关键词 餐饮废水 隔油池 膜生物反应器( MBR) 优化改造

                  餐饮业的蓬勃发展在丰富人们生活的同时，也带来了噪声、油烟、餐饮废弃物、高浓度餐饮废水等一系列环境问题。其中，餐饮业所形成的餐饮废水含有高浓度有机污染物、食物残渣、化工洗涤剂以及油类和细菌等有毒有害物质。据有关资料报道，餐饮废水是高浓度有机污染源，排放量仅占城 市 生 活 污 水 排 放 量 3%，但 BOD 和 COD 的含量却达总负荷的 1 /3，未经净化处理直接排放至市政污水管网将会对污水处理厂造成极大的处理压力。另外，一些高浓度餐饮废水的无组织排放更是直接污染了河湖水质，严重威胁人类健康。因而，对餐饮废水进行有效处理和达标排放非常必要。

                  河北省某购物中心重新装修后，餐饮档口增多，随之产生的餐饮废水也越来越多，日均产生量约 23 m3，已超过原有废水处理设施的处理能力。原有废水处理方法主要是隔油法，即餐饮废水经隔油池进行刮油及沉淀处理后直接排入市政污水管道。处理工艺过于简单粗糙，缺少对废水进行生化处理及深度处理过程，不能有效降低废水中各项污染物浓度，导致主要出水水质指标达不到《污水排入城镇下水道标准》( GB /T 31962—2015) B 级标准中排放要求。因此，根据企业需求及现场情况，对废水处理设施进行优化设计和改造工程。

                     1 工程概况

                      原餐饮废水采用隔油池进行净化处理，设置处理规模为 10 m3 /d 的 3 个隔油池分段净化。仅能去除废水中的大颗粒油脂、部分悬浮物及沉淀物，处理效率低下。另外，周末和节假日客流增加，餐饮废水的排放量及污染物负荷远大于现有设施处理能力。根据业主提供的资料，原废水处理设施的进出水水质如表 1 所示，表中显示出水水质中 COD、BOD5、 NH3-N、TN 和动植物油浓度远高于排入市政污水管网所要求达到的三级标准。针对原废水处理工艺存在的缺陷，结合业主要求及场地情况，将设计处理规模为 30 m3 /d 的餐饮废水处理系统。采用预处理系统+AO-MBR 一体化系统的工艺，在原有隔油池处理工艺基础上扩建预处理系统，并增置 AO-MBR 一体化系统，完善餐饮废水预处理过程，增加生化处理单元。该改造工艺不仅满足处理规模的需求，还可以有效降低餐饮废水中污染物浓度，实现稳定达标排放，减轻对水环境的污染。 

                     2 整改方案

                   整个餐饮废水处理系统分为 3 部分: 预处理部分、AO-MBR 一体化系统、其他构筑物及设备设施等。整改后工艺流程如图 1 所示。

                  2．1 预处理部分

                   (1) 隔油池入口处加设细格栅机 1 台，截除大块悬浮物、漂浮物等，格栅机所拦截的栅渣定期人工清除转运。细格栅宽度为 300 mm，格栅栅宽为 2 mm，耙齿为不锈钢材质，安装角度为 60°。 

                   ( 2) 采取利旧原则，保持隔油池原有建设规模10 m3，保障餐饮废水有效停留时间 2 h 以上。在隔油池池面增加刮油机除上层悬浮油脂，在池底安装排泥管将隔油池中沉淀下来的重油及其他杂质通过污泥管排出隔油池。隔油池上层油泥和下层沉淀物定期清除进行焚烧或无害化处理。

                      ( 3) 隔油池后加设管道混合器，用 于 混 凝 剂PAC 和絮凝剂 PAM 的添加和混合。

                     ( 4) 加药处理后的污水含有大量絮状物沉淀，出水进入沉淀池进行污泥沉淀，沉淀沉淀经过脱水处理后由吸粪车运走。沉淀池有效容积为 30 m3。

                   ( 5) 沉淀池出水进入调节池，调节池有效容积30 m3，保障餐饮废水有效停留时间 6 ～ 7 h。调节池为钢筋混凝土结构，起到均匀水质、提高废水生化性以及控制流量的作用。

                      2．2 AO-MBR 一体化系统
                      此部分整体为新增设备，该设备是该整改工程的核心部分，具有容积负荷大、占地面积小、硝化效率高、出水水质稳定、操作管理方便等优点［6－8］。系统包括缺氧池( A 池) 、好氧池( O 池) 和 MBR 膜池 3部分，主体采用 Q235 碳素结构钢材质建造，处理能力为 30 m3 /d。 A 池池内填充型号为 YTD－150 的 PP 弹性立体填料作为厌氧菌和兼性菌的载体。调节池出水流入 A 池并在 A 池中停留 2. 5 h，A 池的主要作用是反硝化，将 O 池回流液中的硝态氮通过厌氧菌转化为 N2，有效进行生物脱氮［9］。同时，反硝化作用会消耗一部分 COD，起到去除 COD 的作用。 O 池池底安装微孔曝气器，采用鼓风曝气方式充氧，DO 保持 2～4 mg /L。A 池出水流经 O 池并在O 池中停留 6 h 以上。在 O 池内的降解分两段进行，前一段在较高的有机负荷下，好氧微生物附着在载体表面形成生物膜，吸收和氧化有机污染物，使废水中的有机物含量大幅度降低，有效降低 COD 含 量［10］。后一段是在有机负荷较低的情况下，在氧气充足的条件下，硝化菌通过硝化作用将氨氮转化为硝态氮，通过混合液内循环回流至 A 池，更好地进行反硝化作用，降低废水中氨氮浓度，内回流比为300%［11］。 MBR 膜池中安装 MBR 膜组件和曝气器，通过膜组件的物理过滤作用，同时实现泥水高效分离和池内较高的生物量的保持［12］。同时，通过池内好氧微生物降解作用，进一步去除 COD 和有机物。经过AO 处理过的废水在膜池中停留 3 h，由抽吸泵将膜组件出水打入清水池，活性污泥和有机物被截留。 MBR 膜池被截留的剩余污泥被排入化粪池沉淀后用于沤肥等实现污泥资源化。较之传统的活性污泥法，MBR 的 MLSS 要大许多，提高 MLSS 有利于降低占地面积，但可能导致好氧池池供氧不足，降低膜通量。因此，采用供气效率较高的微孔曝气器，并增加膜的清洗频率。膜池内 MBR 膜 组 件 型 号 为 XY- MBR-CO-PVDF，MBR 膜选用膜通量为 0. 012 m3 / ( m2·h) 的中空纤维膜，使用的膜总面积为 105 m2，以保证膜池的日处理能力 30 m3 /d。MBR 池设置MLSS 为 10 000 mg /L，DO 保持 2 ～ 4 mg /L，为防止MBR 膜阻塞导致废水通过率降低，影响餐饮废水处理能力，除在预处理部分采用超细格栅，MBR 增加曝气量外，还需每 2 周进行一次膜反向冲洗，清洗剂为 0. 5%柠檬酸和 600 mg /L 次氯酸钠。

                     2．3 其他构筑物及设备设施

                     其他设备及构筑物情况如表 2 所示。其中，提升泵用于调节池出水，抽吸泵用于 MBR 池中膜的过滤与污泥回流，反洗泵用于 MBR 膜的清洗。配套风机与 O 池中的微孔曝气器连接，为 O 池提供溶解氧，促进 O 池中好氧微生物的繁殖与代谢。PLC 自动控制柜用于污泥回流自动控制与污水排放自动控制。化粪池用于浓缩污泥排放，排放的浓缩污泥经吸粪车定期吸走。

                     3 运行结果

                     3．1 预处理系统出水水质

                     预处理系统在原有隔油池工艺基础上扩大了处理规模，增加了格栅和调节池等处理部分，使废水有足够的停留时间进行油水分离和悬浮物沉淀，较之原有隔油池工艺，处理效果有了显著提升，预处理系统出水水质如表 3 所示。由表 3 可知，通过预处理系统的格栅拦截和隔油池沉降作用，大部分 SS 得以去除，预处理系统出水 SS 浓度已经达标，大块的有机物和悬浮油也被大幅度去除，较之原有隔油池工艺，COD 和动植物油的去除效率也有所提升。但仅通过预处理系统难以实现大部分污染物的达标排放，因此，有必要进行进一步的深化处理。

                     3．2 整改工程最终出水水质分析

                     该工程经优化设计改造并进行为期 2 个月的调试后，污水处理设施运行稳定，处理效果良好。该工程截取了 15 d 的运行数据进行了运行效果分析，分析结果如图 2～图 5 所示。

                       由图 2 可知，进水 COD 浓度由于节假日或周末的关系有所波动。进水 CODCr浓度为 1 372 ～ 1 780 mg /L，远远超过《污水排入城镇下水道水质标准》 ( GB /T 31962—2015) 的 B 级 标 准 所 要 求 的 500 mg /L。而出水 CODCr浓度相对稳定，均在 100 mg /L以下，平均去除率可达 95. 19%。COD 去除效果良好，这是因为 A 池内附着于填料上的大量不同种属的好氧微生物群落的生化降解和吸附作用，去除了污水中的各种有机物质，使污水中的有机物含量大幅度降低。

                        由图 3 可知，进水中含有较高浓度的 NH3-N，超 出《污水排入城镇下水道水质标准》( GB /T 31962— 2015) 的 B 级标准所要求的 45 mg /L。出水 NH3-N平均浓度为 14. 65 mg /L，最高不超过 17 mg /L。废水中的 NH3-N 通过 O 池的硝化作用和 A 池的反硝化作用分解成 N2 排入大气中，使得出水 NH3-N 浓度均在 20 mg /L 以下，去除率可达 73. 5%。

                       由图 4 可知，进水 TN 浓度为 90 ～ 110 mg /L，出 水 TN 浓 度 为 19 ～ 26 mg /L，平 均 去 除 率 达 到78. 08%。TN 是指废水中各种形态无机和有机氮的总量。包括 NH3-N、硝态氮、亚硝态氮等无机氮以及氨基酸、蛋白质和有机胺等有机氮。有机氮在 A 池 和 O 池中的厌氧和好氧条件下分解成小分子有机氮，利用微生物的降解作用去除小分子有机氮。同 时，无机氮则通过 O 池的硝化作用和 A 池的反硝化作用得以去除，少量的难降解大分子有机氮则通过MBR 膜池的中空纤维滤膜的过滤作用去除。

                       由图 5 可知，进水 SS 浓度在周末和节假日浓度略高于平时，最高可达 485. 83 mg /L，而出水 SS 平均浓度为 15. 07 mg /L，远低于《污水排入城镇下水道水质标准》( GB /T 31962—2015) 中 B 级标准规定的 400 mg /L。这不仅是因为隔油池的重力沉降作用和池体中微生物絮凝沉降作用，更重要的是 MBR膜的过滤截留作用，废水中的 SS 在 3 重作用下，去除率达到 96. 73%。餐饮废水中含有大量的动植物油类，平均浓度可达 465. 84 mg /L，而出水动植物油平均浓度仅为 10. 09 mg /L，去除率 97. 83%。预处理系统在重力作用下去除大颗粒悬浮油和重油，小颗粒的乳化油和溶解油则通过 AO-MBR 一体化系统的生化处理得以充分降解去除。

                      4 经济分析

                        该废水优化改造工程总投资约 40 万元，其中设备费 27 万元，材料费 3 万元，安装工程费( 包括调节池等池体建造费等) 5 万元，调试费 3 万元，设计费 2万元。整改后的餐饮废水处理设施自动化水平高，无需安排专职人员进行维护，只需配备 1 名兼职人员，节省了人工费用。因此，工程实际运行费用主要包括电费、药剂费、MBR 膜更换费以及膜清洗费等。

                          工程的主要耗电包括机械格栅、提升泵、罗茨风机以及照明用电等，总功率为 5. 65 kW，按 0. 6 元/( kW·h) 算，则吨水耗电成本为 0. 59 元/m3。药剂费 PAC 按 照 2 000 元/t 计算，投加量为 100 mg /L，则吨水成本为 0. 2 元/m3。MBR 膜平均每 5 年更换一次，更换一次需要 18 000 元，则膜更换费用折合到吨水费用为 18 000 ÷ 5 ÷ 365 ÷ 30 = 0. 33 元/m3。MBR 膜单次清洗，柠檬酸用量为 0. 168 kg，单价为 3 000 元/t，费用为 0. 504 元，次氯酸钠用量为 0. 168 kg，单价2 000 元/t，费用为 0. 336 元，两周清洗一次，折合到吨 水 费 用 为 ( 0. 504 + 0. 336 ) ÷ 14 ÷ 30 = 0. 002 元/m3，直接运行费用为 0. 59 + 0. 2 + 0. 33 + 0. 002 = 1. 12 元/m3，经济性较好。

                     5 结论

                       ( 1) 采用预处理系统+AO-MBR 一体化处理工艺处理该购物中心餐饮废水，对废水中的 CODCr、 SS、动 植 物 油、NH3-N 和 TN 去 除 率 分 别 可 达95. 2%、96. 7%、97. 8%、73. 5%和 78. 08%。解决了现有隔油池工艺处理效果不好且处理规模不足的问题。

                     ( 2) 运行结果表明，不论是平时还是周末节假日，COD、SS、动植物油和 NH3-N 去除率均能能够稳定达到《污水排入城镇下水道水质标准》( GB /T 31962—2015) B 级标准，大部分污染物出水浓度甚至低于 A 级标准，各处理单元去污效果良好。

                    ( 3) 该餐饮废水处理设施改造工程在原有废水处理设施基础上进行改造，工程建设投资少，自动化水平高，水处理成本约 1. 12 元/m3，与同等处理效果的的其他处理工艺相比经济性良好。

                    原标题：某购物中心餐饮废水处理设施改造工程

                    原作者：刘晓晓，赵明杰，刘晓静，付兆兴，栗勇田