本发明属于环境保护与污水处理,尤其涉及一种餐厨浆液厌氧发酵联合臭氧高效膜分离方法及系统。
背景技术:
1、餐厨废水是餐厨垃圾经过破碎分选、高温蒸煮、三相离心等一系列预处理后得到的高浓度有机废水。尽管预处理过程对餐厨垃圾进行了油提取过程,但仍不能达到100%的提取效率。而含油脂餐厨废水在后期的厌氧处理过程中遇到的主要问题有两点:一方面为其水解产物—长链脂肪酸(long chain fatty acids,lcfas)对产甲烷菌和产乙酸菌产生毒性作用;另一方面为油脂容易吸附在微生物表面形成脂肪层,阻碍了底物和营养物对细胞的供给,从而导致污泥上浮及流失。
2、高效厌氧臭氧膜分离技术,因具备污泥浓度高、泥龄长、耐冲击负荷能力强,抗膜污染,消解剩余污泥等优点,在高浓度和复杂有机废水处理方面展现出很好的应用前景。
3、然而,在运行过程中,膜污染仍是限制它们被推广应用的瓶颈。膜污染与多种因素有关,如底物组成、反应器运行参数(温度、污泥停留时间、有机负荷、食微比)、剪切力、膜材料及污泥特性等。与好氧膜生物反应器相比,厌氧膜系统的膜污染状况更为严重。因为在厌氧系统中,由于厌氧污泥絮体比好氧污泥絮体更小,膜表面形成的滤饼层更加致密,多孔透过性更差,从而加快了膜污染的速率。此外,由于膜对厌氧污泥的完全截留作用,系统内能维持高密度的微生物量,高浓度的污泥浓度可迅速沉积在膜表面,加速滤饼层的形成,从而加剧了膜污染。
4、cn219409505u公开了一种餐厨垃圾沼液纳滤浓缩液的处理系统,该处理系统包括依次连接的臭氧/活性炭接触氧化装置、压滤装置、mbr膜生物反应装置、dsa电催化氧化还原装置。其中,臭氧/活性炭接触氧化装置的出水通入压滤装置,经压滤装置压滤后清液进mbr膜生物反应装置,臭氧废气经臭氧/活性炭接触氧化装置的顶端收集装置收集,经催化转化为氧气后用于mbr膜生物反应装置曝气;mbr膜生物反应装置出水经抽吸泵泵入dsa电催化氧化还原装置。该系统能够实现对cod、氨氮、总氮、总磷的同时去除,具有工艺简单、操作方便、成本低廉、处理效率高、处理效果好等优点,能够实现对膜滤浓缩液的有效处理。但其内置的mbr不能用于厌氧沼液直接产水,且没有解决臭氧对外置膜污染的防治和厌氧剩余污泥的消解问题。
5、cn214400056u公开了一种小型餐厨垃圾发酵机污水处理系统,包括设有进液口和出液口的储液桶,储液桶内设置有将储液桶内腔分隔成第一腔体和第二腔体的隔板,隔板上设置有若干通孔,隔板位于第一腔体的一侧设置有过滤膜组件;出液口处通过循环液管道连接有射流泵,循环液管道的另一端与储液桶连通;储液桶的一侧设置有臭氧发生器,臭氧发生器的出气端通过进气管道及射流器与循环液管道连通;还包括自动控制系统。该污水处理系统结构设计合理,方便控制,处理费用低,能够形成污水处理循环回路,实现了对污水的自动循环净化,提高了净化效率,能有效地改善发酵机污水水质,使得发酵机污水能够达到可回用标准。但仅适用于餐厨垃圾经预处理和厌氧发酵后进行离心获得的液体,其ss浓度较低(ss<8000mg/l),也不能促进其剩余污泥的消解和防止污泥流失。
6、因此,提供一种能高效稳定地处理餐厨浆液,且能有效降解沼液的油脂、大的胶体物质,有效减轻膜污染,延长膜的清洗时间,同时还能有效消解剩余污泥的系统具有重要的实际意义。
技术实现思路
1、本发明的目的是克服现有技术在膜分离法处理餐厨浆液时存在膜污染严重、油脂等有机物处理效率低、沼液膜透过性差等问题。
2、为了实现上述目的,本发明第一方面提供一种餐厨浆液厌氧发酵联合臭氧高效膜分离方法,该方法包括:
3、(1)将餐厨浆液经厌氧发酵单元进行厌氧发酵,然后引入过滤压榨单元进行预处理,除去滤渣,得到混合物i;
4、(2)将所述混合物i进行一级臭氧氧化,得到混合物ii;
5、(3)将所述混合物ii引入膜分离单元进行分离浓缩,得到清水和浓水;
6、其中,将至少一部分所述浓水回流至所述厌氧发酵单元中;
7、所述分离浓缩采用环氧树脂膜,且所述环氧树脂膜的截留分子量为100-200kda,循环流量为300-400m/h,膜丝直径为6-12mm;
8、(4)将所述清水进行二级臭氧氧化,得到出水。
9、本发明第二方面提供一种餐厨浆液厌氧发酵联合臭氧高效膜分离系统,该系统用于实施第一方面所述的方法,包括依次连接的厌氧发酵单元、过滤压榨单元、一级臭氧氧化单元、膜分离单元和二级臭氧氧化单元;
10、其中,所述厌氧发酵单元包括厌氧罐和暂存罐;
11、所述膜分离单元包括膜分离装置和清洗装置;
12、所述膜分离装置中设置有环氧树脂膜,且所述环氧树脂膜的截留分子量为100-200kda,循环流量为300-400m/h,膜丝直径为6-12mm。
13、相比于现有技术,本发明所提供的方法和系统至少具有以下优势:
14、(1)本发明所提供的方法结合了厌氧发酵、膜分离技术以及两级臭氧氧化,不仅保留了厌氧发酵技术的诸多优点,而且能将微生物和悬浮物截留,使得出水水质得以保证,且与污泥的沉降性及颗粒性无关,并实现污泥停留时间和水力停留时间的有效分离;
15、(2)本发明所提供的方法中的两级臭氧氧化对菌种有破壁效果,并有效利用臭氧分子在催化剂表面产生的高反应活性自由基中间体,尤其是羟基自由基,氧化去除污水中难生物降解有机物,进一步有效降解餐厨浆液中的油脂、大的胶体物质,有效减轻膜污染,延长膜的清洗时间,同时能有效去除异味,降低色度;
16、(3)本发明所提供的系统通过膜的选用、膜组件运行方式控制及与厌氧发酵工艺和两级臭氧氧化工艺的联动耦合,能实现高效厌氧反应器的稳定运行,在有效去除污染物的同时减轻了膜污染的问题。
1.一种餐厨浆液厌氧发酵联合臭氧高效膜分离方法,其特征在于,该方法包括:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述一级臭氧氧化中臭氧浓度与所述二级臭氧氧化中臭氧浓度的比值为1-3:1。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在步骤(1)中,所述混合物i的ss浓度为10-40g/l。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在步骤(1)中,所述预处理采用精度为600-800μm的滤网。
5.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述浓水的回流比为5-10。
6.一种餐厨浆液厌氧发酵联合臭氧高效膜分离系统,其特征在于,该系统用于实施权利要求1-5中任意一项所述的方法,包括依次连接的厌氧发酵单元、过滤压榨单元、一级臭氧氧化单元、膜分离单元和二级臭氧氧化单元;
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述过滤压榨单元包括滚筒、滚筒驱动、反冲洗高压风机、螺旋挤压驱动及冲洗水泵,且在所述滚筒中设置有精度为600-800μm的滤网。
8.根据权利要求6或7所述的系统,其特征在于,在所述膜分离装置上设置浓水出口,且所述浓水出口与所述暂存罐连接,用于将所述膜分离装置中的至少一部分浓水引入所述暂存罐中;以及
9.根据权利要求6或7所述的系统,其特征在于,所述环氧树脂膜为无锡艾纳环保科技有限公司生产的型号为ana-aer400的环氧树脂膜。
10.根据权利要求6或7所述的系统,其特征在于,所述一级臭氧氧化单元包括一级臭氧发生器和一级玻璃反应器,所述一级玻璃反应器用于将所述过滤压榨单元得到的液相物料进行一级臭氧氧化;和/或
