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餐厨垃圾废水处理技术

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来源: 作者: 2018-10-29 09:56:51

餐厨垃圾废水处理技术

导读:

目前,国内外学者对餐厨垃圾的研究主要围绕固态餐厨垃圾的处理而展开,对液态餐厨废水的处理鲜有报导。所以液态餐厨废水的高效处理,对于餐厨垃圾的无害化和资源化具有重要的意义。

随着我国居民生活水平的逐步提高,餐桌上的浪费现象日趋严重,餐厨垃圾产生量迅速增加。因为餐厨垃圾为固液混合物,所以处理时,应先将液态的餐厨废水与固态餐厨相分离,然后分别对固态物及液态废水进行处理。目前,国内外学者对餐厨垃圾的研究主要围绕固态餐厨垃圾的处理而展开,对液态餐厨废水的处理鲜有报导。所以液态餐厨废水的高效处理,对于餐厨垃圾的无害化和资源化具有重要的意义。由于餐厨废水中油脂含量较高,而高含量的油脂会对后续处理造成不利的影响。所以对其进行处理时,一般首先采用一定的技术将其中油脂与废水分离,分离出的油脂进行资源化利用,而去油脂废水处理达标后排入城市管。  1 餐厨垃圾废水综合处理技术-油水分离技术  餐厨废水中油脂以溶解油,乳化液,悬浮液等形式存在,目前常用的油水分离技术有物理分离法(包括:重力分离,离心分离,粗粒化分离和膜处理)和化学分离法(包括:絮凝和电解)。  1.1化学分离法  絮凝分离法是一种常用的成本低廉的油水分离方法。韩香云优化了混凝剂的组成,使餐厨废水中的乳化油实现了破乳分离。结果表明采用聚丙烯,腐植酸钠酰胺和聚合硫酸铁的混合药剂,可以实现废水与油脂的迅速分离。电解分离法是指通过电解产生的大量的细小气泡吸附在油滴表面上,使油滴可以随着气泡一起上浮到水面上而实现油水分离。絮凝沉淀技术工艺成熟,费用低;但药剂量大,当水质波动较大时,处理效果较差,且会产生大量的化学污泥。而电解法尽管油脂去除率较高,但装置复杂且耗电量较大。  1.2物理分离法  重力分离法除油效果较稳定,是除油技术中最方便,应用最广的技术。但其主要去除废水中的分散油和悬浮油,对乳化液和溶解油的去除效果较差。离心分离法(小型的油水分离器)适应于小型企业,且能耗较大。  聚集分离技术(又称粗粒化分离技术)是指让含有油脂的废水通过具有疏水亲油性能的粗粒径滤料,油珠会吸附在滤料表面上,不断聚集后形成一层油墨。当油墨厚度较大时,会在水流剪切力和浮力的共同作用下脱离滤料表层,上浮到液面上完成分离。其可以将5~10um以上的油脂与水完全分离,但不适宜处理悬浮物含量较高(5%以上)的餐厨废水,因为长期使用会使聚结材料发生堵塞。膜分离法去除油脂的效率较高,但膜易受到油脂污染而导致膜通量降低。此外,粘附油脂的膜较难清洗。  任连海认为增大油滴的粒径,降低水的粘度,增加油与水的密度差等3种方式可以提高餐饮废水中油滴的上浮速度,进而提高油水分离的效率。  2 餐厨垃圾废水综合处理技术-废弃油脂的资源化利用技术  油水分离出的废弃油脂具有资及废物的二重性,处理时应尽可能实现资源化利用,废弃油脂通常可作为化工原料生产生物柴油,肥皂、硬脂酸等产品。  2.1制取生物柴油  生物柴油是指以动、植物油脂为原料,通过一定的方法生成的柴油。废弃油脂制取生物柴油的方法主要包括物理法(直接混合法,微乳液法)、高温裂解法和化学法(酯化反应,酯交换反应),其中酯交换法最常用。酯交换反应是指用甲醇或乙醇等低碳醇在强酸或强碱的催化作用下与废油中的甘油三酸酯发生交换反应,使其酯键发生断裂而生成长链脂肪酸甲酯或乙酯,从而降低了碳链的长度及油脂的粘度,生产出生物柴油。选择合适的催化剂是酯交换法的关键,由于餐厨废油中酸度很高,所以往往采用直接酸催化法或者先酸催化后碱催化的两部法。但酸催化反应周期较长,效率低,而且需要消耗大量的低碳醇,反应器容易腐蚀。所以工业化应用中常用先酸后碱催化的工艺,这样可以使酸催化后,进料中脂肪酸大幅度降低,再进行碱催化。但该工艺较复杂,成本也较高,而且浓硫酸催化时易发生副反应。  赵华等以用浓硫酸做催化剂,利用地沟油和甲醇钠发生酯交换制取生物柴油。最佳操作条件为∶油醇摩尔比为1∶7,地沟油与浓硫酸质量比为100∶0.8,最佳温度为65℃。生成的生物柴油可以达到ASTM的标准。  在我国建成的餐厨垃圾处理厂,生物柴油是一种重要的终端产品。《苏州市餐厨垃圾管理办法》发布后,苏州市洁净废植物油回收有限公司获得政府授权,成为苏州市唯一一家合法的从事餐厨垃圾处理的公司。其与清华大学合作开发了固体餐厨垃圾处理工艺。其后又与江南大学合作克服液体发酵,污泥脱水等技术难题。其公司收集来餐厨垃圾经过预处理后,分为油脂,废水,固体物和杂质四部分。其中,油脂采用脂化-蒸馏工艺,提炼成生物柴油,约占4%~5%;固体餐厨垃圾经过厌氧发酵干燥后变成饲料,约占15%;而废水则可以通过厌氧-好氧组合工艺处理达标后排入市政管,这部分占70%~80%;最后5%~6%的杂质则直接填埋。  2.2生产肥皂和洗衣粉  餐厨废油的主要组成为甘油三酸酯,其可以通过皂化反应生成洗涤用的碱皂。赵玲等[11]用餐饮废油脂作为原料,生产油脂皂基。最佳、条件为:皂化温度为100℃,m(废油脂)∶m(碱液)=2∶1,皂化时间为4h,皂化用的氢氧化钠质量分数30%。  2.3生产硬脂酸和油酸  餐厨废油中通过水解后,可分离出脂肪酸,其中主要成分为油酸和硬脂酸。经过提纯后可作为重要的原料应用在石油化工,医药,涂料等行业。郭涛等人在餐饮废油中加入白土脱色后皂化,然后将皂化液转化为硬脂酸铅和油酸铅沉淀,加入甲醇后将其分离后分别酸化处理可以得到硬脂酸和油酸。经检验,油酸分离较为彻底,硬脂酸纯度也达到83%。但实际中,生产脂酸仍以矿物油或者植物油为主。这主要是因为以废弃油脂生产脂肪酸的成本较高,且周期较长,产品质量也较差,所以鲜见工业化生产的报道。  3 餐厨垃圾废水综合处理技术-去油脂高浓度餐厨废水的处理技术  去油脂餐厨废水属于高浓度有机废水,废水中有机物含量在几万毫克每升以上,氮磷含量也分别达到几千和几百毫克每升,其中含有5%左右的悬浮固体,但难降解物质较少,可生化性较好,适宜生物处理。常用技术包括好氧处理法,厌氧-好氧的组合工艺和膜生物反应器法等。  杨泉鑫等在低污泥浓度的条件下采用Carrousel氧化沟工艺处理餐饮废水。结果表明,在平均污泥浓度为1112mg/L,水力停留时间为20h时,Carrousel对其中COD、NH3-N和动植物油脂的去除率分别可以达到89.8%、96.5%和100%,出水水质可以达到GB一级A标准。胡志强等采用ABR-SBR工艺在低温下处理餐饮废水。结果表明,当废水在ABR中停留14h,SBR工艺中曝气7h,然后在缺氧下搅拌2h,最后沉淀50min,该组合工艺去除效果最佳,COD,NH3-N以及TN的去除率分别可以达到86%,92%以及75%,出水水质低于国家一级排放标准。  尽管采用生物法处理既经济又高效,但由于废水中仍含有残余的油脂,采用生物法处理时,这些油脂可能包裹在污泥的表面,在厌氧工艺中会使得厌氧污泥上浮流出;在好氧工艺中,有机物则难以传递到好氧污泥的内部,影响传质效果及去除效果,所以生物处理前必须对其中的油脂含量加以监测。此外,餐厨废水中含有5%左右的悬浮固体,所以处理前必须进行充分的预处理。  4结论  (1)油水分离技术中,隔油池和离心式油水分离器是目前应用最广泛的除油技术。隔油池适用于大型餐饮企业以及餐厨垃圾处理公司,去油效率较高。而小型的油水分离器由于为成型的设备,占地面积少,且操作方便,适用于小型的餐饮企业。  (2)餐厨废水油水分离后的废弃油脂,制取生物柴油由于技术成熟且附加值高,仍是其资源化的主要途径。  (3)去油脂餐厨废水由于其有机物及氮磷等营养物质含量均很高,最佳处理法为厌氧-好氧的工艺,但应该注意其中残余油脂以及悬浮固体可能带来的不利影响。

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