一種高濃度有機廢水生物蒸發(fā)處理方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于污水處理中的高濃度有機廢水處理技術領域，主要涉及一種以餐廚垃 圾為補充碳源的高濃度有機廢水生物蒸發(fā)處理技術。
【背景技術】
[0002] 隨著社會經濟的快速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，高濃度有機廢水排放量和 污染物種類也大量增加。高濃度有機廢水主要集中在有機化工、制藥、農藥、染料、印染、造 紙、焦化等行業(yè)，該類廢水具有污染物含量高、危害嚴重、處理工藝復雜、投資運行成本高等 技術特點，其治理一直是環(huán)境領域的難題。常見的高濃度有機廢水如垃圾焚燒廠滲瀝液， COD為40-80 g/L ;酒精廢醪液，COD為50-80 g/L ;造紙法煙葉薄片黑液，COD為40 g/L ;垃 圾填埋場滲濾液經兩級DTRO處理后的濃縮液，COD為20-175 g/L ;餐廚垃圾COD為180-220 g/L〇
[0003] 目前水處理技術主要有：活性污泥法、厭氧生物處理、膜處理技術等。申請?zhí)枮?200310100513. 1和CN200910131316. 3的中國專利采用"微好氧細菌處理法+化學氧化 法+活性污泥法"組合處理工藝處理高濃度有機廢水，雖然該工藝具有去除效率高、污泥 產量低等優(yōu)點，但活性污泥法僅適用于有機物濃度相對較低的廢水，運行負荷低；相比好氧 生物處理法，高濃度有機廢水更適合用厭氧生物法進行處理，申請?zhí)枮镃N201010607039. 1 和CN200710144427. 9的中國專利分別采用了高效厭氧-耗氧組合處理裝置和兩級兩相厭 氧工藝處理高濃度有機廢水，該工藝具有有機物去除效率高，運行成本相對較低等優(yōu)點，但 厭氧生物處理方法啟動和處理時間較長，產甲烷菌對周圍環(huán)境變化非常敏感，此外，經厭氧 處理后的排水，殘存的BOD、SS和還原性物質還很高，達不到排放標準，需要采取后續(xù)處理 措施；隨著廢水處理技術的發(fā)展，膜技術也越來越多的運用到環(huán)境污水處理中，申請?zhí)枮?CN201320405405. 4和CN201420388797. 2的中國專利采用了膜生物反應器的中水回用系統(tǒng) 處理高濃度有機廢水，雖然該工藝具有產水水質優(yōu)良，占地面積小等優(yōu)點，但由于膜污染和 膜通量的衰減引起的高耗能和高成本，限制了膜處理技術的發(fā)展和應用。鑒于此，如果能用 最少的能量將廢水中的污染物和水同步去除，將是高濃度有機廢水最理想的處理方法。
[0004] 近年來，一種處理高濃度有機廢水的新技術被提出，申請?zhí)枮镻CT / KR2014/003527的國際專利提出了生物蒸發(fā)技術，該技術基于污泥生物干化發(fā)展而來，是一 種生物法零排放新概念，利用高濃度有機廢水中大量的有機物好氧降解所產生的熱量為驅 動力，使高濃度有機廢水中的水分汽化同時配合通風策略，使蒸汽進入氣相主體由通風對 流帶出堆體，從而達到利用高濃度有機廢水自身蘊含的生物能量實現(xiàn)有機物和水分的同步 去除。生物蒸發(fā)處理技術與現(xiàn)有的處理技術相比，所需熱量來自于廢水中有機物的降解，不 需要外源加熱，所以是一種經濟、節(jié)能、環(huán)保的處理技術。由于高濃度有機廢水為粘稠狀，空 隙度小，容易自身壓實，自身含有較少的用于生物蒸發(fā)的微生物，因此在生物蒸發(fā)過程中需 要向高濃度有機廢水中添加膨脹劑和微生物載體。目前，生物蒸發(fā)使用的膨脹劑和微生物 載體為生物干化污泥，生物干化污泥是將生活污水處理廠的脫水污泥生物干化制得，生物 干化則是在易降解有機物進行好氧降解、配以大量的通風、并保留產品熱值(有機質）的條 件下，盡可能的實現(xiàn)水分的去除。經過生物干化過程對污泥內部自由水或毛細水、結合水等 的去除，生物干化污泥具有了豐富微孔結構、大量自由空域以及繁殖的高溫微生物和極強 的吸水性，當添加高濃度有機廢水并曝氣時，生物干化污泥里的微生物便好氧降解廢水里 的有機物，產生代謝熱，此代謝熱將液態(tài)的廢水汽化為水蒸氣進入氣相，并隨著氣流被帶出 反應器堆體。生物蒸發(fā)要求廢水要有足夠高的有機物濃度，以保證廢水里有機物降解產生 足夠的代謝熱把廢水本身全部蒸發(fā)，生物干化污泥自身含有未被生物降解的有機質，在生 物蒸發(fā)過程中這部分有機質被微生物降解產生的代謝熱也對水分蒸發(fā)產生貢獻，當用生物 干化污泥作為生物載體時，使高濃度有機廢水中水分完全蒸發(fā)的高濃度有機廢水COD最低 為120 g/L，而一般的高濃度有機廢水難以達到此要求，高濃度有機廢水中有機物降解產生 的代謝熱不足以把自身水分完全蒸發(fā)。對高濃度有機廢水COD的高要求制約著生物蒸發(fā)技 術的推廣使用，所以高濃度有機廢水中碳源不足是生物蒸發(fā)技術急需解決的主要問題。

【發(fā)明內容】

[0005] 針對生物蒸發(fā)處理技術中高濃度有機廢水碳源不足的問題，本發(fā)明提供了一種以 餐廚垃圾為補充碳源的高濃度有機廢水生物蒸發(fā)處理方法。
[0006] 生物蒸發(fā)要求所處理的廢水COD最低為120 g/L (生物干化污泥為膨脹劑和微生 物載體)，然而一般高濃度有機廢水COD達不到該要求，因此本發(fā)明將餐廚垃圾和一般的高 濃度有機廢水按一定比例混合提升其COD以達到生物蒸發(fā)的處理要求。餐廚垃圾COD達到 180-220 g/L，是一種較難處理且處理費用較高的高濃有機廢水，本發(fā)明將餐廚垃圾難處理 的問題和生物蒸發(fā)的缺點有效結合在一起，當餐廚垃圾和一般高濃度有機廢水按一定比例 混合達到生物蒸發(fā)處理要求時，將其與生物干化污泥混合并曝氣進行生物蒸發(fā)，該過程中 微生物利用有機質好氧發(fā)酵產生代謝熱，代謝熱在反應器內積累形成高溫，高溫使水分汽 化蒸發(fā)。該發(fā)明實現(xiàn)了一般高濃度有機廢水與餐廚垃圾的綜合處理，是一項經濟、環(huán)保、節(jié) 能的發(fā)明。
[0007] 以上一種以餐廚垃圾為補充碳源的高濃度有機廢水生物蒸發(fā)處理技術，該技術包 括如下步驟： (1) 生物蒸發(fā)膨脹劑和微生物載體的制備：將從污水廠取來的含水率80-85%的脫水污 泥經5-7天的生物干化，得到含水率為45-60%的生物干化污泥； (2) 餐廚垃圾的預處理：將取回的餐廚垃圾用攪拌機攪碎至直徑小于2. 5 mm，測其含水 率和 COD (-般含水率為 70-85%，COD 為 180-220 g/L); (3 )將待處理的高濃度有機廢水與餐廚垃圾按體積比3:5~5:2的比例混合使混合物 的COD大于等于120 g/L ; (4)在步驟（3)混合物中添加生物干化污泥進行生物蒸發(fā)處理，堆體含水率為 50-70%，并在堆體底部進行均勻曝氣，曝氣量為0. 03-0. 12 m3/kgTS · h，生物干化污泥有機 負荷為0.04-0. 12 kg VS/kg TS，處理后蒸氣為處理后廢水；其中生物干化污泥有機負荷 是指每公斤生物干化污泥的總固體對混合物揮發(fā)性固體生物降解的量，其中生物干化污泥 有機負荷是指每公斤生物干化污泥的總固體對混合物揮發(fā)性固體的生物降解量，其中VS 為混合物中的揮發(fā)性固體，揮發(fā)性固體含量是混合物的總固體經馬弗爐550-555 °C處理 5-7小時后質量的差；TS為生物干化污泥的總固體，其含量為生物干化污泥經恒溫烘箱在 103-107°C下處理20-24小時后固體質量。
[0008] (5)生物蒸發(fā)過程中底部均勻曝氣，一般曝氣量為0· 03-0. 12 m3/kgTS *h，反應器 設置氣體分析儀實時監(jiān)控反應器內氧氣濃度，氧氣濃度反映微生物的活性以及通風策略， 根據氧氣濃度可以控制曝氣裝置的曝氣量； (6)生物蒸發(fā)過程中設置實時連續(xù)記溫儀，實時監(jiān)控反應器內的溫度，反應器內的溫 度反映堆體微生物活性以及生物蒸發(fā)進程，實時添加混合物，保證生物干化污泥有機負荷 為0.04-0. 12 kg VS/kg TS，使生物蒸發(fā)處于最佳狀態(tài)下連續(xù)蒸發(fā)。好氧微生物降解高濃度 有機廢水中的有機物產生代謝熱并蒸發(fā)自身水分，當生物干化污泥有機負荷為〇. 04-0. 12 kg VS/kg TS時，生物蒸發(fā)過程中微生物活性最高，堆體能保持較高的溫度，可以使生物蒸 發(fā)處于高效率下運行。
[0009] 所述餐廚垃圾是居民在生活消費過程中形成的生活廢物，主要成分包括米和面粉 類食物殘余、蔬菜、動植物油、肉骨等，COD濃度高達180-220 g/L。
[0010] 本發(fā)明具有的有益效果是： 本發(fā)明提出了一種以餐廚垃圾為補充碳源的新型的處理高濃度有機廢水的生物蒸發(fā) 處理技術。
[0011] 目前，市場上常用的水處理技術如活性污泥法、厭氧生物處理、膜處理技術等，僅 適用于有機物濃度較低的廢水，且運行費用高，占地面積大。近年來提出的生物蒸發(fā)處 理技術是一項經濟、環(huán)保、節(jié)能的高濃度有機廢水處理技術，其缺陷在于該技術要求所處 理的高濃度有機廢水COD最低為120 g/L (生物干化污泥為膨脹劑和微生物載體)，一般 的高濃度有機廢水難以達到要求，因此傳統(tǒng)的生物蒸發(fā)技術難以被推廣應用。針對傳統(tǒng) 生物蒸發(fā)技術的不足，本發(fā)明添加餐廚垃圾為補充碳源，使餐廚垃圾與高濃度有機廢水 按一定的比例混合達到生物蒸發(fā)的要求。添加餐廚垃圾作為補充碳源還具有以下優(yōu)點： _原料易得，餐廚垃圾在居民區(qū)、飯店、各種企業(yè)單位食堂都可獲得；藝餐廚垃圾因含米 飯、面條、蔬菜、肉類等，富含高的有機物，粘稠餐廚垃圾COD可達180-