一種餐廚廢水低能耗處理工藝和設備的製作方法

2023-12-12 07:23:42 2

本發明涉及餐廚垃圾廢水處理技術領域，尤其涉及一種餐廚廢水低能耗處理工藝和設備。

背景技術：

餐廚廢水來自於餐廚垃圾經預處理及厭氧發酵處理後出水，隨著我國社會經濟的發展，餐飲業迅猛發展，餐廚廢水產生量與日俱增。如不進行有效處理而直接排放將對自然水體及社會環境造成嚴重汙染。而餐廚廢水水質複雜，具有高cod(chemicaloxygendemand)、高氨氮、高ss(suspendsolid)及高鹽分等特點，處理難度較大。

現有餐廚垃圾處理廠廢水處理採用工藝普遍存在處理效果不穩定，運行成本高、佔地面積大等問題，餐廚廢水的處理達標排放正成為我國及行業內面臨的新難題。開發一種易實施、小風險、低能耗、高效率的餐廚廢水處理工藝是本行業急需解決的問題。

公開號為cn204356195u實用新型專利公開了一種餐廚垃圾高濃度廢水處理裝置,包括以下工作過程：餐廚垃圾廢水經過調節池調節均勻後進入反硝化罐體內筒底部，經攪拌、混合，使硝酸鹽在反硝化菌的降解下，變為氮氣溢出，然後廢水從底部進入硝化罐外筒，未降解的氨氮在生化罐外筒內在硝化菌、亞硝化菌的作用下完成硝化反應，同時有機物被氧化(罐內曝氣)，硝化、反硝化是餐廚垃圾廢水的主要生化處理過程，包括餐廚垃圾廢水中的有機汙染物的降解，氨氮氧化和反硝化脫氮等。經過反硝化、硝化反應降解有機物和脫氮後的餐廚垃圾廢水通過管道進入沉澱池，沉澱後的上清液泵入超濾設備，利用膜的截留作用將ss及汙染物截去，產生的混合液通過循環管路再進入反硝化罐體內筒，進行反硝化脫氮，同時生化產生的多餘汙泥和沉澱的汙泥排到汙泥池另外處理，超濾設備的出水達標後至清液罐排放。在此過程中控制水利停留時間(hrt)、汙泥停留時間(srt)、溫度、ph值、溶解氧等。本發明運行可靠，集成度高，佔地面積小，能確保出水水質達到生化效果。

上述專利只是針對餐廚廢水處理傳統工藝中生化池的結構形式提出的一種硝化反硝化罐碳鋼內外套筒結構，超濾設備採用了外置管式超濾膜裝置。整套裝置在餐廚廢水處理實際實施過程中仍存在能耗較高，運行操作複雜的問題，首先，由於廢水的高氨氮特徵，需要補充大量氧氣；其次，外置管式超濾膜系統利用膜管內外壓差滲透出水，需提供高壓循環泵；再次，管式超濾膜對進水要求較高，不能有任何雜質進入膜系統，需設置預處理裝置，增加系統操作複雜性。

技術實現要素：

針對現有技術中的問題，本發明提供一種餐廚廢水低能耗處理工藝，實現餐廚廢水綜合汙水排放標準達到三級排放標準。

為解決以上問題，本發明的解決方案是提供一種餐廚廢水低能耗處理工藝和設備。

一種餐廚廢水低能耗處理設備，包括高效脫氮反應器，在高效脫氮反應器頂部設置有實現水、氣、固三相分離、防止汙泥流失的三相分離器，在高效脫氮反應器底部設置布水器，配水池，好氧池，缺氧池，與好氧池和缺氧池分別連接的冷卻換熱系統，清洗池，

還包括配水器，所述配水器設置於配水池頂部，接收高效脫氮反應器出水並分配至配水池及缺氧池，實現配水池整體進出水平衡；

所述高效脫氮反應器通過循環泵及管道與配水池連接；

所述配水池與所述缺氧池連接；

所述缺氧池從頂部進水，所述缺氧池與好氧池底部連通，形成ao生化池，所述缺氧池配置攪拌裝置，所述好氧池配置曝氣裝置；

所述好氧池通過混合液回流泵及管道分別與所述配水池和所述缺氧池連接，所述好氧池通過膜進水泵及管道與內置式mbr系統連接；

所述內置式mbr系統設置有膜組件，所述內置式mbr系統通過產水泵及管道排除達標餐廚廢水，所述內置式mbr系統通過汙泥回流泵及管道分別與汙泥處理系統、所述配水池和所述缺氧池連接，所述內置式mbr系統通過管道與所述清洗池連接。

作為上述技術方案的進一步改進：

還包括設置在高效脫氮反應器上的保溫層，所述保溫層為巖棉保溫層。

所述冷卻換熱系統包含冷卻塔和板式換熱器。

所述高效脫氮反應器為圓柱體，採用鋼結構，高徑比大於1.5。

所述高氨氮餐廚廢水低能耗處理設備的高效脫氮反應器，配水池，好氧池，缺氧池每段處理單元預留臭氣收集口，臭氣收集後通過輸送管統一輸送至除臭裝置處理達標後高空排放。

所述膜組件的膜材採用氟塑料中空纖維膜，配置自吸出水泵及清洗系統。

一種餐廚廢水低能耗處理工藝，包括以下步驟：

a.餐廚垃圾經預處理及厭氧發酵後產生的餐廚廢水由餐廚廢水進水口泵入配水池，然後與好氧池回流液、內置式mbr系統回流汙泥及高效脫氮反應器出水混合；

b.餐廚廢水經配水池混合後由循環泵泵入高效脫氮反應器，由底部布水器均勻布水，經混合反應產生氮氣後由頂部三相分離器分離出水；

c.高效脫氮反應器通過循環泵及管道出水至配水池，設置於配水池頂部的配水器接收並分配高效脫氮反應器出水至配水池及缺氧池，實現配水池整體進出水平衡；

d.缺氧池與好氧池底部連通，形成ao生化池進行反應，缺氧池配置攪拌裝置，好氧池配置曝氣裝置，缺氧池通過混合液回流管路與好氧池末端連通，缺氧池通過汙泥回流管路與內置式mbr系統連通，實現硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮回流，為缺氧池中的前置反硝化反應提供硝態氮；

e.經過ao生化反應後，從好氧池出水由膜進水泵提升至內置式mbr系統，汙染物經膜組件截留，餐廚廢水經過濾出水達標通過產水泵排放至產水箱，溢流排放；

f.經膜組件截留的截留汙泥一部分通過汙泥回流泵及管道回流至缺氧池和配水池，一部分進入汙泥池，進入後續汙泥脫水處理。

作為改進，步驟a中，通過設置配水池，將好氧池回流液、內置式mbr系統的回流汙泥、高效脫氮反應器出水及原餐廚廢水混合後再進入高效脫氮反應器，以解決高氨氮廢水的低碳氮比不利於以反硝化菌群為主要菌群的生物脫氮問題，並且通過調節各路回流水比例為反硝化反應、短程硝化反硝化及厭氧氨氧化提供有利條件。

作為改進，步驟b中，高效脫氮反應器為圓柱體，採用鋼結構，高徑比大於1.5，與混凝土結構相比佔地面積小，其外部設有巖棉保溫層，高效脫氮反應器內無攪拌裝置，無曝氣裝置，通過底部布水器進料形成的衝擊水流及反硝化、厭氧氨氧化反應產生氣體(氮氣等)的上升擴散，促進反應區物料混合，提高脫氮反應效率。頂部設置三相分離器，有效進行水、氣、固三相分離，防止汙泥流失。無需外加碳源，降低運行成本。

作為改進，步驟c中，配水器設置於配水池頂部，接收脫氮反應器出水並分配至配水池及缺氧池，實現配水池整體進出水平衡。

作為改進，步驟d中，所述缺氧池中設置有攪拌裝置，無曝氣裝置。缺氧池與好氧池末端、mbr膜系統汙泥回流設置循環管路(19)(20)，實現硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮回流，為前置反硝化提供硝態氮。

作為改進，步驟e中，所述好氧池曝氣量僅需通常好氧曝氣的二分之一，降低能耗；好氧池採用密封結構，預留臭氣收集口，防止臭氣外洩，配置冷卻換熱系統，確保池內硝化反應溫度不受夏季高溫影響。

作為改進，步驟f中，所述內置式mbr系統廢水來自好氧池，膜材採用進口氟塑料中空纖維膜，配置自吸出水泵及清洗系統，解決外置管式膜存在的循環泵運行能耗高、進水要求高及清洗操作複雜的問題。

作為改進，高氨氮餐廚廢水低能耗處理工藝的高效脫氮反應器(1)，配水池(7)，好氧池(8)，缺氧池(10)預留臭氣收集口，臭氣收集後通過輸送管統一輸送至除臭裝置處理達標後高空排放。

作為改進，整個高氨氮餐廚廢水低能耗處理工藝無需外加碳源，生化過程無需加酸鹼。

作為改進，所述餐廚廢水低能耗處理設備由外部電源提供動力，並設置電氣控制系統，可實現遠程控制每臺設備。電氣控制系統採用常規方式，能實現對本發明各原件控制即可。

從以上描述可以看出，本發明具有以下優點：

(1)採用碳鋼結構形式的高效脫氮反應器相對於傳統的反硝化池，減少佔地面積；

(2)高效脫氮反應器頂部設置三相分離器，減少汙泥流失，有利於反應器內部菌種繁殖。

(3)設置配水池，將脫氮反應器出水與好氧回流水混合後由反應器底部循環進水，促進厭氧氨氧化菌及反硝化菌生長，提高脫氮效率。

(4)整個餐廚廢水處理工藝脫氮過程中無需外加碳源，降低汙泥產量，減少後續汙泥處理成本。

(5)採用內置式mbr系統，運行能耗低，膜組件運行只需一臺低吸程的抽吸泵。運行費用只有常規膜產品的十分之一不到；

(6)膜通量的恢復性好，擁有良好的抗汙染性能，優良的親水性，超強的耐藥性，以及永久的親水性，清洗後通量基本可完全恢復，年通量衰減不超過2％，而普通膜材由於其較弱的耐藥性，清洗往往不徹底，通量恢復較差，目前市場上運行的mbr系統，普通膜年通量衰減率在15～30％；

(7)設備初期投資低，膜系統進水無需配套預處理裝置，膜系統設備總體投資低了10～15％；

(8)控制簡單：整個膜系統控制相對管式膜簡單，自動化集成度比較高，故障率低；

(9)適應性強，可在乾燥環境保存而不破壞膜材，適應餐廚廢水來水不均勻及無水停產情況。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

附圖標記：1、高效脫氮反應器，2、三相分離器，3、保溫層，4、布水器，5、配水器，6、循環泵，7、配水池，8、好氧池，9、混合液回流泵，10、缺氧池，11、膜進水泵，12、內置式mbr系統，13、膜組件，14、產水泵，15、汙泥回流泵，16、曝氣裝置，17、冷卻換熱系統，18、清洗池，19、汙泥回流管路，20、混合液回流管路，21、餐廚廢水進水口。

具體實施方式

結合圖1，詳細說明本發明的第一個具體實施例，但不對本發明的權利要求做任何限定。

如圖1所示，本實施例的餐廚廢水低能耗處理設備，包括高效脫氮反應器1，在高效脫氮反應器1頂部設置有實現水、氣、固三相分離、防止汙泥流失的三相分離器2，在高效脫氮反應器1底部設置布水器4，配水池7，好氧池8，缺氧池10，與好氧池8和缺氧池10分別連接的冷卻換熱系統17，清洗池18，

還包括配水器5，配水器5設置於配水池7頂部，接收高效脫氮反應器1出水並分配至配水池7及缺氧池10，實現配水池7整體進出水平衡；

高效脫氮反應器1通過循環泵6及管道與配水池7連接；

配水池7與缺氧池10連接；

缺氧池10從頂部進水，缺氧池10與好氧池8底部連通，形成ao生化池，缺氧池10配置攪拌裝置，好氧池8配置曝氣裝置16；

好氧池8通過混合液回流泵9及管道分別與配水池7和缺氧池10連接，好氧池8通過膜進水泵11及管道與內置式mbr系統12連接；

內置式mbr系統12設置有膜組件13，內置式mbr系統12通過產水泵14及管道排除達標餐廚廢水，內置式mbr系統12通過汙泥回流泵15及管道分別與汙泥處理系統、配水池7和缺氧池10連接，內置式mbr系統12通過管道與清洗池18連接。

還包括設置在高效脫氮反應器1上的保溫層3，保溫層3為巖棉保溫層。

冷卻換熱系統17包含冷卻塔和板式換熱器。

高效脫氮反應器1為圓柱體，採用鋼結構，高徑比大於1.5。

高氨氮餐廚廢水低能耗處理設備的高效脫氮反應器1，配水池7，好氧池8，缺氧池10每段處理單元預留臭氣收集口，臭氣收集後通過輸送管統一輸送至除臭裝置處理達標後高空排放。

膜組件13的膜材採用氟塑料中空纖維膜，配置自吸出水泵及清洗系統。

本實施例的餐廚廢水低能耗處理工藝，包括以下步驟：

a.餐廚垃圾經預處理及厭氧發酵後產生的餐廚廢水由餐廚廢水進水口21泵入配水池7，然後與好氧池8回流液、內置式mbr系統12回流汙泥及高效脫氮反應器1出水混合；

b.餐廚廢水經配水池7混合後由循環泵6泵入高效脫氮反應器1，由底部布水器4均勻布水，經混合反應產生氮氣後由頂部三相分離器2分離出水；

c.高效脫氮反應器1通過循環泵6及管道出水至配水池7，設置於配水池7頂部的配水器5接收並分配高效脫氮反應器1出水至配水池7及缺氧池10，實現配水池7整體進出水平衡；

d.缺氧池10與好氧池8底部連通，形成ao生化池進行反應，缺氧池10配置攪拌裝置，好氧池8配置曝氣裝置16，缺氧池10通過混合液回流管路20與好氧池8末端連通，缺氧池10通過汙泥回流管路19與內置式mbr系統12連通，實現硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮回流，為缺氧池10中的前置反硝化反應提供硝態氮；

e.經過ao生化反應後，從好氧池8出水由膜進水泵11提升至內置式mbr系統12，汙染物經膜組件13截留，餐廚廢水經過濾出水達標通過產水泵14排放至產水箱，溢流排放；

f.經膜組件13截留的截留汙泥一部分通過汙泥回流泵15及管道回流至缺氧池10和配水池7，一部分進入汙泥池，進入後續汙泥脫水處理。

更具體地，步驟a中，通過設置配水池，將好氧池回流液、內置式mbr系統的回流汙泥、高效脫氮反應器出水及原餐廚廢水混合後再進入高效脫氮反應器，以解決高氨氮廢水的低碳氮比不利於以反硝化菌群為主要菌群的生物脫氮問題，並且通過調節各路回流水比例為反硝化反應、短程硝化反硝化及厭氧氨氧化提供有利條件。

更具體地，步驟b中，高效脫氮反應器為圓柱體，採用鋼結構，高徑比大於1.5，與混凝土結構相比佔地面積小，其外部設有巖棉保溫層，高效脫氮反應器內無攪拌裝置，無曝氣裝置，通過底部布水器進料形成的衝擊水流及反硝化、厭氧氨氧化反應產生氣體(氮氣等)的上升擴散，促進反應區物料混合，提高脫氮反應效率。頂部設置三相分離器，有效進行水、氣、固三相分離，防止汙泥流失。無需外加碳源，降低運行成本。

更具體地，步驟c中，配水器設置於配水池頂部，接收脫氮反應器出水並分配至配水池及缺氧池，實現配水池整體進出水平衡。

更具體地，步驟d中，所述缺氧池中設置有攪拌裝置，無曝氣裝置。缺氧池與好氧池末端、mbr膜系統汙泥回流設置循環管路，實現硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮回流，為前置反硝化提供硝態氮。

更具體地，步驟e中，所述好氧池曝氣量僅需通常好氧曝氣的二分之一，降低能耗；好氧池採用密封結構，預留臭氣收集口，防止臭氣外洩，配置冷卻換熱系統，確保池內硝化反應溫度不受夏季高溫影響。

更具體地，步驟f中，所述內置式mbr系統廢水來自好氧池，膜材採用進口氟塑料中空纖維膜，配置自吸出水泵及清洗系統，解決外置管式膜存在的循環泵運行能耗高、進水要求高及清洗操作複雜的問題。

更具體地，高氨氮餐廚廢水低能耗處理工藝的高效脫氮反應器(1)，配水池(7)，好氧池(8)，缺氧池(10)預留臭氣收集口，臭氣收集後通過輸送管統一輸送至除臭裝置處理達標後高空排放。

更具體地，整個高氨氮餐廚廢水低能耗處理工藝無需外加碳源，生化過程無需加酸鹼。

更具體地，所述餐廚廢水低能耗處理設備由外部電源提供動力，並設置電氣控制系統，可實現遠程控制每臺設備。電氣控制系統採用常規方式，能實現對本發明各原件控制即可。

綜上所述，本發明具有以下優點：

(1)採用碳鋼結構形式的高效脫氮反應器相對於傳統的反硝化池，減少佔地面積；

(2)高效脫氮反應器頂部設置三相分離器，減少汙泥流失，有利於反應器內部菌種繁殖。

(3)設置配水池，將脫氮反應器出水與好氧回流水混合後由反應器底部循環進水，促進厭氧氨氧化菌及反硝化菌生長，提高脫氮效率。

(4)整個餐廚廢水處理工藝脫氮過程中無需外加碳源，降低汙泥產量，減少後續汙泥處理成本。

(5)採用內置式mbr系統，運行能耗低，膜組件運行只需一臺低吸程的抽吸泵。運行費用只有常規膜產品的十分之一不到；

(6)膜通量的恢復性好，擁有良好的抗汙染性能，優良的親水性，超強的耐藥性，以及永久的親水性，清洗後通量基本可完全恢復，年通量衰減不超過2％，而普通膜材由於其較弱的耐藥性，清洗往往不徹底，通量恢復較差，目前市場上運行的mbr系統，普通膜年通量衰減率在15～30％；

(7)設備初期投資低，膜系統進水無需配套預處理裝置，膜系統設備總體投資低了10～15％；

(8)控制簡單：整個膜系統控制相對管式膜簡單，自動化集成度比較高，故障率低；

(9)適應性強，可在乾燥環境保存而不破壞膜材，適應餐廚廢水來水不均勻及無水停產情況。

可以理解的是，以上關於本發明的具體描述，僅用於說明本發明而並非受限於本發明實施例所描述的技術方案，本領域的普通技術人員應當理解，在不脫離權利要求所限定的精神和範圍的情況下，可以對本發明進行修改或等同替換，以達到相同的技術效果，但都在本發明的保護範圍之內。