餐厨沼液常规生化处理效果及生物聚沉氧化法新工艺研究

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近年来,随着城镇化的加速与人民生活水平的提高,各餐饮企业得到迅猛发展,餐厨垃圾的产生量也随之急剧增加。通常情况下餐厨垃圾主要包括米、面食物残余、蔬菜、动植物油、肉骨等,有机质含量非常高,因此极易腐烂变质、散发恶臭、传播疾病而污染环境。餐厨垃圾除了传统处理技术(包括卫生填埋、焚烧、生产饲料等)外,运用最多的就是餐厨垃圾厌氧发酵(中、高温湿式厌氧发酵及干式厌氧发酵)技术,该技术不仅能实现餐厨垃圾的减量化、无害化,更多的是通过厌氧发酵产沼气来最大化能实现能源回收并创造经济效益。但是餐厨垃圾厌氧发酵过程中产生的厌氧发酵液(简称“餐厨沼液”)为高盐分、高氨氮、高COD(化学需氧量)的高浓度有机废水,且目前并无较好的工艺与技术进行处理,因此妥善解决餐厨沼液问题已经成为餐厨垃圾得以资源化处理的最关键一环。为此,本文以餐厨沼液的“三化”原则为出发点,对其生化处理的效果及影响因素进行探索与分析:(1)依托河北省某大型餐厨垃圾处理厂为研究平台,通过对现场处理工艺各工段不定期取样,分析该厂区餐厨沼液处理工艺效果及其存在问题并提出解决措施。结果表明,该餐厨沼液是一种高悬浮固体(SS,26400 mg·L-1)、高COD(29440mg·L-1)、高氨氮(3512 mg·L-1)、高磷(433 mg·L-1)和高盐分(14100 mg·L-1)的高浓度有机废水,由于SS和氨氮等去除不理想导致生化池进水污染负荷较高,是生化效果差的主要原因,其次碳氮比的不协调以及池容积大小也是导致生化效果差的原因,因此为提高现行工艺特别是生化单元的净化效果,废水进入生化系统前建议应彻底去除进水SS和NH4+-N浓度、适当扩大生化池容积、提高沼液的可生化性、和恢复生化池菌密度及活性等。(2)通过实验室模拟 SBR(Sequencing Batch reactor Activatedsludgeprocess,序批式活性污泥法)生化法处理原餐厨沼液、餐厨沼液离心液、餐厨沼液除渣后压滤液及脱氮后压滤液,探索不同条件下的生化效果。运行效果(COD、氨氮及总氮等的去除效果)显示:脱氮后压滤液>压滤液>离心液>餐厨沼液,SS与氨氮的大幅度去除更有利于生化系统的运行。其次,模拟SBR生化法处理原压滤液与脱氮后压滤液,在运行期间餐厨浆液可作为碳源为微生物所利用,且在相同碳源投加、C/N=6条件下脱氮后滤液较原压滤液生化效果更好。最后,模拟SBR处理脱氮后压滤液并通过投加不同碳源(C/N=6)、逐步加大进水负荷来实现活性污泥的驯化,运行结果表明:以葡萄糖与餐厨浆液为碳源投加到系统内对COD、氨氮、TN的平均去除率分别为:81%与61.7%、61.6%与53.1%、58.9%与56.1%,运行结束时两生化系统最终出水的COD、氨氮、总氮(TN)浓度分别为:373、109、173 mg·L-1与648、269、401 mg·L-1,在污泥驯化过程中投加葡萄糖为碳源的系统运行效果更好,但是与设计出水水质相比均无法长期稳定达标。(3)依托通辽市餐厨垃圾处理处置中心为研究平台,通过现场模拟SBR生化反应器探索不同参数(投加碳源、碳氮比C/N、HRT水力停留时间、好氧/厌氧时间比等)及活性污泥的驯化对脱氮后压滤液的生化效果做了系统研究。研究结果表明:反应器运行期间先厌氧后好氧(A/O,进样0.5 h+厌氧17.5 h+好氧6 h)处理效果最好,系统运行最稳定;其次,水解酸化液可作为生化系统外加碳源,在C/N=6、更改运行模式至A/O条件下系统运行效果最稳定,出水水质最好,各指标均能稳定达标;再之,以葡萄糖为投加碳源的生化体系能稳定运行,但是出水COD不能稳定达标,以C/N=4和C/N=8的生化体系在运行过程中氨氮与TN不能稳定达标;此外,以C/N=6水解酸化液为投加碳源的生化体系的水样最大负荷处理量可达到8%,水力停留时间(HRT)可缩短至12.5d。最后,将运行模式改为先厌氧后好氧(A/O,每天进样0.5h,厌氧静置17.5h,好氧处理6h)后,以投加C/N=6水解酸化液为碳源的SBR系统运行效果最好,出水水质均能稳定达标,最终出水COD、氨氮、TN、SS浓度分别为155、20、53和210 mg·L-1,均可达到设计出水水质标准。(4)对“生物聚沉深度除渣法—联合常规生化处理(倒置A2/O)”工艺直接投入工程化生产,对每天生产的新鲜餐厨沼液深度除渣脱水(滤液SS浓度可降至300 mg·L-1以下),通过活性污泥培养、活性污泥逐步驯化对固氮后压滤液生化处理。该套工艺在为期4个多月连续运行过程中在投加水解酸化液(C/N=6)为外加碳源、合理调节生化池碱度(pH维持在7.5~8.5之间)与适当排泥,逐步加大进水负荷实现活性污泥的驯化条件下,连续运行结果表明:COD、氨氮、TN及TP的平均去处率分别为:69.5%、87.5%、79.7%和93.4%,平均出水浓度分别为:166.4、13.7、32 和 1.78 mg·L-1。一级 A/O 系统中 COD、氨氮、TN 平均去除率分别为59.1%、64.9%、59.9%,二级A/O系统中三者平均去除率分别为17.1%、59.7%、26%,各类污染指标在第一阶段均已完成大部分的降解,经过两级A/O系统处理,最终出水COD、氨氮、TN、TP、SS浓度分别为176、11、27、2和136 mg·L-1,各类水质均能稳定达到排放标准。“生物聚沉除渣法—联合常规生化法(倒置A2/O)”工艺在运行过程中对污染负荷具有高强度的抗冲击性,不仅能稳定达标处理餐厨沼液,而且还为餐厨垃圾厌氧发酵产沼连续运行提供了良好的技术支撑。
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