廣泛。

生物處理一般分為：厭氧處理法、兼氧處理法、好氧處理法及組合工藝處理法。

餐廚垃圾存在三高問(wèn)題，有機(jī)物濃度高、懸浮物高、氮磷高，簡(jiǎn)單的厭氧或者好氧均不能達(dá)標(biāo)排放。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于畜禽養(yǎng)殖業(yè)廢水的處理方法主要是厭氧法和好氧法幾個(gè)方法的組合工藝。

我公司提出餐廚垃圾綜合高效的無(wú)害化處理思路：油水分離---高效厭氧---水解酸化--高效好氧—排放的生態(tài)處理相結(jié)合，達(dá)標(biāo)排放。

為了實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾的達(dá)標(biāo)排放。依據(jù)國(guó)內(nèi)外的實(shí)際案列以及經(jīng)驗(yàn)，要實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾的達(dá)標(biāo)排放目前有如下技術(shù)：

物化法一般分為格柵、絮凝沉淀、自然沉淀、斜管斜板沉淀、化學(xué)沉淀、化學(xué)氧化、化學(xué)還原、離子交換、過(guò)濾、氣浮等等，

生化法一般分為厭氧處理法和好氧處理法。

5.2破乳及油水分離法

5.2.1含油廢水特點(diǎn)

廢水中油類污染物質(zhì)相對(duì)密度都小于1.油類物質(zhì)在廢水中通常以三種狀態(tài)存在。

（1）   浮上油，油滴粒徑大于100μm,易于從廢水中分離出來(lái)。在石油廢水中總含量60-80%。

（2）   分散油，油滴粒徑介于10-100μm之間，懸浮于水中。

（3）   乳化油，油滴粒徑小于10μm，油品在廢水中分散的粒徑很小，呈乳化狀態(tài)，不易從廢水中分離出來(lái)。

（4）   溶解油，油類溶解于水中的狀態(tài)。

含油廢水中所含的油類物質(zhì)，包括天然石油、石油產(chǎn)品、焦油及其分餾物等。從對(duì)水體的污染來(lái)說(shuō)，主要是石油和焦油。洗滌含油廢水中除含有以上外，還含有洗滌用的表面活性劑、有機(jī)污染物等。

（破碎重力隔油后原水）

5.2.2含油洗滌廢水處理方法

   A上浮法

主要用于隔油池出水的高級(jí)處理，去除細(xì)小油珠和乳化油。經(jīng)過(guò)上浮處理后，出水含油量

含油廢水處理設(shè)施可降至

30毫克/升。其方法是：將適量的空氣通入含油廢水中，形成許多微小氣泡，在氣泡作用下構(gòu)成水、氣、油珠三相非均一體系。在界面張力、氣泡上浮力和靜水壓力差的作用下形成氣-油珠結(jié)合體上浮而實(shí)現(xiàn)油水分離。上浮法按氣泡產(chǎn)生的方法，可分為布?xì)馍细》ā⑷軞馍细》ê碗娊馍细》ㄈN。

B布?xì)馍细》?/span>

這種方法主要是借助于機(jī)械剪力將混入水中的氣泡破碎，或?qū)⒖諝庀确稚⒊杉?xì)小氣泡后進(jìn)入廢水，進(jìn)行氣水混合上浮。常用方法有葉輪上浮法、射流上浮法以及多孔材料(如擴(kuò)散板、微孔管、帆布管等)曝氣上浮法。布?xì)馍细》ǖ膬?yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，管理方便，電耗較低。缺點(diǎn)是氣泡破碎不細(xì)，一般不小于1000微米，上浮效果因而受到限制。此外，采用多孔材料曝氣上浮法，多孔材料容易堵塞，影響運(yùn)行。

C溶氣上浮法

是從含過(guò)飽和空氣的廢水中析出氣體，產(chǎn)生氣泡以實(shí)現(xiàn)上浮。常用的有加壓溶氣上浮法和真空上浮法，前者應(yīng)用較普遍。加壓溶氣上浮法是用水泵將廢水送入溶氣罐加壓到3～5.5千克力/厘米2，同時(shí)注入空氣使其在壓力下溶解于廢水。一般溶氣時(shí)間為2～4分鐘。然后廢水通過(guò)減壓閥進(jìn)入上浮池。

溶入廢水中的空氣由于突然減到常壓,便形成許多細(xì)小的氣泡逸出,從而實(shí)現(xiàn)上浮。上浮池內(nèi)的上浮時(shí)間一般不小于 1小時(shí)。常采用將經(jīng)過(guò)上浮處理的部分廢水(30～50%)加壓回流進(jìn)入未經(jīng)加壓上浮處理的廢水中實(shí)現(xiàn)上浮的方法。其優(yōu)點(diǎn)是加壓廢水量小，可減少電耗，同時(shí)可以防止未處理的廢水中油品在加壓溶氣時(shí)進(jìn)一步乳化。真空上浮法是使廢水中的氣泡在減壓（真空）條件下逸出的?！∪軞馍细》ǖ闹饕獌?yōu)點(diǎn)是產(chǎn)生的氣泡直徑可小到30～120微米。氣泡直徑小，在供氣量相同時(shí),氣泡吸附時(shí)的比表面積就大，氣泡上浮速度減慢，與吸附質(zhì)點(diǎn)的接觸時(shí)間增加，可以提高上浮效果。因此，溶氣上浮法獲得廣泛應(yīng)用。

D電解上浮法

利用電能在含油廢水中的電解氧化還原效應(yīng)，以及由此在電極上產(chǎn)生的微小氣泡的上浮作用來(lái)凈化含油廢水。如采用可溶性陽(yáng)極材料，還可以同時(shí)發(fā)生電解混凝作用以凈化廢水.

E生化處理

通過(guò)物化處理可以大幅度降低廢水中的有機(jī)物含量，從而降低后續(xù)生化處理過(guò)程的有機(jī)負(fù)荷，為生化處理創(chuàng)造良好的條件；生化處理過(guò)程是利用微生物的生命活動(dòng)過(guò)程通過(guò)同化和異化作用，把廢水中的溶解態(tài)油及其它有機(jī)物進(jìn)行分解或吸收，從而使廢水得到凈化。

生化處理一般分為：普通活性污泥法、A2/O,SBR等變種的活性污泥法、生物接觸氧化法等。

F:破乳物化法

   由于餐廚垃圾經(jīng)過(guò)破碎—重力隔油后，水質(zhì)呈現(xiàn)乳白色牛奶裝樣。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過(guò)破乳-藥劑繁華脫穩(wěn)沉淀，上清液呈現(xiàn)透明狀，污泥沉淀為白色。

5.2.3油水分離處理方法的確定

餐廚垃圾廢水中的主要污染物為油類物質(zhì)和COD，其次是膠質(zhì)物及少量脂肪酸，餐廚垃圾的可生化性較好，油類物質(zhì)和脂肪酸對(duì)廢水的COD_cr貢獻(xiàn)較大。根據(jù)這種水質(zhì)特性我們認(rèn)為該生產(chǎn)廢水適宜采用物化+生化相接合的處理方法，物化處理過(guò)程采用一級(jí)重力除油＋氣浮，一級(jí)重力除油可去除廢水中的浮油及大部分分散油，從而達(dá)到初步除油的目的，氣浮通過(guò)加壓充氣去除廢水中密度小于1的懸浮物，油脂和脂肪等，同時(shí)起到降溫充氧的功效，能夠提高微生物的生物降解性能，為后續(xù)生化提供有力的保證。

（破乳物化后的效果）

5.3厭氧生化法   

生化法一般分為厭氧生化、好氧生化工藝 。厭氧生化具有下列優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需攪拌和供氧；動(dòng)力消耗少。厭氧池內(nèi)利用厭氧菌的作用，使有機(jī)物發(fā)生水解、酸化和甲烷化，去除廢水中的有機(jī)物，并提高污水的可生化性，有利于后續(xù)的好氧處理。產(chǎn)氣率在 0.4 m ³ /(kgCOD)。

一般厭氧的設(shè)計(jì)控制原則是：

A保持較長(zhǎng)的滯留期；B:有較好的溫度（10-55度）；C:封閉保溫和杜絕復(fù)氧；D:避免引起短流。

厭氧生物處理適用于高濃度有機(jī)廢水（COD_cr>2000mg/L,BOD₅>1000mg/L）。它是在無(wú)氧條件下，靠厭氧細(xì)菌的作用分解有機(jī)物。在這一過(guò)程中，參與生物降解的有機(jī)基質(zhì)有50％～90％轉(zhuǎn)化為沼氣（甲烷），而發(fā)酵后的剩余物又可作為優(yōu)質(zhì)肥料和飼料。

厭氧生物處理包括多種方法，有化糞池、厭氧生物濾池、厭氧接觸法、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）、兩段厭氧處理法AB、厭氧膨脹床、厭氧流化床、厭氧生物轉(zhuǎn)盤(pán)和折流板厭氧法（ABR）、IC內(nèi)循環(huán)厭氧、水解酸化法等等。常用的有厭氧濾器（AF）、上流式厭氧污泥床（UASB）、復(fù)合厭氧反應(yīng)器（UASB＋AF）、兩段厭氧消化法和升流式污泥床反應(yīng)器（USR）以及全封閉的黑膜厭氧反應(yīng)器BFAT等   

近年來(lái)，厭氧消化即沼氣發(fā)酵技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于高有機(jī)物污染廢水處理中，

下表為幾種厭氧處理方法的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表4-1：

表4-1各類厭氧處理法的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)

黑膜厭氧反應(yīng)器     發(fā)酵在一個(gè)池      投資少見(jiàn)效快       容易短流反應(yīng)不徹底

BFAT               中完成反應(yīng)         

5.3.1   厭氧生物濾池(AF)生物技術(shù)

    厭氧生物濾池是裝有填料的厭氧生物反應(yīng)器，英文是Anaer-obic Filter簡(jiǎn)寫(xiě)為AF?；咎卣骶褪窃诜磻?yīng)器內(nèi)裝有填料生物巢，為微生物提供附著生長(zhǎng)的載體。和好氧淹沒(méi)式生物濾池相似，在厭氧生物濾池生物巢的表面裝載有以生物膜形態(tài)的微生物群體，構(gòu)成了厭氧生物濾池微生物的多聚性、多類型即厭氧生物膜。污水流過(guò)生物巢時(shí)有機(jī)物被厭氧微生物截留、吸附、代謝分解、達(dá)到穩(wěn)定，同時(shí)產(chǎn)生沼氣，形成新的生物膜。為了分離水中攜帶的脫落生物膜，一般需要設(shè)置沉淀池。

   AF反應(yīng)器的特點(diǎn)

由于池體中放置微生物載體生物巢同好氧曝氣生物濾池一樣存在泥膜共聚的現(xiàn)象，因此濾池中可維持相當(dāng)高的微生物濃度，一般可達(dá)5-15kgVSS/m³。

⑴ 有機(jī)物體積負(fù)荷(有機(jī)負(fù)荷可達(dá)10-16kgCOD/m³.d)。

⑵ 由于有較高的污泥濃度和長(zhǎng)達(dá)100d以上的泥齡，AF具有良好的運(yùn)行穩(wěn)定性，較能承受水質(zhì)和水量的沖擊。

⑶ 在常溫下能處理城市污水等低濃度有機(jī)污水。

⑷ AF出水可不回流，如果回流可降低進(jìn)水濃度，減少堵塞，使填料中生物量均勻分布。

⑸ AF反應(yīng)器內(nèi)污泥產(chǎn)率低，運(yùn)行啟動(dòng)快。停止運(yùn)行后再啟動(dòng)依然快速。

⑹ AF反應(yīng)器去除效率高。

AF處理工業(yè)污水研究的部分成果

⑺ AF厭氧生物濾池的底部微生物能得到充足的營(yíng)養(yǎng)，因此污泥濃度最高，有的可達(dá)60g/L，污泥濃度隨著高度的增加而減少，因此去除率主要在底部進(jìn)行，大部分COD在0.3m以內(nèi)去除，底部1m以上COD去除率幾乎不增加。

⑻ 反應(yīng)器對(duì)有毒物質(zhì)適應(yīng)能力強(qiáng)運(yùn)行穩(wěn)定。

⑼ 厭氧生物濾池可應(yīng)用不同類型的污水，包括生活污水及高濃度的3000-24000mg/L工業(yè)污水。

⑽ AF適用于處理可溶解性的有機(jī)物，對(duì)于懸浮物雜質(zhì)存在容易堵塞的問(wèn)題，因此需要進(jìn)水SS不得過(guò)高，也可以采用通透性較好的空心填料、纖維面、馬鞍球填料等。對(duì)于實(shí)心的陶粒、礫石、活性炭顆粒等盡量不使用為好。

5.3.2   升流式厭氧污泥床(UASB)生物技術(shù)

升流式厭氧污泥床(UASB)是在升流式厭氧濾池的基礎(chǔ)上改良而來(lái)的，它取消了濾池內(nèi)的全部填料， 并在池子的上部設(shè)置了氣、 液、 固三相分離器， 這就構(gòu)成了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 處理效能高的新型反應(yīng)器—升流式厭氧污泥床反應(yīng)器.污水從反應(yīng)器底部向上通過(guò)包含顆粒污泥或絮狀污泥的的污泥床， 在厭氧狀態(tài)下產(chǎn)生沼氣， 沼氣的產(chǎn)生引起內(nèi)部循環(huán)對(duì)于顆粒污泥的形成和維持是有利的，因此有利于有機(jī)物的降解。

升流式厭氧污泥床具有污泥濃度高， 平均污泥濃度為(20 ～40)gVSS/L， 水力停留時(shí)間長(zhǎng)， 容積負(fù)荷一般為(6 ～11)kgCOD/(m ³ .d)左右。 無(wú)混合攪拌設(shè)備，靠水流和發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的沼氣的上升運(yùn)動(dòng)， 使污泥床上部的污泥處于懸浮狀態(tài)， 對(duì)下部的污泥層也有一定程度的攪動(dòng)。

UASB 內(nèi)設(shè)三相分離器，通常不設(shè)沉淀池， 被沉淀區(qū)分離出來(lái)的污泥重新回到污泥床反應(yīng)區(qū)內(nèi)， 而且污泥床不填載體， 節(jié)省造價(jià)并可避免填料堵塞的問(wèn)題， 正因如此， UASB 反應(yīng)器已成為第二代厭氧反應(yīng)器中發(fā)展最為迅速、 應(yīng)用最為廣泛的裝置。 厭氧生物處理法不僅適用于高濃度有機(jī)廢水， 進(jìn)水 BOD 最高濃度可數(shù)以萬(wàn)計(jì)， 也適用于低濃度有機(jī)廢水， 如城市污水等． 有人實(shí)驗(yàn)證明采用 UASB/SBR/氧化塘工藝處理養(yǎng)豬廢水， 經(jīng) UASB 處理后 COD 去除率為 82%， BOD 去除率為 79%， NH 3 － N 去除率為31%。

UASB 反應(yīng)器對(duì)有機(jī)物有較理想的去除率，但對(duì)氨氮和磷的去除效果不理想。此外進(jìn)水中懸浮物不宜過(guò)高，一般控制在100mg/L以下，防止懸浮物對(duì)處理效果的影響．

5.3.3厭氧折流板反應(yīng)器(ABR)生物技術(shù)

ABR 工藝作為第三代新型厭氧反應(yīng)器， 是一種高效反應(yīng)器，相對(duì)于UASB， AF 厭氧處理工藝具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 投資少、抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。

ABR 反應(yīng)器如圖 所示．

由于在反應(yīng)器中安裝了一系列垂直的折流板，將反應(yīng)器分隔成幾個(gè)串聯(lián)的反應(yīng)室，每個(gè)反應(yīng)室都可以看成是相對(duì)獨(dú)立的上流式厭氧污泥床(UASB)，每個(gè)反應(yīng)室中的水流都可以看成是完全混合的，處理過(guò)程中反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生的氣體使反應(yīng)器內(nèi)的微生物固體在折流板形成的各個(gè)隔室內(nèi)做上下運(yùn)動(dòng)，而整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)的水流則以較慢的速度做水平流動(dòng)。因此，ABR反應(yīng)器的水力流態(tài)在整體上又可以看成是推流式。

ABR 反應(yīng)器中，相互串聯(lián)的隔室有利于微生物種群在沿反應(yīng)器長(zhǎng)度上的不同隔室中順次實(shí)現(xiàn)產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相分離，從而在單個(gè)反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)兩相或多相分離．這樣可以使不同類型的微生物在最適宜的條件下生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)較高的有機(jī)物降解能力。

采用 ABR 工藝處理高濃度廢水，去除率在 75% ～85%， 但是，ABR 工藝對(duì) NH₃-N幾乎沒(méi)有去除效果。另外對(duì)于大水量的存在布水不均勻和短流現(xiàn)象。

綜合上所述并結(jié)合本設(shè)計(jì)污水的特點(diǎn)，考慮采用較為成熟的厭氧生物濾池反應(yīng)器(AF)生物技術(shù)作為厭氧段的反應(yīng)器,為提高處理效率，減少滯留器預(yù)備通過(guò)人為加熱形式可形成高中溫厭氧。

5.4好氧生化

從上表可以看出生物膜上的微生物種類繁多，各菌種數(shù)量穩(wěn)定且量大，單位反應(yīng)器內(nèi)的生物量可高達(dá)活性污泥法的5-20倍，因而生物膜反應(yīng)器具有較高的處理能力。

好氧生化一般分為活性污泥法（包括變種的氧化溝、A2/O、SBR等）和生物膜法（包括生物接觸氧化法。生物濾池法、曝氣生物濾池法等）。

以下為幾種常用污水二級(jí)好氧處理工藝比較

5.4.1活性污泥的厭氧、缺氧、好氧（ A²/O）生物技術(shù)

該工藝各反應(yīng)器單元功能及工藝特征如下：

1）厭氧反應(yīng)器：原污水及從沉淀池排出的含磷回流污泥同步進(jìn)入該反應(yīng)器，其主要功能是釋放磷，同時(shí)對(duì)部分有機(jī)物進(jìn)行氨化，一般溶解氧小于0.2mg/L。

2）缺氧反應(yīng)器：污水經(jīng)厭氧反應(yīng)器進(jìn)入該反應(yīng)器，其首要功能是脫氮，硝態(tài)氮是通過(guò)內(nèi)循環(huán)由好氧反應(yīng)器送來(lái)的，循環(huán)的混合液量較大，一般為2Q（Q—原污水量）。

3)好氧反應(yīng)器——曝氣池：混合液由缺氧反應(yīng)器進(jìn)入該反應(yīng)器，其功能是多重的，去除BOD、硝化和吸收磷都是在該反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行的，這三項(xiàng)反應(yīng)都是重要的，混合液中含有NO₃-N，污泥中含有過(guò)剩的磷，而污水中的BOD(或COD)則得到去除，流量為2Q的混合液從這里回流到缺氧反應(yīng)器；

4）沉淀池：其功能是泥水分離，污泥的一部分回流厭氧反應(yīng)器，上清液作為處理水排放。

該工藝處理效率一般能達(dá)到：BOD₅和SS為90%~95%，總氮為70%以上，磷為90%左右，一般適用于要求脫氮除磷的大中型城市污水廠。但A²/O工藝的基建費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)均高于普通活性污泥法，運(yùn)行管理要求高，所以對(duì)目前我國(guó)國(guó)情來(lái)說(shuō)，當(dāng)處理后的污水排入封閉性水體或緩流水體引起富營(yíng)養(yǎng)化，從而影響給水水源時(shí)，才采用該工藝

但該工藝處理水只能達(dá)到國(guó)標(biāo)B，對(duì)于氮磷的再次去除沒(méi)有突破性進(jìn)展。同時(shí)需要在厭氧和缺氧段進(jìn)行攪拌，和回流沉淀池的污泥，管理復(fù)雜、污泥產(chǎn)生量大造成二次污染。

5.4.2 生物接觸氧化法生物技術(shù)

生物膜法分為：MBR、BAF、接觸氧化法、滴濾池法、人工濕地法等。

隨著新型濾料的開(kāi)發(fā)和配套技術(shù)的不斷完善，與活性污泥法平行發(fā)展起來(lái)的生物膜工藝技術(shù)得以快速發(fā)展，即獨(dú)立又幾乎已經(jīng)結(jié)合到污水處理的各種其它工藝中，這是由于生物膜法具有諸多優(yōu)點(diǎn)：

處理效率高、耐沖擊負(fù)荷性能好、體積小、運(yùn)營(yíng)管理穩(wěn)定、低成本、低能耗、投資省、運(yùn)營(yíng)成本低、不存在活性污泥法的污泥膨脹問(wèn)題、可以維持較高的污泥齡、生物相相對(duì)豐富穩(wěn)定、具有較高的微生物量、水力停留時(shí)間較短、對(duì)毒性物質(zhì)和沖擊負(fù)荷具有較強(qiáng)的抵抗性、具有一定的消化和反消化功能、可以實(shí)現(xiàn)封閉式運(yùn)轉(zhuǎn)、解決臭味問(wèn)題等。

生物膜及活性污泥出現(xiàn)的微生物比較

從上表可以看出生物膜上的微生物種類繁多，各菌種數(shù)量穩(wěn)定且量大，單位反應(yīng)器內(nèi)的生物量可高達(dá)活性污泥法的5-20倍，因而生物膜反應(yīng)器具有較高的處理能力。

生物接觸氧化法幾乎和A2O有許多相似的地方，需要污泥回流，比A2/O多了填料，微生物相多且量大，因此處理能力高占地面積小。

具有投資少、能耗低、運(yùn)行費(fèi)用低、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、出水水質(zhì)穩(wěn)定高效等優(yōu)點(diǎn)。

5.4.3 新隔離型曝氣生物濾池法（NBAF）生物技術(shù)

A:定義

微生物細(xì)胞幾乎能在水環(huán)境中任何適宜的載體表面牢固的附著，并在其上生長(zhǎng)和繁殖，由細(xì)胞內(nèi)向細(xì)胞外延伸的胞外多聚物使微生物細(xì)胞形成纖維狀的纏結(jié)結(jié)構(gòu)，便被稱之生物膜。

B:好氧生物膜法的原理

污水長(zhǎng)期與填料接觸，就會(huì)在其表面形成生物膜，并逐漸成熟。固定生物膜法中，微生物附著在載體表面生長(zhǎng)而形成膜狀，當(dāng)污水流經(jīng)載體表面和生物膜接觸的過(guò)程中，污水中的有機(jī)污染物被微生物吸附、穩(wěn)定、最終轉(zhuǎn)化為H₂O、CO₂、NH₃和微生物細(xì)胞物質(zhì)，污水得到凈化。

C:生物膜的特點(diǎn)

生物膜中的微生物不像活性污泥那樣承受較強(qiáng)的攪拌沖擊，易于生長(zhǎng)繁殖。生物膜是由細(xì)菌（好氧、兼性、厭氧）、真菌、藻類、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物以及一些肉眼可見(jiàn)的蠕蟲(chóng)、昆蟲(chóng)和幼蟲(chóng)等組成。微生物量多，處理能力大，凈化功能顯著提高。由于微生物附著生長(zhǎng)并使生物膜具有較低的含水率，單位反應(yīng)器內(nèi)的生物量可高達(dá)活性污泥法的5-20倍，因而生物膜反應(yīng)器具有較高的處理能力。

生物膜法都分段處理，在每段都自然形成自己獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的生物圈，這種現(xiàn)象對(duì)有機(jī)污染物是相當(dāng)有利的。生物膜法對(duì)于進(jìn)水BOD在50mg/L以下的水能很好的處理成5-10mg/L.而活性污泥對(duì)于低于60mg/L的沒(méi)有辦法處理。

D：優(yōu)越性

如今國(guó)內(nèi)大部分使用活性污泥法，凈水后均產(chǎn)生大量的污泥，這些污泥含有高濃度的有機(jī)物，極難處置，形成二次污染的污染源。污泥的產(chǎn)生是傳統(tǒng)污水處理技術(shù)難以突破的瓶頸。由于人工曝氣量大，微生物膜在完成使命死亡后自身發(fā)生氧化，因此本技術(shù)的最大特點(diǎn)是凈化污水時(shí)幾乎不產(chǎn)生有機(jī)污泥，這正是傳統(tǒng)凈化技術(shù)的致命軟肋。

（1）NBAF曝氣生物濾池是一種新型的隔離型的高負(fù)荷浸沒(méi)式固定生物膜三相反應(yīng)器，它集中了現(xiàn)有污水生化處理兩類方法：活性污泥法和生物膜法各自優(yōu)點(diǎn)，并將生化反應(yīng)和物理過(guò)濾（即生物降解去除BOD和固液分離去除SS）兩種處理過(guò)程合并在同一個(gè)反應(yīng)器中完成。

NBAF按照水流方向分上向流和下向流，下向流曝氣生物濾池在進(jìn)水的同時(shí)，采用水汽逆向的工藝路線，使介質(zhì)表面形成生物膜，污水流過(guò)濾床時(shí)，污染物首先被過(guò)濾和吸附，然后同化、代謝、降解。所以NBAF曝氣生物濾池可以在降解有機(jī)物的同時(shí)，具有生物絮凝和吸附過(guò)濾的作用。而且由于生物膜附著在生物巢濾料上，活性很高，生物膜不受泥齡限值，對(duì)于污染物的降解十分有利。

隨著處理過(guò)程的進(jìn)行，在濾料縫隙之間的懸浮活性污泥形成了污泥濾層，在氧化降解污水中有機(jī)物的同時(shí)，起到了進(jìn)一步吸附過(guò)濾作用，從而能使有機(jī)物及懸浮物均能得到比較徹底的清除。

（2）在反應(yīng)器的上部異樣菌為優(yōu)勢(shì)菌種，碳污染物主要在這里被去除，而在反應(yīng)器下部，自養(yǎng)菌如硝化菌占優(yōu)勢(shì)，氨氮被硝化。在生物膜內(nèi)部以及部分馬鞍球型生物巢填料縫隙之間，蓄積大量活性污泥的兼性微生物，因此在NBAF中可發(fā)生碳污染物的去除，同時(shí)硝化和反硝化的的功能。

（3）NBAF特殊的專利性馬鞍球型生物巢填料為微生物提供了最佳的生產(chǎn)環(huán)境，因此生物量大、濃度高，使其容積負(fù)荷增大，不僅減少了池的容積和占地（容積僅為活性污泥法的1/3-1/5）,而停留時(shí)間縮短至4-8小時(shí)。基建投資省20-30%。

（4）填料固定床中的馬鞍球型生物巢填料具有巨大的比表面積，其上生長(zhǎng)著各種碳化菌組成的高活性生物膜，具有氧化降解和吸附過(guò)濾水中污染物的功能（可去除污水中的有機(jī)物COD、BOD、SS、NH3-N、P等），且一般不設(shè)置二沉池。

（5）氣水相對(duì)運(yùn)動(dòng)，氣泡接觸面積增大，氧的利用率提高15%-20%，增加氣水與生物膜接觸面積，從而提高處理效果，降低運(yùn)行費(fèi)用。

（6）硝化效率高，脫氮效果好，這是常規(guī)二級(jí)處理達(dá)不到的。

（7）高質(zhì)量的出水達(dá)到砂濾三級(jí)處理水質(zhì)，不但可以滿足環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，而且可達(dá)到中水回用標(biāo)準(zhǔn)。NBAF對(duì)低濃度的有機(jī)廢水也有很好的處理效果，如洗澡水。

（8）馬鞍球型專利生物巢填料使用壽命20年以上，無(wú)需更換。

（9）由于NBAF沒(méi)有污泥齡限值，長(zhǎng)期運(yùn)行將產(chǎn)生微生物內(nèi)源消化，因此幾乎沒(méi)有污泥產(chǎn)生。

NBAF與傳統(tǒng)處理工藝設(shè)計(jì)參數(shù)比較表

從以上數(shù)據(jù)對(duì)比可知，NBAF工藝不僅在生化反應(yīng)單元上有機(jī)負(fù)荷高、水力停留時(shí)間短，因而反應(yīng)器體積小，占地面積少，同時(shí)不需要單獨(dú)設(shè)置二次沉淀池，其基建投資省的優(yōu)勢(shì)十分明顯，這是其它任一處理工藝無(wú)法企及的

E.好氧、厭氧、兼氧生物膜一體化技術(shù)

為了保持生物膜好氧菌的活性，向生物膜提供氧氣創(chuàng)造好氧條件，本技術(shù)采用曝氣強(qiáng)制通風(fēng)供氧。好氧層的厚度和污水的流量和濃度相關(guān)聯(lián)

微生物的生長(zhǎng)繁殖使生物膜厚度增大，營(yíng)養(yǎng)物和氧的傳遞阻力加大，使生物膜深處的營(yíng)養(yǎng)物和氧供應(yīng)不足，促使微生物內(nèi)源代謝產(chǎn)生厭氧層。中間部分形成兼氧層。

好氧、厭氧、兼氧一體化，在親水的表層形成的好氧層吸收、氧化、分解水中的有機(jī)物。好氧、厭氧和兼氧同時(shí)形成了硝化和反硝化。因此具有脫氮的功能。

5.5工藝路線的確定

針對(duì)餐廚垃圾的水質(zhì)特點(diǎn)，我公司設(shè)計(jì)采用工藝先進(jìn)可靠、能耗低、接觸氧化及NBAF工藝處理餐廚垃圾是最生態(tài)、最經(jīng)濟(jì)、最完美的處理方法。秉承經(jīng)濟(jì)、高效、美觀、自然和諧的原則。

如果是大型餐廚垃圾處理系統(tǒng)，從經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)遠(yuǎn)的餐廚垃圾減量化、資源化、無(wú)害化角度考量，中高溫厭氧足夠完善，可將大部分有機(jī)物污染因子轉(zhuǎn)變沼氣而使用于其它用途。而沼渣變廢為寶經(jīng)過(guò)干化后即可作為畜禽養(yǎng)殖私聊添加劑或有機(jī)肥使用于種植業(yè)。會(huì)先行厭氧之后好氧處理即可，不必要使用藥劑物化處理。龍崗龍城中學(xué)的餐廚垃圾及生活污水處理既為先例。當(dāng)然費(fèi)用相對(duì)也高許多，因?yàn)樾枰ㄔO(shè)的工程基建較大，效果明顯。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度還是可為的。

5.6工藝流程