一種處理餐飲廢水的裝置及方法
2023-05-20 09:18:41 1
專利名稱：一種處理餐飲廢水的裝置及方法
一種處理餐飲廢水的裝置及方法本發明屬於水處理技術領域，特別涉及一種直流脈衝電絮凝-生物降解處理餐飲 廢水的方法與裝置。餐飲廢水汙染物具有有機物含量大，懸浮物濃度大，水質變幅大和處理複雜等特 點，一直以來都是廢水處理的重點與難點，目前餐飲廢水處理普遍採用生物法、混凝法等集 中處理，具有投資大，工藝複雜等弱點。餐飲廢水的複雜性與常規方法的集中處理模式，以 及極高含量的有機物，是導致當前大量餐飲廢水難以處理和不易達標排放的最直接原因。 因此研究小規模的適合個體餐飲廢水排放單位的集成餐飲費水處理方式對解決當前餐飲 廢水所導致的種種問題具有相當重要的現實意義。電絮凝沉澱法是一種靠電流的電子傳遞作用使電極發生氧化還原反應而產生具 有去汙活性離子的方法，其產生的陽離子具有破壞廢水中懸浮粒子的的帶電特性，能使懸 浮物聚集而沉澱，將汙染物從廢水中除去。通常用於水處理的電極材料為鐵和鋁或鐵鋁的 混合物，陽極在電流的作用下失電子而發生溶解作用生成Al3+、Fe2\ Fe3+等陽離子，同時在 陽極析出少量的A微氣泡，在陰極上析出H2微氣泡，電絮凝的作用機理包括電解、脫穩、凝 聚、氣浮等過程，電解作用是指電陽極溶解產生陽離子的過程電極在電流的作用下發生 電解氧化還原反應，狗或々1電極在陽極失電子產生!^2+或Al3+。其中!^2+在氧氣的作用 下迅速轉變為狗3+。水中的0H_失電子生成O2形成氣泡逸出。在陰極，水分子解離形成的 H+得電子生成H2氣泡逸出。脫穩作用是指陽極溶解產生的狗3+、Al3+等離子與0H_作用形 成!^e(OH)3和Al (OH)3膠體物質與廢水中的懸浮粒子發生電荷相互作用，使懸浮粒子脫除 穩態而發生凝聚反應形成沉澱，然後再電解產生的O2和H2微氣泡作用下吸附並浮載至水 面，達到固液分離的效果。電解氧化還原包括兩部分的內容，一是汙染物直接與電解產生的 Fe (OH) 3和Al (OH) 3膠體物質發生相互作用脫穩沉澱，二是電解過程中產生的OH ·自由基具 有極強的氧化性。能夠無選擇性地直接氧化廢水中的有機汙染物，產生CO2和更簡單的有 機物。而向電絮凝反應器中通入臭氧則可大大強化這一過程，生成更多的OH ·自由基增強 氧化和電絮凝能力。產生的狗2+也可以還原廢水中的氧化性組分，生成狗3+繼續引發電絮 凝反應。臭氧強化的電絮凝過程的反應式如下陽極Fe_2e — Fe2+ ；2H202_4e — 02+4H+陰極2H20+& — Η2+20Γ ；溶液中2Fe2++A+2H+— 2Fe3++H202,Fe2++H202 — Fe3++H0 '+OF,Fe2++H0 · — Fe3++0F, Fe2++20r — Fe (OH)2, Fe3++30F — Fe (OH)30通入臭氧後Fe2++03— Fe02++02, Fe02++H20 — Fe3++H0 · +OF目前應用較為成熟的是直流電絮凝，但是其主要缺點是能耗高，電極容易鈍化，交 變脈衝電絮凝容易產生大量的熱量，增加電絮凝反應的不確定因素，而直流脈衝電絮凝採 用脈衝直流電，不斷重複進行「供電-斷電-供電」的過程，使陽極溶解的狗2+、Al3+等金屬離子能夠隨著廢水流有效地進行絮凝反應從而防止在陽極生成沉澱沉積而鈍化，由於施加 的是脈衝信號，電極反應時斷時續，有利於活性離子的擴散，有效降低濃差極化，能夠最大 程度地節省電能，提高電絮凝效率。生物活性汙泥過濾的方法是一種廣泛用於處理生活汙水或工業廢水的裝置，它一 般由生化反應器和截濾膜組件構成，具有處理成本低，水質條件好，投資省的特點，但同時 也具有一次性投資大，佔地面積大，受天氣氣候影響比較大，工藝複雜等缺點，不適合小規 模高有機物濃度的餐飲廢水的處理。但是如果先通過電絮凝技術將餐飲廢水中的大部分有 機物除去，然後再利用生物活性汙泥降解過濾的方法去除少量的有機物，則可避免生物法 的缺點，發揮其優勢，將電絮凝和生物膜過濾的優勢進行整合，可大大提高廢水的處理效率 和降低處理成本。通過該融合方法處理的廢水可直接達標排放或進入下一步的深度處理工 藝以達到回用水的標準。本發明的目的在於提供一種處理餐飲廢水的裝置及方法，該發明將直流脈衝電 絮凝和膜生物活性汙泥反應器，臭氧紫外線，砂濾聯合使用應用於分散式餐飲廢水的處理。 直流脈衝電絮凝克服了電極的鈍化和極化現象，具有能耗低、處理效率高的特點，同時具有 氣浮和電解氧化還原的作用，能夠去除餐飲廢水中的大部分汙染物；SBR-砂濾聯合利用微 生物的生物降解作用和多孔濾料及活性汙泥的過濾作用將小分子有機物分解除去，並且 可有效降解廢水中的氨氮等汙染物；臭氧聯合紫外線可將殘留的小分子有機物直接氧化 成C02、H2O等無毒物質，而將最後的少量有機物除去，同時對出水進行殺菌消毒；最後的單 獨微孔砂濾處理可有效吸附廢水中的各種金屬離子，使最終的出水水質達到嚴格的排放標 準。本發明的目的是這樣實現的一種處理餐飲廢水的裝置，包括順次連通的廢水調節池，電絮凝反應器，膜生物活 性汙泥層反應器，臭氧-紫外線氧化池和微孔砂濾罐，還設有一超微曝氣器，該超微曝氣器 分別連通於所述電絮凝反應器，膜生物活性汙泥層反應器和臭氧-紫外線氧化池的底部， 所述的電絮凝反應器通過一隔膜泵連通於所述的膜生物活性汙泥層反應器，所述的微孔砂 濾罐的底部連通於所述廢水調節池和電絮凝反應器的連通部，所述的膜生物活性汙泥層反 應器底部設有一汙泥濃縮擠出分離裝置。作為上述技術方案的改良，本發明的進一步技術方案如下進一步，上述的電絮凝反應器包括動鐵陽電極，石墨塊陰極以及脈衝直流電源，該 動鐵陽電極和石墨塊陰極與脈衝直流電源電連接。進一步，上述的膜生物活性汙泥層反應器包括層疊的不同孔徑的多孔濾料層，該 多孔濾料層的層與層之間隔著微孔濾膜，該微孔濾膜越往上層孔徑越小。進一步，上述的臭氧-紫外線氧化池內部設有光觸媒微濾膜和紫外燈。進一步，上述的微孔砂濾罐為圓柱形，其內部裝有超細顆粒的多孔陶瓷濾料。進一步，上述的膜生物活性汙泥層反應器以大孔徑濾料為主骨架，以海綿網和纖 維素絮團為填充物培育多孔道活性汙泥與微孔纖維素薄膜。一種處理餐飲廢水的方法，所述的方法使用了上述的一種處理餐飲廢水的裝置，該方法包括如下步驟(1)廢水在調節池混合均勻後，進入電絮凝反應器進行電絮凝反應，在電極板上施 加脈衝直流電；(2)在電絮凝反應過程中，可溶性的陽極產生的金屬離子經過水解、聚合作用，產 生狗(0!1)3、Al (OH)3等氫氧化物絮凝劑，該絮凝劑與廢水中的蛋白質、多糖等高分子有機汙 染物發生相互作用生成汙染物絮凝團，同時在陽極上因電解水析出的氧氣微氣泡和陰極上 析出的氫氣微氣泡連同臭氧超微曝氣產生的微氣泡吸附汙染物絮凝團浮升到水面，產生氣 浮效應達到固液分離的效果，與此同時，廢水電解過程和臭氧超微曝氣過程產生的OH—連同 氧氣和臭氧本身可將大分子的有機物氧化成為小分子的有機物，部分小分子物質則完全氧 化分解，在此過程中，廢水中的大部分有機物被除去；(3)廢水經電絮凝反應器處理後進入膜生物活性汙泥層反應器，與此連通的超微 曝氣裝置將大大增加廢水中的溶氧量，提高微生物降解汙染物的效率，廢水中的氨氮磷等 營養元素及小分子有機物均可有效除去；(4)膜生物活性汙泥層反應器出水再進入臭氧-紫外線氧化池，臭氧發生器產生 的臭氧一部分供給電絮凝反應器，其餘部分則輸入臭氧-紫外線氧化池進行曝氣，臭氧在 紫外線的照射下分解與水反應產生大量的OH—活性自由基對膜生物活性汙泥層反應器出水 進行殺菌、消毒、除臭，光觸媒微濾膜在紫外燈的照射下產生的OH—強化了這一過程，並可在 光觸媒微濾膜兩側形成微電極，降解微濾孔中的有機物，有效防止膜孔阻塞，大大提高微濾 膜的使用壽命；(5)經臭氧氧化後的出水最後經過微孔砂濾罐中的多孔陶瓷濾料過濾除去多餘的 金屬離子，同時隨著時間的推移，臭氧-紫外線氧化池出水中的微量有機質在微孔砂濾罐 中緩慢積累，緩慢形成微型過濾器使微孔砂濾罐出水水質更加優良。進一步，上述的脈衝直流電的電流強度為1 10A，直流脈衝佔空比為0. 6。進一步，當微孔砂濾罐的出水有機質含量增加時，可採用反衝洗的方式將有機質 回流至電絮凝反應器重新開始電絮凝生物膜過濾，臭氧-紫外線氧化的水處理過程，最終 出水水質可達到行業一級標準。餐飲垃圾經過固液分離裝置後，廢水進入儲存池混合均勻，然後進入電絮凝反應 器，在電極板上施加直流脈衝電流，電流強度為6A，佔空比為0. 6，直流脈衝周期為5s，陰極 材料為石墨碳電極，陽極為塊狀、球狀的廢鐵、廢鋁顆粒/塊，可通過特殊的漏鬥直接投料 進入電絮凝池，在電絮凝池的底部設置了一個超微曝氣器，氣泡中含有大量的經臭氧發生 器產生的臭氧。在此過程中，直流脈衝電流可以減輕電極板分子的鈍化和極化問題，動陽極 與超微氣泡的結合可大大提高電絮反應的效率。本發明與現有技術相比，具有以下有益效果工藝流程簡單靈活，不需要外加化學 試劑，維護管理方便簡單，出水水質穩定，集成度高，可進行自動化控制，可應用於小規模的 分散式的餐館，酒店等餐飲廢水的處理，對於控制餐飲廢水的汙染問題具有非常重要的現
實意義。附圖
為本發明的結構示意圖。[具體實施方式
]以下結合附圖及具體實施例，對本發明進一步詳細說明，應當理解，此處所描述的 實施例僅僅用於解釋本發明，並不用於限定本發明。如附圖所示，本實施例包括順次連通的廢水調節池1，電絮凝反應器2，膜生物活 性汙泥層反應器3，臭氧-紫外線氧化池4和微孔砂濾罐7，還設有一超微曝氣器9，該超微 曝氣器9分別連通於所述電絮凝反應器2，膜生物活性汙泥層反應器3和臭氧-紫外線氧化 池4的底部，電絮凝反應器2通過一隔膜泵11連通於膜生物活性汙泥層反應器3，微孔砂 濾罐7的底部連通於廢水調節池1和電絮凝反應器2的連通部，膜生物活性汙泥層反應器 3底部設有一汙泥濃縮擠出分離裝置10。本實施例的電絮凝反應器2包括動鐵陽電極，石墨塊陰極以及脈衝直流電源8，該 動鐵陽電極和石墨塊陰極與脈衝直流電源8電連接。本實施例的膜生物活性汙泥層反應器3包括層疊的不同孔徑的多孔濾料層，該多 孔濾料層的層與層之間隔著微孔濾膜，該微孔濾膜越往上層孔徑越小。本實施例的臭氧-紫外線氧化池4內部設有光觸媒微濾膜6和紫外燈5。本實施例的微孔砂濾罐7為圓柱形，其內部裝有超細顆粒的多孔陶瓷濾料。本實施例的膜生物活性汙泥層反應器3以大孔徑濾料為主骨架，以海綿網和纖維 素絮團為填充物培育多孔道活性汙泥與微孔纖維素薄膜。本實施例的方法使用了上述的一種處理餐飲廢水的裝置，該方法包括如下步驟(1)廢水在調節池混合均勻後，進入電絮凝反應器進行電絮凝反應，在電極板上施 加脈衝直流電；(2)在電絮凝反應過程中，可溶性的陽極產生的金屬離子經過水解、聚合作用，產 生狗(0!1)3、Al (OH)3等氫氧化物絮凝劑，該絮凝劑與廢水中的蛋白質、多糖等高分子有機汙 染物發生相互作用生成汙染物絮凝團，同時在陽極上因電解水析出的氧氣微氣泡和陰極上 析出的氫氣微氣泡連同臭氧超微曝氣產生的微氣泡吸附汙染物絮凝團浮升到水面，產生氣 浮效應達到固液分離的效果，與此同時，廢水電解過程和臭氧超微曝氣過程產生的OH—連同 氧氣和臭氧本身可將大分子的有機物氧化成為小分子的有機物，部分小分子物質則完全氧 化分解，在此過程中，廢水中的大部分有機物被除去；(3)廢水經電絮凝反應器處理後進入膜生物活性汙泥層反應器，與此連通的超微 曝氣裝置將大大增加廢水中的溶氧量，提高微生物降解汙染物的效率，廢水中的氨氮磷等 營養元素及小分子有機物均可有效除去；(4)膜生物活性汙泥層反應器出水再進入臭氧-紫外線氧化池，臭氧發生器產生 的臭氧一部分供給電絮凝反應器，其餘部分則輸入臭氧-紫外線氧化池進行曝氣，臭氧在 紫外線的照射下分解與水反應產生大量的OH—活性自由基對膜生物活性汙泥層反應器出水 進行殺菌、消毒、除臭，光觸媒微濾膜在紫外燈的照射下產生的OH—強化了這一過程，並可在 光觸媒微濾膜兩側形成微電極，降解微濾孔中的有機物，有效防止膜孔阻塞，大大提高微濾 膜的使用壽命；(5)經臭氧氧化後的出水最後經過微孔砂濾罐中的多孔陶瓷濾料過濾除去多餘的 金屬離子，同時隨著時間的推移，臭氧-紫外線氧化池出水中的微量有機質在微孔砂濾罐中緩慢積累，緩慢形成微型過濾器使微孔砂濾罐出水水質更加優良。本實施例的脈衝直流電的電流強度為1 10A，直流脈衝佔空比為0. 6。當微孔砂濾罐的出水有機質含量增加時，可採用反衝洗的方式將有機質回流至電 絮凝反應器重新開始電絮凝生物膜過濾，臭氧-紫外線氧化的水處理過程，最終出水水質 可達到行業一級標準。餐飲垃圾經過固液分離裝置後，廢水進入儲存池混合均勻，然後進入電絮凝反應 器，在電極板上施加直流脈衝電流，電流強度為6A，佔空比為0. 6，直流脈衝周期為5s，陰極 材料為石墨碳電極，陽極為塊狀、球狀的廢鐵、廢鋁顆粒/塊，可通過特殊的漏鬥直接投料 進入電絮凝池，在電絮凝池的底部設置了一個超微曝氣器，氣泡中含有大量的經臭氧發生 器產生的臭氧。在此過程中，直流脈衝電流可以減輕電極板分子的鈍化和極化問題，動陽極 與超微氣泡的結合可大大提高電絮反應的效率。以下通過例舉應用實例來說明本發明的處理效果，但本發明的權利要求範圍並非 僅限於此。實例一廢水來源為某餐館餐飲廢水，水質條件為C0D 含量為3500 5000mg/ L，BOD5含量為1500 2000mg/L，SS含量為1000mg/L，氨氮含量為900mg/L。設置直流脈 衝電流強度為6A，直流脈衝周期為0. 2Hz，佔空比為0. 6，紫外燈功率為5W，微孔砂濾罐的砂 濾層高度為IOOcm時，最終出水水質為C0D 含量小於100mg/L，BOD5含量小於60mg/L，SS 含量小於5mg/L，氨氮濃度小於20mg/L，汙染物去除率達到90%以上，出水可作為雜用水回 用。實例二 廢水來源為某酒店餐飲廢水，水質條件為C0D 含量為3000 4500mg/ L，BOD5含量為1400 1800mg/L，SS含量為980mg/L，氨氮含量為850mg/L。設置直流脈衝 電流強度為6A，直流脈衝周期為0. 2Hz，佔空比為0. 6，紫外燈功率為5W，微孔砂濾罐的砂濾 層高度為100cm時，最終出水水質為C0D 含量小於901^/1，801)5含量小於60mg/L，SS含量 小於5mg/L，氨氮濃度小於20mg/L，汙染物去除率達到90%以上，出水可作為雜用水回用。上述實施例為本發明較佳的實施例，倘若對本發明的這些修改和變型，屬於本發 明權利要求及等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精 神和範圍。這樣，倘若對本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及等同技術的範圍 之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
權利要求
1.一種處理餐飲廢水的裝置，其特徵在於包括順次連通的廢水調節池，電絮凝反應 器，膜生物活性汙泥層反應器，臭氧-紫外線氧化池和微孔砂濾罐，還設有一超微曝氣器， 該超微曝氣器分別連通於所述電絮凝反應器，膜生物活性汙泥層反應器和臭氧-紫外線氧 化池的底部，所述的電絮凝反應器通過一隔膜泵連通於所述的膜生物活性汙泥層反應器， 所述的微孔砂濾罐的底部連通於所述廢水調節池和電絮凝反應器的連通部，所述的膜生物 活性汙泥層反應器底部設有一汙泥濃縮擠出分離裝置。
2.根據權利要求1所述的一種處理餐飲廢水的裝置，其特徵在於所述的電絮凝反應 器包括動鐵陽電極，石墨塊陰極以及脈衝直流電源，該動鐵陽電極和石墨塊陰極與脈衝直 流電源電連接。
3.根據權利要求1所述的一種處理餐飲廢水的裝置，其特徵在於所述的膜生物活性 汙泥層反應器包括層疊的不同孔徑的多孔濾料層，該多孔濾料層的層與層之間隔著微孔濾 膜，該微孔濾膜越往上層孔徑越小。
4.根據權利要求1所述的一種處理餐飲廢水的裝置，其特徵在於所述的臭氧-紫外 線氧化池內部設有光觸媒微濾膜和紫外燈。
5.根據權利要求1所述的一種處理餐飲廢水的裝置，其特徵在於所述的微孔砂濾罐 為圓柱形，其內部裝有超細顆粒的多孔陶瓷濾料。
6.根據權利要求3所述的一種處理餐飲廢水的裝置，其特徵在於所述的膜生物活性 汙泥層反應器以大孔徑濾料為主骨架，以海綿網和纖維素絮團為填充物培育多孔道活性汙 泥與微孔纖維素薄膜。
7.—種處理餐飲廢水的方法，所述的方法使用了根據權利要求1-6所述的一種處理餐 飲廢水的裝置，其特徵在於所述的方法包括如下步驟(1)廢水在調節池混合均勻後，進入電絮凝反應器進行電絮凝反應，在電極板上施加脈 衝直流電。(2)在電絮凝反應過程中，可溶性的陽極產生的金屬離子經過水解、聚合作用，產生 Fe(0H)3> Al (OH)3等氫氧化物絮凝劑，該絮凝劑與廢水中的蛋白質、多糖等高分子有機汙染 物發生相互作用生成汙染物絮凝團，同時在陽極上因電解水析出的氧氣微氣泡和陰極上析 出的氫氣微氣泡連同臭氧超微曝氣產生的微氣泡吸附汙染物絮凝團浮升到水面，產生氣浮 效應達到固液分離的效果，與此同時，廢水電解過程和臭氧超微曝氣過程產生的OH—連同氧 氣和臭氧本身可將大分子的有機物氧化成為小分子的有機物，部分小分子物質則完全氧化 分解，在此過程中，廢水中的大部分有機物被除去。(3)廢水經電絮凝反應器處理後進入膜生物活性汙泥層反應器，與此連通的超微曝氣 裝置將大大增加廢水中的溶氧量，提高微生物降解汙染物的效率，廢水中的氨氮磷等營養 元素及小分子有機物均可有效除去。(4)膜生物活性汙泥層反應器出水再進入臭氧-紫外線氧化池，臭氧發生器產生的臭 氧一部分供給電絮凝反應器，其餘部分則輸入臭氧-紫外線氧化池進行曝氣，臭氧在紫外 線的照射下分解與水反應產生大量的OH—活性自由基對膜生物活性汙泥層反應器出水進行 殺菌、消毒、除臭，光觸媒微濾膜在紫外燈的照射下產生的OH—強化了這一過程，並可在光觸 媒微濾膜兩側形成微電極，降解微濾孔中的有機物，有效防止膜孔阻塞，大大提高微濾膜的 使用壽命。(5)經臭氧氧化後的出水最後經過微孔砂濾罐中的多孔陶瓷濾料過濾除去多餘的金屬 離子，同時隨著時間的推移，臭氧-紫外線氧化池出水中的微量有機質在微孔砂濾罐中緩 慢積累，緩慢形成微型過濾器使微孔砂濾罐出水水質更加優良。
8.根據權利要求7所述的一種處理餐飲廢水的方法，其特徵在於所述的脈衝直流電 的電流強度為1 10A，直流脈衝佔空比為0. 6。
9.根據權利要求7所述的一種處理餐飲廢水的方法，其特徵在於當微孔砂濾罐的出 水有機質含量增加時，可採用反衝洗的方式將有機質回流至電絮凝反應器重新開始電絮凝 生物膜過濾，臭氧-紫外線氧化的水處理過程，最終出水水質可達到行業一級標準。
全文摘要
本發明公開了處理餐飲廢水的裝置及方法，以鐵鋁片為陽極，石墨片為陰極對餐飲費水進行脈衝直流電解，引發電絮凝反應，同時在電絮凝反應區通入超細微臭氧氣泡，強化電絮凝反應，使電解產生的Fe2+迅速轉變為Fe3+，使絮體體積變得更大，更有效地沉澱以除去廢水中的大部分汙染物，電絮凝產生的汙泥進入活性汙泥反應器和汙泥濃縮擠出裝置，含少量有機物的清水進入曝氣-臭氧-紫外線聯合處理降解池和光觸媒微濾膜，最後通過細微多孔砂濾罐出水。可達到行業一級標準，該處理方法耐衝擊負荷，出水水質穩定，工程中的耗材壽命長，可大大降低餐飲廢水的處理費用。
文檔編號C02F9/14GK102145967SQ20111012150
公開日2011年8月10日 申請日期2011年5月11日 優先權日2011年5月11日
發明者李海軍 申請人:中山市泰帝科技有限公司