餐廚廢水成分復(fù)雜，有機(jī)污染物及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高。當(dāng)前針對(duì)餐飲廢水處置還未惹起足夠的注重，處置手腕簡(jiǎn)單，處置效果不理想。而餐廚廢水中的高含量有機(jī)物含有大量的能量，有效的處置會(huì)取得很高經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境社會(huì)效益。因而，減量化、無(wú)害化和能源化處置，是完成高濃餐廚廢水處理可持續(xù)開(kāi)展的必要技術(shù)手腕。

近年來(lái)，國(guó)際上已對(duì)餐廚廢水的管理辦法實(shí)施了大量的研討，處置工藝多集中在生物處置和強(qiáng)化物化處置辦法的研討。例如，英國(guó)學(xué)者采用厭氧接觸工藝處置含食用油的餐廚廢水，其BOD5去除率可達(dá)99%；日本及歐美等興旺國(guó)度采用電絮凝、厭氧MBR以及透析法等技術(shù)降解高濃餐廚廢水。目前國(guó)內(nèi)餐廚廢水處置范疇也呈現(xiàn)了多元化開(kāi)展，MBR、生物接觸氧化、生物滴濾池、厭氧消化、微電解、氣浮和高級(jí)氧化等技術(shù)均有報(bào)道。但是，單純的應(yīng)用厭氧或好氧工藝很難到達(dá)理想的處置效果。采用厭氧和好氧綜合整治技術(shù)處置高濃餐廚廢水，不只可以降解高含量有機(jī)物，回收應(yīng)用生物能源，而且能夠?qū)⑽廴疚飶氐椎V化，有效去除廢水中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，提升出水水質(zhì)。

基于此，結(jié)合國(guó)內(nèi)外餐廚廢水處置案例經(jīng)歷，從廢水資源化、無(wú)害化和可持續(xù)的角度動(dòng)身，開(kāi)發(fā)了上流式厭氧污泥床（UASB）-A2/O-MBR組合工藝并實(shí)施工程研討，討論該系統(tǒng)對(duì)餐廚廢水處置效果以及不同污染物在各工藝段的演化過(guò)程，并實(shí)施系統(tǒng)穩(wěn)定性剖析。研討結(jié)果可為城市高濃餐廚廢水處置，提供一種新型穩(wěn)定可持續(xù)的處理計(jì)劃，并為餐廚廢水工程化處置提供自創(chuàng)。

1、工程概略

1.1 工藝流程

工程實(shí)驗(yàn)安裝處置水量為22m3/d，工藝流程如圖1所示。

餐廚廢水經(jīng)由格柵井進(jìn)入調(diào)理池，實(shí)施水量水質(zhì)調(diào)理后經(jīng)由潛水泵送入氣浮池。采用氣浮一體機(jī)去除餐廚廢水中的油類(lèi)和膠體類(lèi)污染物，以減輕對(duì)后續(xù)生物處置工藝的壓力。氣浮池出水經(jīng)由離心泵送入UASB厭氧反響器，出水自流進(jìn)入A2/O生物處置單元，最后經(jīng)MBR膜別離后出水排出。

反響器均采用防腐碳鋼構(gòu)造。UASB有效容積為22m3，水力停留時(shí)間（HRT）24h。A2/O安裝內(nèi)裝有O型填料，總HRT為52h（厭氧18h、兼性14h、好氧20h）。MBR池有效容積13m3，HRT為14h，采用浸沒(méi)式聚偏氟乙烯（PVDF）中空纖維膜，膜孔徑為0.1μm，DO的質(zhì)量濃度控制在3～4mg/L。MBR出水方式為運(yùn)轉(zhuǎn)7min、反沖洗1min，MLSS的質(zhì)量濃度控制在8～10g/L，混合液回流體積比為300%。

設(shè)計(jì)出水水質(zhì)到達(dá)DB44/26－2001規(guī)則中第二時(shí)段三級(jí)排放規(guī)范。

1.2 廢水與污泥接種

餐廚廢水由深圳市某餐廚廢棄物循環(huán)應(yīng)用示范園搜集，并摻雜少量生活污水。該廢水經(jīng)由調(diào)理池、氣浮除油預(yù)處置后的COD為1.5～5.0g/L，BOD5為0.65～1.0g/L，NH4+-N、TN、TP的質(zhì)量濃度分別為100～310、180～430、80～180mg/L，鹽的質(zhì)量濃度為1.0～1.2g/L。

UASB反響器內(nèi)的厭氧顆粒污泥取自江西省某生產(chǎn)檸檬酸企業(yè)處置廢水的厭氧消化反響器內(nèi)。污泥呈黑色，球形或橢球形，粒徑為0.8～1.5mm，TSS的質(zhì)量濃度大于60g/L，VSS的質(zhì)量濃度47.3g/L。A2/O-MBR系統(tǒng)接種污泥取自深圳某污水廠(chǎng)二沉池污泥。系統(tǒng)接種后，經(jīng)過(guò)約45d的啟動(dòng)期，表現(xiàn)出COD去除率趨于恒定，此時(shí)以為組合工藝啟動(dòng)勝利，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)階段。

1.3 剖析辦法

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)水質(zhì)的測(cè)定采用規(guī)范辦法測(cè)定。COD采用重鉻酸鉀法，TN含量采用過(guò)硫酸鉀消解紫外分光亮度法，NH4+-N含量采用水楊酸-次氯酸鹽法，NO2--N含量采用鹽酸萘乙二胺法，NO3--N含量采用酚二磺酸分光光度計(jì)法，TP含量采用鉬酸銨分光光度法，pH和DO含量采用便攜式測(cè)定儀丈量，VFA含量采用蒸餾滴定法。

2、結(jié)果與討論

2.1 污染物去除效果

2.1.1 COD

餐廚廢水有機(jī)負(fù)荷較高，成分復(fù)雜，水質(zhì)水量動(dòng)搖較大。系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)66d，對(duì)COD去除效果見(jiàn)圖2。

由圖2可知，進(jìn)水COD在1.5～5.0g/L，動(dòng)搖較大。經(jīng)過(guò)組合工藝處置后，出水COD穩(wěn)定在一個(gè)較低的程度，出程度均為76.7mg/L，去除率逐步穩(wěn)定在90%以上，COD均勻去除率高達(dá)96.8%。該結(jié)果明顯好于國(guó)內(nèi)同類(lèi)研討的去除效果（86%～90%）。標(biāo)明UASB-A2/O-MBR組合工藝對(duì)COD的去除才能堅(jiān)持在了一個(gè)較高的程度，也具有較強(qiáng)的抗負(fù)荷沖擊才能。實(shí)驗(yàn)中，UASB沼氣產(chǎn)量不斷堅(jiān)持在10.8～35.3m3/d。

2.1.2 N

餐廚廢水中的氨基酸、蛋白質(zhì)等有機(jī)氮在UASB中的氨化菌的作用下經(jīng)過(guò)水解轉(zhuǎn)化為NH4+-N，進(jìn)水所夾帶的和系統(tǒng)中所產(chǎn)生的NH4+-N主要經(jīng)由A2/OMBR組合工藝被去除。圖3為組合工藝的脫氮性能。

由圖3可知，系統(tǒng)進(jìn)水NH4+-N的質(zhì)量濃度在110～310mg/L變化且逐步升高。剖析緣由是廢水搜集運(yùn)輸過(guò)程延長(zhǎng)，局部氨化作用造成。出水NH4+-N的質(zhì)量濃度穩(wěn)定在11mg/L以下，NH4+-N的均勻去除率為96.4%。隨著實(shí)驗(yàn)的實(shí)施，TN的去除率逐步升高至70%左右，但出水TN含量依然維持在較高程度。形成這一結(jié)果的主要緣由是UASB耗費(fèi)大量有機(jī)物，致使反硝化系統(tǒng)的C/N過(guò)低，沒(méi)有足夠的有機(jī)碳源為反硝化細(xì)菌提供電子供體，反硝化作用無(wú)法正常實(shí)施，NO3--N滯留在系統(tǒng)中無(wú)法去除，從而造成TN去除不徹底。經(jīng)過(guò)增加外加有機(jī)碳源安裝，能夠提升系統(tǒng)的TN去除才能。

2.1.3 TP

圖4為組合工藝的對(duì)TP的去除。

由圖4可知，進(jìn)水TP的質(zhì)量濃度在80～180mg/L動(dòng)搖，出水TP的質(zhì)量濃度均勻?yàn)?/span>13mg/L，對(duì)TP的去除率維持在80%以上，最高可達(dá)96%。組合工藝對(duì)TP的去除效果良好，主要是污泥的吸附截留，生物除磷以及MBR膜別離三者共同作用的結(jié)果。

UASB-A2/O-MBR組合工藝對(duì)高濃餐廚廢水的處置，降低污染物排放量，出水水質(zhì)優(yōu)于設(shè)計(jì)請(qǐng)求到達(dá)DB44/26－2001規(guī)則的第二時(shí)段三級(jí)排放規(guī)范，減少了對(duì)周邊環(huán)境的污染，同時(shí)將污染物轉(zhuǎn)化為能源，年產(chǎn)沼氣約6606.5m3，約可發(fā)電12.6MW?h，取得良好的環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益.估計(jì)該餐廚廢水工程每年可削減COD、TN、TP分別為20.1、1.42、0.8t。

2.2 污染物的沿程變化

研討各污染物含量在處置系統(tǒng)各工藝段的沿程變化，能夠明白各工藝段對(duì)不同污染物降解的奉獻(xiàn)大小，以及前后工藝之間的互相作用和影響，為日后工藝優(yōu)化和運(yùn)轉(zhuǎn)操作提供理論根據(jù)。

2.2.1 COD

COD的沿程變化結(jié)果如表1所示。

由表1可知，經(jīng)過(guò)UASB厭氧消化處置，進(jìn)水中的COD急劇降落，均勻去除率到達(dá)91.5%，經(jīng)過(guò)A2/O工藝進(jìn)一步處置，進(jìn)入MBR可生化降解的COD有限，經(jīng)過(guò)膜別離作用，出水COD進(jìn)一步降至78mg/L以下。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果標(biāo)明，UASB段存蓄著大量活性較高的厭氧顆粒污泥，具有較大的比外表積和良好的沉淀性能，可以疾速截留吸附廢水中的大分子有機(jī)物，有機(jī)物在污泥床層被水解和產(chǎn)甲烷菌去除或者被降解為小分子有機(jī)物進(jìn)入下一級(jí)處置系統(tǒng)，降低后續(xù)處置的有機(jī)負(fù)荷。高效的膜別離作用一方面可維持系統(tǒng)內(nèi)較高的污泥濃度和活性；另一方面能夠截留剩余的大分子有機(jī)物，并使其在MBR中的停留時(shí)間延長(zhǎng)便于生物降解，進(jìn)而使得在A2/O中難以降解的可溶性有機(jī)物進(jìn)一步被去除，最終出水中剩余的COD以溶解性難生物降解有機(jī)物為主。

2.2.2 NH4+-N、TN及TP

NH4+-N、TN及TP3種污染物含量的沿程變化見(jiàn)表2。

由表2可知，由于氨化作用，所以UASB出水NH4+-N均勻含量升高，廢水在流經(jīng)A2/O和MBR2個(gè)單元時(shí)NH4+-N含量分別降落了76.23%和88.8%，其中A2/O工藝關(guān)于NH4+-N的去除所做的奉獻(xiàn)占到了組合工藝的76.23%，最終MBR工藝出水NH4+-N均勻質(zhì)量濃度降至6.7mg/L。廢水在流經(jīng)前端工藝時(shí)耗費(fèi)了大量的有機(jī)物，造成MBR進(jìn)水有機(jī)碳源含量低，同時(shí)膜別離作用延長(zhǎng)了污泥停留時(shí)間，在這樣的環(huán)境下，異常菌的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)被削弱；生長(zhǎng)遲緩，世代周期長(zhǎng)的自養(yǎng)型硝化細(xì)菌的繁衍富集的得到了強(qiáng)化，從而堅(jiān)持MBR較高的硝化活性。

TN和TP均勻含量在組合工藝中均呈現(xiàn)逐步降落的趨向。UASB中的脫氮除磷作用主要由顆粒污泥的吸附截留含氮磷的有機(jī)物。

A2/O作為去除TN的主要工藝單元，經(jīng)過(guò)硝化反硝化作用將NH4+-N以氮?dú)獾姆绞结尫诺酱髿庵?，?duì)脫氮的奉獻(xiàn)率為整個(gè)系統(tǒng)的77.22%。理論上，思索細(xì)胞合成，復(fù)原1gNO3--N需求2.47g甲醇（有機(jī)物），但是復(fù)原1gNO3--N所需的有機(jī)碳數(shù)量要比理論量高，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)入A2/O的污水COD/ρ(TN)≈0.91，有機(jī)碳源嚴(yán)重缺乏，使得反硝化作用不徹底。良好的膜截留作用和同步硝化反硝化能夠解釋MBR中TN含量的降低，在實(shí)踐工程中由于溶解氧擴(kuò)散不平均造成反響器內(nèi)部存在好氧區(qū)、缺氧區(qū)以及厭氧區(qū)，這樣就使好氧硝化作用和厭氧反硝化作用能夠在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)同時(shí)發(fā)作。

A2/O進(jìn)水中的BOD5/ρ(TP)直接影響厭氧釋磷效果，聚磷菌在厭氧段將胞外有機(jī)物合成聚β羥基丁酸（PHB），合成的PHB量越大，好氧條件下釋放的能量越大，攝取磷酸鹽越多。研討發(fā)現(xiàn)當(dāng)BOD5/ρ(TP)高于28.5時(shí)能夠取得較好的生物除磷效果；當(dāng)BOD5/ρ(TC)（TC為總碳）降低時(shí)釋磷菌與反硝化細(xì)菌對(duì)碳源搶奪形成釋磷菌釋磷缺乏，從而影響了后續(xù)的好氧吸磷效果，本實(shí)驗(yàn)中的A2/O進(jìn)水BOD5/ρ(TP)僅為3.4，有機(jī)碳源缺乏以徹底去除廢水中的TP。

因而經(jīng)過(guò)添加適量的有機(jī)碳源能夠提升工藝脫氮除磷效果。

2.3 系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性

采用統(tǒng)計(jì)學(xué)辦法，選用進(jìn)出水不同污染物的含量以及去除效率作為特征性參數(shù)對(duì)組合工藝運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性實(shí)施剖析。通常狀況下，若其他運(yùn)轉(zhuǎn)條件不變，進(jìn)水污染物含量動(dòng)搖會(huì)直接惹起系統(tǒng)處置性能的變化。

由表3和表4可知，進(jìn)水COD變化猛烈，最大相差3360mg/L；出水COD和COD去除率相對(duì)規(guī)范差分別為20.6%和1.15%，闡明該組合工藝具有良好的抗進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷動(dòng)搖的性能。

組合工藝關(guān)于NH4+-N，TN和TP的處置效率穩(wěn)定性剖析結(jié)果標(biāo)明，NH4+-N與TP處置效率穩(wěn)定性呈現(xiàn)類(lèi)似的規(guī)律。兩者的出水質(zhì)量濃度相對(duì)規(guī)范差較高，但是兩者的系統(tǒng)去除率相對(duì)穩(wěn)定，即相對(duì)規(guī)范差較低，形成這一現(xiàn)象的緣由是兩者出水質(zhì)量濃度的較低。綜合剖析出水NH4+-N與TP質(zhì)量濃度規(guī)范差和去除率相對(duì)規(guī)范差能夠更真實(shí)的反映系統(tǒng)去除NH4+-N和TP的穩(wěn)定性。系統(tǒng)對(duì)TN去除效果的穩(wěn)定性相比于NH4+-N和TP稍有遜色。

由此可見(jiàn)，系統(tǒng)抗污染物負(fù)荷沖擊的性能依次為COD>NH4+-N>TP>TN。

3、結(jié)論

采用UASB-A2/O-MBR組合工藝對(duì)餐廚廢水的污染物具有很好的去除效果，COD、NH4+-N均勻去除率能夠到達(dá)96.8%和96.4%，TN、TP去除率分別到達(dá)70%和80%以上，減少了對(duì)周邊環(huán)境的污染，取得良好的環(huán)境效益，為餐廚廢水的處置提供了一種經(jīng)濟(jì)、可行的辦法。

不同污染物在組合工藝中的沿程變化剖析標(biāo)明，UASB對(duì)COD去除奉獻(xiàn)率最大約為94.33%，其次分別為A2/O和MBR；A2/O對(duì)NH4+-N、TN和TP的去除率奉獻(xiàn)最大，奉獻(xiàn)率分別76.23%、77.22%和58.05%。

統(tǒng)計(jì)剖析結(jié)果標(biāo)明，組合工藝抗進(jìn)水基質(zhì)含量動(dòng)搖才能強(qiáng)，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性高，對(duì)不同污染物的抗沖擊負(fù)荷才能由高到低依次為COD>NH4+-N>TP>TN。