一种餐饮含油废水净化处理方法及成套设备 【技术领域】
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种餐饮含油废水净化处理方法及成套设备。
背景技术
近年来，我国餐饮业蓬勃发展，整个行业在国民经济中的比重飞速增长到年营业收入上千亿元，已成长为我国经济发展不可忽视的重要力量。然而随着城市及城市化的发展，宾馆、酒店、食堂的规模日益扩大，数量日益增多，随之产生的餐饮废水量越来越大，据不完全统计，我国每年餐饮业排放的未经处理的废水达上亿吨，且有不断增长的趋势。另据资料报道，餐饮废水排放量约占城市生活污水排放量的3％，但其BOD5和COD的含量却占总负荷的1/3，可见餐饮废水是高浓度污染源，是城市周围水体受污染的主要原因之一。类佐料、洗涤剂和蛋白质等等污染物。该类废水具有CODcr和BOD5值高，含油量大，有一定的色度和气味，水质水量变化较大等特点，这些有机物如不经处理而排放到江河湖海后，会使水体浑浊，气温高时还会变质，使河流湖泊中的水变黑，并发出恶臭气味，严重影响环境。废水的细菌会成为疾病的传播源，给人们的身心健康带来严重威胁。如果将未经处理的餐饮含油废水用于农业灌溉，则会堵塞土壤空隙，妨碍农作物生长。随着城市环境管理水平的提高及排放标准的严格，餐饮废水排放前要达到污水排人城市下水道水质标准，否则面临超标罚款和搬离市中心的危险。因此，餐饮废水的治理达标排放具有重要的现实意义。
目前根据对我国发达地区广州、上海等餐饮含油废水检测结果表：BODs为200～400mg/L，CODcr为400～800mg/L，SS为250～500mg/L，油脂为150-420mg/L，氨氮平均值为6～50mg/L。餐饮含油废水的治理任务主要是去除油脂、有机物、氨氮和悬浮物。
现有技术中，针对餐饮含油废水有多种处理方法，主要有物理法(沉降、机械、离心、粗粒化、过滤、膜分离等)，物理化学法(浮选、吸附、离子交换、电解等)，化学法(凝聚、酸化、盐析等)和生物法(活性污泥、生物膜法等)等。现有的几种主要的餐饮含油废水的处理方法具体如下：
1)重力隔油分离法：
重力隔油分离法是利用油水两相的密度差及油和水的不互溶性进行分离。该类方法设备结构简单，易操作，除油效果稳定。基于重力分离原理的油水分离装置种类繁多，主要产品有API型油水分离池(平流式隔油池)、PPI型油水分离池、CPI型油水分离池等。
该法主要适用于浮油和乳化分散油，但无法去除乳化油，对有机物和氨氮的去除效果较差，难以达到排放标准，需后续进一步处理。
2)粗粒化法：
粗粒化法(聚结法)是利用油水两相对聚结材料亲和力的不同来进行分离，主要用于分散油的处理。此法的技术关键是粗粒化材料的选择，材质表面的亲油疏水性是主要的，粗粒化法餐饮含油废水能有效降低餐饮含油废水的含油量，但对悬浮物浓度高的餐饮含油废水，聚结材料易堵塞。
3)混凝法
凝聚法是指向废水中投加絮凝剂，利用絮凝物质的架桥作用，使微粒油珠结合成为聚合体。餐饮含油废水中的油，按其表面性质说是完全疏水的，且密度比水小，按道理应该能够互相吸聚，兼并成较大的油珠，借其密度差自行上浮到水面。通过中和、吸附-架桥以及沉析物网捕等作用，以达到理想的混凝效果。
用混凝法处理餐饮含油废水具有流程短、设备简单、占地面积的特点，但餐饮含油废水质变化变化范围大，虽经混凝处理后，COD去除率较高，氨氮去除效果较差。
4)膜过滤法
膜分离法处理餐饮含油废水是近几十年发展起来的，主要有微滤(MF)、纳滤(NF)、超滤(UF)及反渗透(RO)法。膜分离法适合于除去废水中的稳定的乳化油和分散油，在预处理时需要除去水中的颗粒较大的乳化油和分散油，它具有不需加入其它试剂、不产生含油污泥、浓缩液可烧、处理、设备费用低等优点。它存在的问题是处理量较小，需对废水进行严格的预处理，且膜的清洗也较麻烦。
5)电化学法
电化学法是利用电流进行溶液氧化还原反应的过程，废水中的污染物质在阳极被氧化，在阴极还原后，或与电极反应产物作用，转化成无害的成分，达到净化污水的目的。在餐饮含油废水处理中最常采用的方法有电解絮凝法，脉冲电絮凝法等工艺。用电化学法来处理餐饮含油废水，对有机物的去除效率较高，操作简单，但电耗大，极板易损耗，随废水浓度的增加，耗电量也会明显增加，对设备也有一定的腐蚀危害。
6)生物处理法
生物处理法是利用微生物的生物氧化作用使废水得到净化的一种方法。生物法处理效率高，抗冲击负荷能力强，技术成熟，应用在餐饮含油废水处理领域的生物法主要有SBR法(Sequencing Batch Reactor，简称SBR，序批式活性污泥法)、接触氧化法、MBR法(membrane bioreactor，简称MBR，膜生物反应器法)等。这些方法虽然对有机物效果较好，但占地面积较大，投资成本高，运行费用高。
综上所述，在现有地餐饮含油废水处理方法中。物理法、物理化学法、化学法虽然具有流程短、设施简单的优点，但是处理效率不高；而且当进水水质剧烈变化时，出水水质亦有波动，因此一般物化法只作为预处理，其后还要进行深度处理才能达标排放；生物处理法具备处理效率高、抗冲击负荷能力强等优点，但由于其占地面积较大，运行费用高，难以在城区餐饮业中推广使用。纵观现有的各种餐饮含油废水处理方法，均分别在经济、能耗及处理效果等方面存在或多或少的问题。而如何能够简化污水处理步骤，并且达到较高的处理效率，是本领域技术人员所亟待解决的问题。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种餐饮含油废水净化处理方法及成套设备。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
1)机械式油污分离：餐饮含油废水通过格栅去除含油废水中的悬浮物及杂质，然后进入隔油池进行机械式油污分离；
2)悬浮物混凝处理：机械式油污分离后的出水进入反应池，在反应池中加入混凝剂，进行混凝反应处理；
3)气浮生化处理：混凝反应处理后的出水进入气浮生化池进行固液分离处理及生化处理；
4)生物过滤：固液分离处理及生化处理后的出水进入改良式生物滤池进行微生物脱氮及除碳处理，然后使用生物滤料对微生物脱氮及除碳处理后的出水进行过滤；
5)杀菌消毒：使用消毒剂对过滤后的出水进行杀菌消毒处理。
所述步骤1)中，分离后的油污可以用和分离刮板进行分离和收集。
优选的，所述步骤2)中的混凝剂选自聚合氯化铝或聚合硫酸铝中的一种或多种。
优选的，所述步骤2)中混凝剂的投量为20～50mg/L，在反应池中的混凝处理的时间为5～10min。
所述步骤3)中的气浮生化池包括池体、溶气装置、微生物悬浮填料以及刮渣机，其中，池体表面设有刮渣机，且所述池体内部包括气浮接触分离区和生化区，其中，所述气浮接触分离区位于上层，有效水深为0.7～1.2m，表面负荷为0.8～2m3/m2·h，且所述气浮接触分离区内设有溶气释放器；所述生化区位于下层，有效水深为1～2m，且所述生化区内设有微生物悬浮填料。
优选的，所述溶气装置由气液混合泵和小型压力平衡罐组成。
优选的，所述微生物悬浮填料为微生物膜载体，可由本领域技术人员根据所固定的微生物选择市售的微生物膜载体。
所述固液分离处理的原理为：混凝反应处理后的出水中含有的悬浮物质和溶气水中的微小气泡结合，形成比水轻的介质，浮于水面被刮渣机去除而实现固液分离。
所述生化处理的原理为：采用固定有微生物的膜载体作为微生物悬浮填料，微生物悬浮填料中固定的微生物可以对水中的有机物进行分解。
优选的，所述步骤4)中的微生物包括硝化细菌和反硝化细菌。
优选的，所述步骤4)中的生物滤料的组成成分及各组分的质量百分比为：石英砂10～30％；活性炭30～60％；沸石分子筛20～40％。
优选的，所述步骤4)中，采用反冲水泵对改良式生物滤池进行反冲洗，反冲洗强度2～5L/S.m2，冲洗周期为：24～72h，反冲洗液进入格栅池中。
优选的，所述步骤5)中，消毒剂为C1O2，工作浓度为1～10mg/L。
本发明还提供了一种用于所述方法的餐饮含油废水净化处理成套设备，包括依次连接的格栅池、隔油池、反应池、气浮生化池、改良式生物滤池和清水池。
优选的，所述格栅池的内部设有格栅，且格栅池的一侧设有进水管，另一侧与隔油池连接；所述隔油池的内部设有隔板，隔油池的一侧与反应池连接；所述反应池通过内部管道与气浮生化池连接；所述气浮生化池的下部一侧通过开孔集水槽与改良式生物滤池连接；改良式生物滤池的下部一侧与清水池的一侧连接，清水池的另一侧设有出水管。
优选的，所述反应池设有加药池，且所述加药池顶部设有搅拌机。
优选的，所述气浮生化池的顶部设有刮渣机，其内部设有溶气释放器和微生物悬浮填料，外部还设有小型力平衡罐和气液混合泵。
本发明的餐饮含油废水净化处理及回收利用的方法具有如下特点：
1、通过在反应池中进行悬浮物混凝处理，可以使得水体中的大部分悬浮物及胶体形成絮状体，利于后续的固液分离；
2、由于使用了由气液混合泵和小型压力平衡罐组成的加压溶气气浮生化池的溶气装置，气液混合泵的吸入口可以利用负压作用吸入气体，高速旋转的泵叶轮将液体与气体混合搅拌。由于泵内的加压混合，气体与液体充分溶解，溶解效率可达80～100％，性能优于常规技术中由空压机、回流泵、溶气罐所组成的溶气装置；而且，使用气液混合泵的溶气方式可以提高溶气液制取效率、简化制取装置、节省场地、降低投资、节省运行成本及维护费用；
3、加压溶气气浮生化池包括气浮接触分离区和生化区：其中，气浮接触分离区中，污水的悬浮物质和溶气水中的微小气泡结合，形成比水轻的介质，浮于水面被去除；而生化区微生物悬浮填料采用了新型微生物膜载体作为微生物悬浮填料，该微生物悬浮填料在污水中具有良好的稳定性和物化性能，其空隙率为90％以上，固定微生物后的载体密度接近于水，微生物负载量大，高达18～40g/L，容积负荷可高达10-16kgBOD5/m3.d，比表面积可达200～500m2/m3。同时，由于该气浮生化池利用其内部的有效水深将工作区域分为上下两层的结构特点，因此可使污水、空气和生物膜得到充分掺混接触交换，生物膜不仅能大量地在微生物载体内生长，保持良好的活性和空隙可变性，而且在运行过程中气体在流动的污水带动下，互相碰撞并被处于高度蠕动状态的微生物载体不断切割成更小的气泡，增加了氧的利用率。因此它具有切割气泡能力强、空间体积利用率大、无死区等特点，因此在生化区，微生物悬浮填料上微生物利用气浮出水的过饱和溶解氧(一般气浮出水中的溶解氧可以达到6-8mg/L)，作为生长及分解有机物所需的氧气来源，达到分解有机物的目的；
4、改良式生物滤池的滤料为石英砂、活性炭和沸石分子筛，通过与常规生物滤池对比，用该滤料进行废水处理，其水力负荷可达1.5-3.0m/h，对有机物、氨氮的去除率可提高30％。其主要原理为活性炭能够对污水中胶体和溶解性有机物质进行吸附，吸附的有机物被微生物利用以生长繁殖并降解，同时这些微生物又进一步吸附了污水中的悬浮物及胶体和溶解性物质，从而逐渐形成生物膜，生物膜上的微生物对污水中有机物再进行吸附氧化作用；而沸石分子筛的比表面积大，有很强的离子交换能力，对氨氮有专性吸附作用，被吸附后的氨氮通滤料上的硝化和反硝化菌分解得到有效去除，同时通过生物降解氨氮又再生了沸石分子筛的氨氮吸附功能；
5、采用反冲水泵对滤池进行定期反冲洗，能够使得过滤池处于高效处理状态。
同时，与现有技术相比，本发明的方法具有以下突出技术特点：
1、去除效率高，通过去污步骤的合理组合，使得废水中有机物，油脂，氨氮等污染指标能有效去除，处理出水可直接排放或回用于生活杂用水；
2、通过对各处理步骤的合理布局，使得其配套设备占地面积小，结构紧凑，美观，不仅可应用于占地空间紧张的宾馆、酒店等大中城市的餐饮单位。亦可应用于远离城市管网的风景区、旅游度假区。采用本一体化设备进行处理，可使出水水质达到国家排放标准或生活杂用水回用标准。同时可根据项目的周边景观具体要求，一体化设备采用地埋式或地上式，使其与周围的自然景观相协调；
3、能有效去除废水中大量有机物，油脂，并且能够去除废水中的氨氮、色度等，使出水各项指标能够满足回用水要求，处理后的餐饮含油废水出水的水质可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A排放标准，出水可直接排放或回用于生活杂用水。
【附图说明】
图1为本发明的餐饮含油废水净化处理方法的流程图。
图2为本发明的餐饮含油废水净化处理成套设备的结构图。
图3为本发明的餐饮含油废水净化处理成套设备的A-A面剖面图。
图4为本发明的餐饮含油废水净化处理成套设备的B-B面剖面图。
【具体实施方式】
下面结合实施例进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明，而非限制本发明的范围。
实施例1
本实施例中使用的餐饮含油废水来源为：餐饮含油废水来源有宾馆、酒店、食堂、渡假村、风景区、住宅楼的厨房废水；其中含有的杂质主要包括：食物纤维、淀粉、动植物油脂、各类佐料、洗涤剂和蛋白质。
图1为本实施例中餐饮含油废水净化处理的方法流程图。
图2为本实施例中餐饮含油废水净化处理成套设备的结构图，所述餐饮废水处理方法的成套设备包括：加药池1、反应池2、气浮生化池3、改良式生物滤池4、清水池5、隔油池6和格栅池10；其中，格栅池10的内部设有格栅13，格栅池10的一侧设有进水管7，另一侧与隔油池6连接；隔油池6的内部设有竖立放置的第一挡板8和第二挡板9，隔油池6的一侧与反应池2连接。
加药池1的顶部设有搅拌机12；反应池2与气浮生活池3的通过内部管道连接；所述气浮生化池3的下部一侧通过环绕气浮生化池3一周的开孔集水槽14与改良式生物滤池4连接；改良式生物滤池4的下部一侧通过开孔板15与清水池5的一侧连接，清水池5的另一侧设有出水管16。同时，清水池的外侧设有消毒装置22和反冲水泵23。
气浮生化池3的顶部设有刮渣机17，其内部设有溶气释放器18和微生物悬浮填料19，外部还设有小型压力平衡罐20和气液混合泵21。
改良式生物滤池4中设有生物滤料25。
在进行餐饮含油废水的处理时，餐饮含油废水从进水管7进入格栅池10中，废水中的大颗粒杂质经格栅13滤除，从格栅池10中流出的出水进入隔油池6中，经第一挡板8和第二挡板9进行机械式油污分离。
从隔油池6中排出的出水进入反应池2中，加药池1往反应池2中加入混凝剂进行混凝反应。
经过混凝反应后的出水进入气浮生化池3，对污水进行固液分离处理以及经过微生物悬浮填料19中固定的微生物对污水中含有的有机物进行分解以后，经开孔集水槽14进入改良式生物滤池4中进行过滤处理。在此过程中，气液混合泵21产生的负压作用，将空气吸入与回流水进行气水混合成为加压溶气水，然后通过小型压力平衡罐20进行压力调节后输送至溶气释放器18，混凝后的废水与经过溶气释放器18的溶气水充分混合，絮状体和微气泡沾附后，上升至水体表面形成浮渣，浮渣由刮渣机17刮除。然后，气浮生化池3的出水经开孔集水槽14进入改良式生物滤池4的内部进行生物过滤。生物过滤后的出水出水经开孔隔板15进入清水池5中，经消毒装置22的杀菌消毒处理后从出水管16直接排放或回用。
本实施例中，餐饮含油废水的净化处理方法包括如下步骤：
1)机械式油污分离：餐饮含油废水通过格栅去除含油废水中的悬浮物及杂质，然后进入隔油池进行机械式油污分离；
2)悬浮物混凝处理：在机械式油污分离后的出水进入反应池，在池中按照20mg/L的加药量加入混凝剂聚合氯化铝，进行机械搅拌后进入反应池停留10min使水体中的大部分悬浮物及胶体形成絮状体，利于后续的固液分离；
3)气浮生化处理：混凝处理后的出水从反应池出来后，进入加压溶气气浮生化池进行固液分离处理及生化处理；
4)如图2所示，气浮生化池包括池体、溶气装置、微生物悬浮填料以及刮渣机。其中，池体表面设有刮渣机，且所述池体内部有效水深包括气浮接触分离区和生化区，其中，所述气浮接触分离区位于上层，有效水深为1.2m，表面负荷为2m3/m2·h，且气浮接触分离区内设有溶气装置；所述生化区位于下层，有效水深为2m，且生化区内设有微生物悬浮填料；气浮生化池的溶气装置由气液混合泵和小型压力平衡罐组成，其中，气液泵产生的负压作用(具体压力范围为-0.03～0.05Mpa)，将空气吸入与经过处理的回流水进行气水混合成为加压溶气水，然后通过压力平衡罐进行压力调节至0.25～0.4Mpa后成为溶气水输送至溶气释放器，经过混凝处理后的废水与经过溶气释放器的溶气水充分混合，絮状体和微气泡沾附后，上升至水体表面形成浮渣，浮渣由气浮生化池顶设置的刮渣机刮除；
5)固液分离后的水体向下进入气浮生化池下层的生化区，生化区中填充有微生物悬浮填料，该微生物悬浮填料为微生物膜载体，附着在该微生物膜载体上的微生物对污水中的有机物进行分解，分解过程中可以通过BOD指标检测来确定有机物的去除情况；
6)生物过滤：固液分离处理及生化处理后的出水进入改良式生物滤池(改良式生物滤池中含有硝化和反硝化菌)进行微生物脱氮及除碳处理，然后使用生物滤料对微生物脱氮及除碳处理后的出水进行过滤；本实施例中的生物滤料的组成成分及各组分的质量百分比为：石英砂20％；活性炭60％；沸石分子筛20％；
利用滤池中的硝化和反硝化菌的协同作用，将污水中氨氮最终转化为氮气排出系统，同时在反硝化的过程中，将污水中的剩余有机物以碳源的形式进行去除，另外，水体经滤料后可进一步去除细小颗粒物，同时采用反冲水泵对改良式生物滤池进行反冲洗，反冲洗强度5L/S.m2，冲洗周期为：72h，反冲洗液进入格栅池中；
7)杀菌消毒：使用消毒剂对过滤后的出水进行杀菌消毒处理，消毒剂为ClO2，优选的工作浓度为10mg/L，消毒后出水由出水管直接排放或回用；
8)净化处理后的出水检测结果：
表1实施例1净化处理后出水基本控制项目去处率数据表
项目 SS或油去除率 COD去除率 BOD去除率 色度去除率 餐饮含油废水 98％ 95％ 98％ 70％
表2实施例1净化处理后出水基本控制项目排放浓度(日均值) 单位：mg/L
序 号 基本控制项目 一级标 准A标准 净化处理之前废水(mg/L) 净化处理后出水(mg/ L) 1 化学需氧量 (COD) 50 400-800 ≤50 2 生化需氧量 (BOD5) 10 200-400 ≤10 3 悬浮物(SS) 10 250-500 ≤10 4 动植物油 1 150-420 ≤1 5 阴离子表面活性 剂 0.5 3-5 ≤0.5 6 总氮(以N计) 15 40-60 ≤15 7 氨氮(以N计) (5)8 6-50 ≤5 8 总磷(以P计) 0.5 3-6 ≤0.5 9 色度(稀释倍数) 30 100-200 ≤30 10 pH 6-9 6-9 6-9 11 粪大肠菌群数(个 /L) 103 ≥105 ≤103
上述检测结果说明：经过本实施例中的餐饮含油废水的净化处理后，去除了大量有机物，油脂，而且废水水的氨氮，色度等，使出水各项指标能够满足回用水要求，处理后的餐饮含油废水出水水质可达到《城镇污水处理厂污染物污染物排放标准》一级A排放标准，出水可直接排放或回用于生活杂用水。
实施例2
本实施例中使用的餐饮含油废水来源及其中含有的杂质与实施例1中相同。
净化处理的方法流程为：
1)机械式油污分离：餐饮含油废水通过格栅去除含油废水中的悬浮物及杂质，然后进入隔油池进行机械式油污分离；
2)悬浮物混凝处理：在机械式油污分离后的出水进入反应池，在池中按照50mg/L的加药量加入混凝剂硫酸铝，进行机械搅拌后进入反应池停留5min使水体中的大部分悬浮物及胶体形成絮状体，利于后续的固液分离；
3)气浮生化处理：混凝处理后的出水从反应池出来后，进入加压溶气气浮生化池进行固液分离处理及生化处理；
4)如图2所示，气浮生化池包括池体、溶气装置、微生物悬浮填料以及刮渣机，其中，池体表面设有刮渣机，且所述池体内部有效水深包括气浮接触分离区和生化区，其中，所述气浮接触分离区位于上层，有效水深为0.7m，表面负荷为0.8m3/m2·h，且气浮接触分离区内设有溶气装置；所述生化区位于下层，有效水深为1m，且生化区内设有微生物悬浮填料；气浮生化池的溶气装置由气液混合泵和小型压力平衡罐组成，其中，气液泵产生的负压作用(具体压力范围为-0.03～0.05Mpa)，将空气吸入与经过处理的回流水进行气水混合成为加压溶气水，然后通过压力平衡罐进行压力调节至0.25～0.4Mpa后成为溶气水输送至溶气释放器，经过混凝处理后的废水与经过溶气释放器的溶气水充分混合，絮状体和微气泡沾附后，上升至水体表面形成浮渣，浮渣由气浮生化池顶设置的刮渣机刮除；
5)固液分离后的水体向下进入气浮生化池下层的生化区，生化区中填充有微生物悬浮填料，该微生物悬浮填料为微生物膜载体，附着在该微生物膜载体上的微生物对污水中的有机物进行分解，分解过程中可以通过BOD指标检测来确定有机物的去处情况；
6)生物过滤：固液分离处理及生化处理后的出水进入改良式生物滤池(改良式生物滤池中含有硝化和反硝化菌)进行微生物脱氮及除碳处理，然后使用生物滤料对微生物脱氮及除碳处理后的出水进行过滤；本实施例中的生物滤料的组成成分及各组分的质量百分比为：石英砂10％；活性炭50％；沸石分子筛40％；
利用滤池中的硝化和反硝化菌的协同作用，将污水中氨氮最终转化为氮气排出系统，同时在反硝化的过程中，将污水中的剩余有机物以碳源的形式进行去除，另外，水体经滤池后可进一步去除细小颗粒物，同时采用反冲水泵对改良式生物滤池进行反冲洗，反冲洗强度2L/S.m2，冲洗周期为：24h，反冲洗液进入格栅池中；
7)杀菌消毒：使用消毒剂对过滤后的出水进行杀菌消毒处理，消毒剂为ClO2，工作浓度为5mg/L，消毒后出水由出水管直接排放或回用；
8)净化处理后的出水检测结果：
表3实施例2净化处理后出水基本控制项目去处率数据表
项目 SS或油去除率 COD去除率 BOD去除率 色度去除率 餐饮含油废水 98％ 95％ 98％ 70％
实施例3
步骤6)中的生物滤料的各组分及其比例为：石英砂30％；活性炭30％；沸石分子筛40％，其他处理步骤同实施例1。