一种厨余废水资源化集成处理装置及方法

技术领域

本发明属于厨余废水处理技术领域，涉及一种厨余废水资源化集成处理装置及方法。

背景技术

厨余垃圾处置方式以资源化回收处理为主，处理过程中产生的废水，具有高有机物、高油脂、高氮磷等特点。且因饮食习惯、餐饮特色的差异，厨余垃圾废水的特征污染物以及水质波动很大，水质复杂，不经处理会对环境造成严重污染。至2022年，许多城市厨余垃圾废水处理系统已经不能满足日渐增长的厨余垃圾废水处理需求，部分城市落后的厨余垃圾废水处理体系也亟需改造。而目前现有厨余废水处理方法存在能耗高、悬浮物沉降效果差、无资源化利用、占地面积大等不足之处。因此开发一种占地面积小、处理效果好、运行成本低的厨余废水资源化利用装置尤为必要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种厨余废水资源化集成处理装置及方法，该装置及方法能够将厨余垃圾废水高效处理并且资源化，具有节能、环保、能量利用率高的特点。

为达到上述目的，本发明公开了一种厨余废水资源化集成处理装置，包括设备本体以及设置于设备本体内的预沉池、气浮池、厌氧发酵池、短程硝化池、短程反硝化池、二沉池、MBR膜池及高效药剂投加装置；

设备本体上的总进水口与预沉池的入口连接，预沉池的溢流口与气浮池的入口连接，气浮池的出口经厌氧发酵池及短程硝化池与短程反硝化池的入口连接，短程反硝化池的出口与二沉池的入口连接，二沉池的溢流口与MBR膜池的入口连接，高效药剂投加装置与预沉池的加药口连接。

还包括气浮池刮渣机，气浮池刮渣机设置于气浮池上，气浮池刮渣机通过污泥管道与设备本体上的总出泥口连接。

还包括第一气提装置、第二气提装置、第三气提装置、第四气提装置及第五气提装置；

第一气提装置、第二气提装置、第三气提装置、第四气提装置及第五气提装置均包括升液管、布气管及气液分离室，其中，升液管的出口与气液分离室的入口相连通，所述气液分离室的侧壁上部设有排气口，气液分离室的底部设有排液口；

第一气提装置、第二气提装置、第三气提装置、第四气提装置及第五气提装置中升液管的入口及布气管的出口分别插入于预沉池、厌氧发酵池、短程反硝化池、二沉池及MBR膜池内；

第一气提装置、第二气提装置、第三气提装置、第四气提装置及第五气提装置的排气口通过排气管道与设备本体上的总排气口相连接，第一气提装置、第二气提装置、第四气提装置及第五气提装置的排液口通过污泥管道与设备本体的总出泥口相连接，第三气提装置的排液口与二沉池的入口连接。

气浮池的底部设有第一曝气装置。

气浮池的上部设有刮渣机，短程硝化池内设有第二曝气装置。

还包括第一曝气风机，第一曝气风机的出风口分别与第一曝气装置及第二曝气装置相连接，第二曝气风机的出风口分别与第一气提装置、第二气提装置、第三气提装置、第四气提装置及第五气提装置中的布气管相连接。

MBR膜池内设有MBR膜组件，MBR膜组件的出水口通过出水泵与设备本体上的总出水口相连接，第二曝气风机的出风口与MBR膜组件的进气口连接。

还包括甲烷收集器，甲烷收集器的进气口与厌氧发酵池的出气口相连接，甲烷收集器的出气口与设备本体上的甲烷出口连接。

厌氧发酵池、短程硝化池及MBR膜池的底部均设为斜坡式结构。

本发明公开了一种厨余废水资源化集成处理方法，包括以下步骤：

厨余废水来水通过总进水口进入预沉池中，去除高浓度的SS、部分油类物质及COD，并通过高效药剂投加装置向预沉池中投加药剂，所述药剂将厨余废水中的悬浮物快速沉降，预沉池中的上清液进入气浮池，将悬浮物及油脂类物质形成浮渣，气浮池的清液进入厌氧发酵池；

在厌氧发酵池中，废水中的有机物质在厌氧环境下通过不同功能的微生物进行分解代谢，再经水解、产氢产酸及产甲烷阶段产生甲烷气体，厌氧发酵处理后的废水进入短程硝化池中进行硝化处理；

在短程硝化池中，通过第二曝气装置提供硝化所需氧气，并且通过控制亚硝酸氧化菌的数量，使得氨氮在硝化过程中只进行到亚硝酸盐的阶段，废水经过短程硝化后进入短程反硝化池，在该阶段，通过反硝化菌的作用将亚硝态氮还原为氮气，经过反硝化后的废水进入到二沉池中，将废水中的悬浮物进一步去除，然后进入MBR膜池中进一步处理，MBR膜池的出水排出。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的厨余废水资源化集成处理系统及方法在具体操作时，各部件均集成于设备本体中，占地面积小，投资和运行成本低，在预沉池中投加高效药剂，实现快速沉降，节约2-3倍沉降时间，减小设备占地，厌氧发酵池产生的甲烷进行收集，经预处理后可资源化利用。厨余废水在处理过程中采用短程硝化反硝化工艺，省去NO

进一步，本发明中涉及的压力提升部分均采用气提装置，结构简单，检修维护方便，所需动力源较少，节约能源和占地。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中，1为设备本体、2为总进水口、3为总出水口、4为总排气口、5为总出泥口、6为甲烷出口、7为预沉池、71为第一气提装置、8为气浮池、81为第一曝气装置、82为刮渣机、9为厌氧发酵池、91为第二气提装置、10为短程硝化池、101为第二曝气装置、11为短程反硝化池、111为第三气提装置、12为二沉池、121为第四气提装置、13为MBR膜池、131为MBR膜组件、132为第五气提装置、14为甲烷收集器、15为高效药剂投加装置、16为第一曝气风机、17为第二曝气风机、18为出水泵、19为升液管、20为布气管、21为气液分离室、22为排气口、23为排液口。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

参考图1，本发明所述的厨余废水资源化集成处理装置包括设备本体1、预沉池7、第一气提装置71、气浮池8、第一曝气装置81、刮渣机82、厌氧发酵池9、第二气提装置91、短程硝化池10、第二曝气装置101、短程反硝化池11、第三气提装置111、二沉池12、第四气提装置121、MBR膜池13、MBR膜组件131、第五气提装置132、甲烷收集器14、高效药剂投加装置15、第一曝气风机16、第二曝气风机17、出水泵18、升液管19、布气管20及气液分离室21；

所述预沉池7、厌氧发酵池9、短程反硝化池11、二沉池12及MBR膜池13内分别设有第一气提装置71、第二气提装置91、第三气提装置111、第四气提装置121及第五气提装置132，第一气提装置71、第二气提装置91、第三气提装置111、第四气提装置121及第五气提装置132均包括升液管19、布气管20及气液分离室21，其中，升液管19的出口与气液分离室21的入口相连通，所述气液分离室21的侧壁上部设有排气口22，气液分离室21的底部设有排液口23，第一气提装置71、第二气提装置91、第三气提装置111、第四气提装置121及第五气提装置132的排气口22通过排气管道与设备本体1的总排气口4相连接。第一气提装置71、第二气提装置91、第四气提装置121及第五气提装置132的排液口23通过污泥管道与设备本体1的总出泥口5相连接，第三气提装置111的排液口与二沉池12的入口连接。

总进水口2与预沉池7的入口连接，预沉池7的溢流口与气浮池8的入口连接，气浮池8的出口经厌氧发酵池9及短程硝化池10与短程反硝化池11的入口连接，短程反硝化池11通过第三气提装置111与二沉池12的入口连接，二沉池12的溢流口与MBR膜池13的入口连接。

气浮池刮渣机82设置于气浮池8上，气浮池刮渣机82通过污泥管道与总出泥口5连接，其中，预沉池7及二沉池12均为竖流式。

气浮池8的底部设有第一曝气装置81，气浮池8的上部设有刮渣机82，短程硝化池10内设有第二曝气装置101，MBR膜池13内设有MBR膜组件131。

第一曝气风机16的出风口分别与第一曝气装置81及第二曝气装置101相连接，第二曝气风机17的出风口分别与第一气提装置71、第二气提装置91、第三气提装置111、第四气提装置121及第五气提装置132中的布气管20相连接，第二曝气风机17的出风口与MBR膜组件131的进气口连接。

MBR膜组件131的出水口通过出水泵18与总出水口3相连接，高效药剂投加装置15与预沉池7的加药口连接。

甲烷收集器14的进气口与厌氧发酵池9的出气口相连接，甲烷收集器14的出气口与甲烷出口6连接。

厌氧发酵池9、短程硝化池10及MBR膜池13的底部均设为斜坡式结构，气提装置中的升液管19插入于较低端。

参考图1，本发明所述的厨余废水资源化集成处理方法包括以下步骤：

厨余废水来水通过总进水口2进入预沉池7中，去除高浓度的SS、部分油类物质及COD，减轻后端处理负荷，并通过高效药剂投加装置15向预沉池7中投加高效药剂，所述药剂将厨余废水中的悬浮物快速沉降，节约沉降时间，从而节约设备占地，预沉池7中的沉泥通过第一气提装置71提升至气液分离室21，预沉池7中的上清液通过溢流口进入气浮池8，将悬浮物及油脂类物质形成浮渣，油污浮渣经刮渣机82刮至渣槽后通过污泥管道输送到总出泥口5，清液进入厌氧发酵池9。

在厌氧发酵池9中，废水中的有机物质在厌氧环境下通过不同功能的微生物进行分解代谢，再经水解、产氢产酸及产甲烷阶段产生甲烷气体，其中，甲烷气体通过甲烷收集器14收集，最终经甲烷出口6排出，厌氧发酵处理后的污泥经第二气提装置91提升至气液分离室21，厌氧发酵处理后的废水进入短程硝化池10中进行硝化处理。

在短程硝化池10中，通过第二曝气装置101提供硝化所需氧气，并且通过控制亚硝酸氧化菌的数量，使得氨氮在硝化过程中只进行到亚硝酸盐的阶段，未至硝酸盐阶段，以缩短硝化过程，节约硝化时间，节省设备占地。废水经过短程硝化后进入短程反硝化池11，在该阶段，通过反硝化菌的作用将亚硝态氮还原为氮气，经过反硝化后的废水通过第三气提装置111提升至二沉池12，将废水中的悬浮物等固体物质进一步去除，底部污泥通过第四气提装置121提升至气液分离室21，废水则进入MBR膜池13中进一步处理，污泥通过第五气提装置132提升至气液分离室21中，MBR膜池13的出水通过出水泵18输送至总出水口3。

预沉池7、厌氧发酵池9、二沉池12及MBR膜池13产生的污泥分别由第一气提装置71、第二气提装置91、第四气提装置121、第五气提装置132提升至所对应的气液分离室21，通过气液分离室21上的排液口23由污泥管输送至总出泥口5，气液分离室21内的气体通过气液分离室21上的排气口22由排气管输送至总排气口4。

第一气提装置71、第二气提装置91、第三气提装置111、第四气提装置121及第五气提装置132在运行过程中，由第二曝气风机17提供气体至布气管20，从而降低升液管19内的压强，升液管19外部液体压力将驱动周围的废水进入升液管19，实现提升效果。

本发明中所涉及的高效药剂比普通混凝剂的沉降效果好，可使悬浮物快速沉降，节约2-3倍沉降时间。

实施例一

以某厨余垃圾处理站为例，该厨余垃圾处理站的厨余废水处理量为160m

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。