餐廚垃圾廢水綜合處理技術(shù)

隨著我國(guó)居民生活水平的逐步提高，餐桌上的浪費(fèi)現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，餐廚垃圾產(chǎn)生量迅速增加[1]。因?yàn)椴蛷N垃圾為固液混合物，所以處理時(shí)，應(yīng)先將液態(tài)的餐廚廢水與固態(tài)餐廚相分離，然后分別對(duì)固態(tài)物及液態(tài)廢水進(jìn)行處理。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)餐廚垃圾的研究主要圍繞固態(tài)餐廚垃圾的處理而展開，對(duì)液態(tài)餐廚廢水的處理鮮有報(bào)導(dǎo)。所以液態(tài)餐廚廢水的高效處理，對(duì)于餐廚垃圾的無(wú)害化和資源化具有重要的意義。由于餐廚廢水中油脂含量較高，而高含量的油脂會(huì)對(duì)后續(xù)處理造成不利的影響。所以對(duì)其進(jìn)行處理時(shí)，一般先采用一定的技術(shù)將其中油脂與廢水分離，分離出的油脂進(jìn)行資源化利用，而去油脂廢水處理達(dá)標(biāo)后排入城市管網(wǎng)。

1 餐廚垃圾廢水綜合處理技術(shù)-油水分離技術(shù)

餐廚廢水中油脂以溶解油，乳化液，懸浮液等形式存在，目前常用的油水分離技術(shù)[2]有物理分離法(包括：重力分離，離心分離，粗粒化分離和膜處理)和化學(xué)分離法(包括：絮凝和電解)。

1.1化學(xué)分離法

絮凝分離法是一種常用的成本低廉的油水分離方法。韓香云[4]優(yōu)化了混凝劑的組成，使餐廚廢水中的乳化油實(shí)現(xiàn)了破乳分離。結(jié)果表明采用聚丙烯，腐植酸鈉酰胺和聚合硫酸鐵的混合藥劑，可以實(shí)現(xiàn)廢水與油脂的迅速分離。電解分離法是指通過(guò)電解產(chǎn)生的大量的細(xì)小氣泡吸附在油滴表面上，使油滴可以隨著氣泡一起上浮到水面上而實(shí)現(xiàn)油水分離。絮凝沉淀技術(shù)工藝成熟，費(fèi)用低；但藥劑量大，當(dāng)水質(zhì)波動(dòng)較大時(shí)，處理效果較差，且會(huì)產(chǎn)生大量的化學(xué)污泥。而電解法盡管油脂去除率較高，但裝置復(fù)雜且耗電量較大。

1.2物理分離法

重力分離法除油效果較穩(wěn)定，是除油技術(shù)中*方便，應(yīng)用*廣的技術(shù)。但其主要去除廢水中的分散油和懸浮油，對(duì)乳化液和溶解油的去除效果較差。離心分離法(小型的油水分離器)適應(yīng)于小型企業(yè)，且能耗較大。

聚集分離技術(shù)(又稱粗?；蛛x技術(shù))是指讓含有油脂的廢水通過(guò)具有疏水親油性能的粗粒徑濾料，油珠會(huì)吸附在濾料表面上，不斷聚集后形成一層油墨。當(dāng)油墨厚度較大時(shí)，會(huì)在水流剪切力和浮力的共同作用下脫離濾料表層，上浮到液面上完成分離[3]。其可以將5~10um以上的油脂與水*分離，但不適宜處理懸浮物含量較高(5%以上)的餐廚廢水，因?yàn)槭褂脮?huì)使聚結(jié)材料發(fā)生堵塞。膜分離法去除油脂的效率較高，但膜易受到油脂污染而導(dǎo)致膜通量降低。此外，粘附油脂的膜較難清洗。

任連海[3]認(rèn)為增大油滴的粒徑，降低水的粘度，增加油與水的密度差等3種方式可以提高餐飲廢水中油滴的上浮速度，進(jìn)而提高油水分離的效率。

2 餐廚垃圾廢水綜合處理技術(shù)-廢棄油脂的資源化利用技術(shù)

油水分離出的廢棄油脂具有資及廢物的二重性，處理時(shí)應(yīng)盡可能實(shí)現(xiàn)資源化利用，廢棄油脂通?？勺鳛榛ぴ仙a(chǎn)生物柴油，肥皂、硬脂酸等產(chǎn)品[5]。

2.1制取生物柴油

生物柴油是指以動(dòng)、植物油脂為原料，通過(guò)一定的方法生成的柴油。廢棄油脂制取生物柴油的方法主要包括物理法(直接混合法，微乳液法)、高溫裂解法和化學(xué)法(酯化反應(yīng)，酯交換反應(yīng))，其中酯交換法*常用。酯交換反應(yīng)是指用甲醇或乙醇等低碳醇在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的催化作用下與廢油中的甘油三酸酯發(fā)生交換反應(yīng)，使其酯鍵發(fā)生斷裂而生成長(zhǎng)鏈脂肪酸甲酯或乙酯，從而降低了碳鏈的長(zhǎng)度及油脂的粘度，生產(chǎn)出生物柴油[6]。選擇合適的催化劑是酯交換法的關(guān)鍵，由于餐廚廢油中酸度很高，所以往往采用直接酸催化法或者先酸催化后堿催化的兩部法。但酸催化反應(yīng)周期較長(zhǎng)，效率低，而且需要消耗大量的低碳醇，反應(yīng)器容易腐蝕。所以工業(yè)化應(yīng)用中常用先酸后堿催化的工藝，這樣可以使酸催化后，進(jìn)料中脂肪酸大幅度降低，再進(jìn)行堿催化。但該工藝較復(fù)雜，成本也較高，而且濃硫酸催化時(shí)易發(fā)生副反應(yīng)[7]。

趙華[8]等以用濃硫酸做催化劑，利用地溝油和甲醇鈉發(fā)生酯交換制取生物柴油。*佳操作條件為∶油醇摩爾比為1∶7，地溝油與濃硫酸質(zhì)量比為100∶0.8，*佳溫度為65℃。生成的生物柴油可以達(dá)到ASTM的標(biāo)準(zhǔn)。

2.2生產(chǎn)肥皂和洗衣粉

餐廚廢油的主要組成為甘油三酸酯，其可以通過(guò)皂化反應(yīng)生成洗滌用的堿皂。趙玲等[11]用餐飲廢油脂作為原料，生產(chǎn)油脂皂基。*佳、條件為：皂化溫度為100℃，m(廢油脂)∶m(堿液)=2∶1，皂化時(shí)間為4h，皂化用的氫氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%。

2.3生產(chǎn)硬脂酸和油酸

餐廚廢油中通過(guò)水解后，可分離出脂肪酸，其中主要成分為油酸和硬脂酸。經(jīng)過(guò)提純后可作為重要的原料應(yīng)用在石油化工，醫(yī)藥，涂料等行業(yè)[9]。郭濤等人[10]在餐飲廢油中加入白土脫色后皂化，然后將皂化液轉(zhuǎn)化為硬脂酸鉛和油酸鉛沉淀，加入甲醇后將其分離后分別酸化處理可以得到硬脂酸和油酸。經(jīng)檢驗(yàn)，油酸分離較為*，硬脂酸純度也達(dá)到83%。但實(shí)際中，生產(chǎn)脂酸仍以礦物油或者植物油為主。這主要是因?yàn)橐詮U棄油脂生產(chǎn)脂肪酸的成本較高，且周期較長(zhǎng),產(chǎn)品質(zhì)量也較差，所以鮮見工業(yè)化生產(chǎn)的報(bào)道。

3 餐廚垃圾廢水綜合處理技術(shù)-去油脂高濃度餐廚廢水的處理技術(shù)

去油脂餐廚廢水屬于高濃度有機(jī)廢水，廢水中有機(jī)物含量在幾萬(wàn)毫克每升以上，氮磷含量也分別達(dá)到幾千和幾百毫克每升，其中含有5%左右的懸浮固體，但難降解物質(zhì)較少，可生化性較好，適宜生物處理。常用技術(shù)包括好氧處理法，厭氧-好氧的組合工藝和膜生物反應(yīng)器法等。

楊泉鑫[12]等在低污泥濃度的條件下采用Carrousel氧化溝工藝處理餐飲廢水。結(jié)果表明，在平均污泥濃度為1112mg/L，水力停留時(shí)間為20h時(shí)，Carrousel對(duì)其中COD、NH3-N和動(dòng)植物油脂的去除率分別可以達(dá)到89.8%、96.5%和1o0%，出水水質(zhì)可以達(dá)到GB18918－2002一A標(biāo)準(zhǔn)。*[13]等采用ABR-SBR工藝在低溫下處理餐飲廢水。結(jié)果表明，當(dāng)廢水在ABR中停留14h，SBR工藝中曝氣7h，然后在缺氧下攪拌2h，*后沉淀50min，該組合工藝去除效果*佳，COD，NH3-N以及TN的去除率分別可以達(dá)到86%，92%以及75%，出水水質(zhì)低于國(guó)家一排放標(biāo)準(zhǔn)。

盡管采用生物法處理既經(jīng)濟(jì)又高效，但由于廢水中仍含有殘余的油脂，采用生物法處理時(shí)，這些油脂可能包裹在污泥的表面，在厭氧工藝中會(huì)使得厭氧污泥上浮流出；在好氧工藝中，有機(jī)物則難以傳遞到好氧污泥的內(nèi)部，影響傳質(zhì)效果及去除效果，所以生物處理前必須對(duì)其中的油脂含量加以監(jiān)測(cè)。此外，餐廚廢水中含有5%左右的懸浮固體，所以處理前必須進(jìn)行充分的預(yù)處理。

4結(jié)論

(1)油水分離技術(shù)中，隔油池和離心式油水分離器是目前應(yīng)用*廣泛的除油技術(shù)。隔油池適用于大型餐飲企業(yè)以及餐廚垃圾處理公司，去油效率較高。而小型的油水分離器由于為成型的設(shè)備，占地面積少，且操作方便，適用于小型的餐飲企業(yè)。

(2)餐廚廢水油水分離后的廢棄油脂，制取生物柴油由于技術(shù)成熟且附加值高，仍是其資源化的主要途徑。

(3)去油脂餐廚廢水由于其有機(jī)物及氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量均很高，*佳處理法為厭氧-好氧的工藝，但應(yīng)該注意其中殘余油脂以及懸浮固體可能帶來(lái)的不利影響。