一种餐厨废水的处理方法与流程

1.本发明属于环保技术领域，具体是一种餐厨废水的处理方法。


背景技术：

2.在餐厨垃圾的收运和解决过程中，不可避免的产生了一定量的餐厨垃圾废水，在这些餐厨废水中，具有大量的动植物油脂、淀粉和果蔬汁等物质；因而这些餐厨废水富含动植物油脂、蛋白质和氨基酸等有机物，若不经过解决直接排入水体，餐厨废水中所具有机物将迅速被氧化而大量消耗水体中的溶解氧，导致水体严重缺氧；同时，由于油脂类等不溶物的存在，致使水面氧气恢复能力严重下降，从而影响鱼类和其他水生动物的生存；最后，餐厨废水中悬浮物在厌氧条件下极易分解产生臭气，恶化区域环境。
3.相关技术中公开了一种餐厨沼液的全量化处理方法：该方法基于依次连接的uasb处理单元(upflowanaerobicsludgebed，升流式厌氧污泥床)、一级a/o处理单元、二级a/o处理单元、mbr(membranebio-reactor，膜生物反应器)和电催化氧化处理单元。但该处理方法的建设成本与运行成本高且处理效率较低。
4.因此，本发明提供了一种餐厨废水的处理方法，该处理方法的处理效率高。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种餐厨废水的处理方法，以解决上述背景技术中提出的问题和缺陷的至少一个方面。
6.具体如下，本发明提供了一种餐厨废水的处理方法，包括以下步骤：
7.将餐厨废水依次进行前处理、微波电解和后处理；
8.所述微波电解过程中选用阳极为铁铝合金；
9.所述微波电解过程中电流密度为100a/m2～200a/m2；
10.所述餐厨废水的cod在50000mg/l以上。
11.根据本发明处理方法技术方案中的一种技术方案，至少具备如下有益效果：
12.本发明微波电解过程中主要涉及到化学反应式：
[0013][0014]
al－3e-＝＝al
3+
；
[0015]
fe－2e-＝＝fe
2+
；
[0016]
4oh
－
－4e
－
＝＝2h2o+o2；
[0017]
2h
+
+2e
－
＝＝h2；
[0018]
al
3+
+3oh
－
＝＝al(oh)3。
[0019]
铁铝合金中金属铝在阳极过程中会失去电子变为铝离子；而铝离子会和溶液中的氢氧根相结合，从而形成氢氧化铝；而氢氧化铝具有较强的吸附性，从而将餐厨废水中重金属元素和胶质污染物凝聚，形成凝聚物，从而实现餐厨废水中重金属元素和胶质污染物的去除。
[0020]
铁铝合金中金属铁在阳极过程中会失去电子变为亚铁离子；而亚铁离子在水中溶氧作用下会被氧化形成三价铁；三价铁在水中会形成羟基络合物、多和羟基络合物和氢氧化物；从而使餐厨废水中的胶质杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离。
[0021]
同时，带电的污染物颗粒在直流电场中泳动，其部分电荷被电极中和而促使其脱稳聚沉。另一方面，有机分子和溶解态的金属离子分别可以在阳极发生氧化反应和阴极发生还原反应变成小或难溶物质从而脱离体系，使污染物得到去除。
[0022]
本发明微波电解的阴极过程中产生氢气，而氢气起到微搅拌的作用，进一步提升了微波电解的效率。
[0023]
本发明还通过控制微波电解过程中的电流密度，实现了对餐厨废水的cod等的高效去除，同时缩短了工艺的处理时间；提高了工艺的处理效率。
[0024]
根据本发明的一些实施方式，所述微波电解过程中阴极和阳极的距离为10mm～25mm。
[0025]
控制阳极和阴极之间的距离，反应物种在发生电极反应后，与溶液中其他物种的接触速度变快，从而进一步提升电解反应的效率。
[0026]
而阴阳极之间的距离过近，会导致反应物种的产生加快，从而影响到微波电解运行的稳定性。
[0027]
根据本发明的一些实施方式，所述铁铝合金中铝的质量分数为1％～5％。
[0028]
根据本发明的一些实施方式，所述铁铝合金中铝的质量分数为1％～3％。
[0029]
根据本发明的一些实施方式，所述铁铝合金中铝的质量分数为2％～2.5％。
[0030]
铁铝合金中铝的含量过低，则会导致产生的铝离子含量过低；导致絮凝效果较差，从而影响到餐厨废水的去除效果。
[0031]
由于金属铝的活泼性强于金属铁，铁铝合金中铝的含量过高，在阳极过程中会导致金属铁的溶出量变少，导致絮凝等效果较差，从而影响到餐厨废水的去除效果。
[0032]
根据本发明的一些实施方式，所述铁铝合金的制备方法，包括以下步骤：
[0033]
将金属铁添加至液态铝中合金化。
[0034]
根据本发明的一些实施方式，所述液态铝的温度为700℃～800℃。
[0035]
根据本发明的一些实施方式，所述合金化的温度为1000℃～1500℃。
[0036]
根据本发明的一些实施方式，所述合金化的时间为30min～120min。
[0037]
根据本发明的一些实施方式，所述微波电解的时间为1min～2min。
[0038]
微波电解的时间过短，则电解过程不充分；导致铁铝元素的溶出量较少，从而影响最终絮凝效果。
[0039]
微波电解的时间过长，则会导致铁铝元素的溶出量较大，导致局部絮凝量较大，导致絮凝的均一性变差；从而影响到微波电解的稳定性。
[0040]
根据本发明的一些实施方式，所述微波电解过程中微波的功率为100w～200w。
[0041]
微波电解过程中微波的功率过小，则微波提供的能量较低，从而导致微波电解的效率降低，处理效果较差。
[0042]
而微波电解过程中微波的功率过大，则微波提供的能量过大，从而导致出现局部过热的情况，从而影响到处理系统的稳定性。
[0043]
根据本发明的一些实施方式，所述微波电解的进水ph为8～10。
[0044]
本发明过程中，通过控制微波电解的ph处于较高的水平；从而在阳极过程中氢氧根会参与阳极反应，生成氧气或羟基自由基，从而将体系中亚铁离子氧化为三价铁离子，从而提升微波电解的处理效果。
[0045]
当进水的ph过低时，溶液中氢氧根含量较低，从而导致亚铁离子转化量较低；从而影响到最终处理效果。
[0046]
当进水的ph过高时，溶液中氢氧根含量较高，从而导致铝离子等过快沉淀，从而影响到最终微波电解效果。
[0047]
根据本发明的一些实施方式，所述微波电解过程选用的阴极为钛电极。
[0048]
根据本发明的一些实施方式，所述前处理包括除渣隔油、水解酸化和厌氧反应。
[0049]
餐厨废水首先进入格栅池与隔油池进行预处理，去除大颗粒悬浮物与表面油脂。
[0050]
在水解酸化过程中，餐厨废水中的有机物通过微生物的作用经过水解和酸化两个阶段，将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，将难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性。
[0051]
根据本发明的一些实施方式，所述厌氧反应的反应温度为30℃～40℃。
[0052]
根据本发明的一些实施方式，所述餐厨废水的cod为50000mg/l～60000mg/l。
[0053]
根据本发明的一些实施方式，所述餐厨废水的nh
3-n为2000mg/l～2500mg/l。
[0054]
根据本发明的一些实施方式，所述餐厨废水的总氮含量≤3000mg/l。
[0055]
根据本发明的一些实施方式，所述餐厨废水的ss为10000mg/l～20000mg/l。
[0056]
根据本发明的一些实施方式，所述厌氧反应的出水cod≤15000mg/l。
[0057]
根据本发明的一些实施方式，所述厌氧反应的出水调节ph为8～10。
[0058]
根据本发明的一些实施方式，所述厌氧反应的出水调节采用强碱调节。
[0059]
根据本发明的一些实施方式，所述强碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
[0060]
根据本发明的一些实施方式，所述微波电解的出水cod≤500mg/l。
[0061]
根据本发明的一些实施方式，所述微波电解的出水nh
3-n≤150mg/l。
[0062]
根据本发明的一些实施方式，所述微波电解的出水总氮≤35mg/l。
[0063]
根据本发明的一些实施方式，所述微波电解的出水进行sbr生化处理。
[0064]
根据本发明的一些实施方式，所述sbr池中进行硝化反硝化反应。
[0065]
根据本发明的一些实施方式，所述sbr池中进行硝化反应时，池内溶解氧控制1.5mg/l～2mg/l。
[0066]
根据本发明的一些实施方式，所述sbr池中进行反硝化反应时，池内溶解氧≤0.5mg/l。
[0067]
根据本发明的一些实施方式，所述sbr池的ph为7.0～8.0。
[0068]
由于碳源充足，反硝化反应基本可以补充碱度，一般无需额外补充碱度。
[0069]
根据本发明的一些实施方式，所述sbr池设有内置mbr膜池，与进水口处于池体的两端。
[0070]
根据本发明的一些实施方式，所述sbr池的出水cod≤100mg/l。
[0071]
根据本发明的一些实施方式，所述sbr池的出水nh
3-n≤5mg/l。
[0072]
根据本发明的一些实施方式，所述sbr池的出水总氮≤30mg/l。
[0073]
本发明至少具备如下有益效果：
[0074]
1.本发明的微波电解过程中，利用微波游离和电解原理，实现了对餐厨废水中污染物的氧化、还原、中和、凝聚和气浮分离等多种物理化学作用，实现了对餐厨废水的快速处理。
[0075]
2.本发明的餐厨废水在进行微波电解操作时，在直流电的作用下，阳极发生氧化反应。金属阳极受电化学作用，以离子状态溶于水中，经水解反应生成金属氢氧化物，作为絮凝剂对废水中的悬浮物及胶体杂质起凝聚作用；同时，餐厨废水中oh-离子在阳极上放电产生氧，初生态氧对废水中有机和无机污染物有极强的氧化作用。实现了对部分污染物的去除。
[0076]
3.阴极上发生还原反应。某些有机物发生还原反应，特别是处于氧化态的某些色素，可在电解中还原成为无色物质；h
+
得到电子后被还原成氢气，以微细气泡方式逸出，粘附于餐厨废水中的絮状物及油类物质，令其比重变小，浮至水面，产生气浮作用。
具体实施方式
[0077]
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
[0078]
本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0079]
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0080]
本发明实施方式中铁铝合金的制备方法，由以下步骤组成：
[0081]
s1、将金属铁添加至铝液(铝液温度为750℃)，制得第一混合物；
[0082]
s2、将所述第一混合物升温至1250℃，合金化60min；合金化完成后，冷却至1000℃，浇筑成铁铝合金电极。
[0083]
实施例1
[0084]
本实施例为一种餐厨废水的处理方法，由以下步骤组成：
[0085]
本实施例餐厨废水的进水水质为：cod为61000mg/l、nh
3-n为2530mg/l、总氮为3128mg/l、ss 10000mg/l、pb 128mg/l。
[0086]
s1、餐厨废水首先进入格栅去渣、隔油和水解酸化处理。
[0087]
s2、水解酸化处理后的出水进行厌氧反应(温度为35℃，时间为180min)，厌氧反应的出水cod＝11500mg/l。
[0088]
s3、厌氧反应出水调节ph为9后(采用氢氧化钠调节)，进行微波电解处理；
[0089]
微波电解所选用的阳极为铁铝电极(铝的质量分数为2％)；
[0090]
微波电解所选用的阴极为钛电极；
[0091]
微波电解过程中阴极与阳极的间隔为15mm；
[0092]
微波电解过程中电流密度为150a/m2；
[0093]
微波电解的时间为1.5min；
[0094]
微波电解过程中微波的功率为100w。
[0095]
s4、微波电解出水进行sbr生化处理，sbr生化处理后测试出水性能。
[0096]
sbr生化处理过程如下：
[0097]
先进行硝化阶段，即控制sbr溶解氧为1.5mg/l，运行1h，调小曝气量，控制溶解氧为0.3mg/l进行反硝化2h，ph控制在7.5
±
0.5之间。
[0098]
实施例2
[0099]
本实施例为一种餐厨废水的处理方法，与实施例1的差异在于：
[0100]
本实施例中铁铝阳极中铝的质量分数为2.5％。
[0101]
实施例3
[0102]
本实施例为一种餐厨废水的处理方法，与实施例1的差异在于：
[0103]
本实施例中铁铝阳极中铝的质量分数为3％。
[0104]
实施例4
[0105]
本实施例为一种餐厨废水的处理方法，与实施例1的差异在于：
[0106]
本实施例中铁铝阳极中铝的质量分数为4％。
[0107]
实施例5
[0108]
本实施例为一种餐厨废水的处理方法，与实施例1的差异在于：
[0109]
本实施例中铁铝阳极中铝的质量分数为5％。
[0110]
实施例6
[0111]
本实施例为一种餐厨废水的处理方法，与实施例1的差异在于：
[0112]
本实施例中铁铝阳极中铝的质量分数为1％。
[0113]
实施例7
[0114]
本实施例为一种餐厨废水的处理方法，与实施例1的差异在于：
[0115]
本实施例中微波电解处理的时间为2min。
[0116]
对比例1
[0117]
本对比例为一种餐厨废水的处理方法，与实施例1的差异在于：
[0118]
本对比例中微波电解处理的时间为0.5min。
[0119]
对比例2
[0120]
本对比例为一种餐厨废水的处理方法，与实施例1的差异在于：
[0121]
本对比例中微波电解处理的时间为3min。
[0122]
对比例3
[0123]
本对比例为一种餐厨废水的处理方法，与实施例1的差异在于：
[0124]
本对比例中铁铝阳极中铝的质量分数为0.5％。
[0125]
对比例4
[0126]
本对比例为一种餐厨废水的处理方法，与实施例1的差异在于：
[0127]
本对比例中铁铝阳极中铝的质量分数为6％。
[0128]
对比例5
[0129]
本对比例为一种餐厨废水的处理方法，与实施例1的差异在于：
[0130]
本对比例中微波电解进水的ph为6。
[0131]
对比例6
[0132]
本对比例为一种餐厨废水的处理方法，与实施例1的差异在于：
[0133]
本对比例中微波电解进水的ph为11。
[0134]
对比例7
[0135]
本对比例为一种餐厨废水的处理方法，与实施例1的差异在于：
[0136]
微波电解过程中阴极与阳极的间隔为5mm。
[0137]
对比例8
[0138]
本对比例为一种餐厨废水的处理方法，与实施例1的差异在于：
[0139]
微波电解过程中阴极与阳极的间隔为30mm。
[0140]
对比例9
[0141]
本对比例为一种餐厨废水的处理方法，与实施例1的差异在于：
[0142]
本对比例将微波电解过程替换为直接电解；
[0143]
直接电解的参数如下：
[0144]
电解所选用的阳极为铁铝电极(铝的质量分数为2％)；
[0145]
电解所选用的阴极为钛电极；
[0146]
电解过程中阴极与阳极的间隔为15mm；
[0147]
电解过程中电流密度为150a/m2；
[0148]
电解的时间为1.5min。
[0149]
对比例10
[0150]
本对比例为一种餐厨废水的处理方法，与实施例1的差异在于：
[0151]
本对比例将微波电解过程替换为微波处理；
[0152]
微波处理的微波频率为150w；微波处理的时间为1.5min。
[0153]
本发明实施例1～7和对比例1～10中微波电解出水性能测试结果见表1。
[0154]
表1本发明实施例1～7和对比例1～10中微波电解出水性能测试结果
[0155]
[0156][0157]
本发明实施例1～7和对比例1～10中最终出水性能测试结果见表2。
[0158]
表2本发明实施例1～7和对比例1～10中最终出水性能测试结果
[0159]
[0160][0161]
本发明实施例1～6和对比例3～4的差异在于：铁铝合金中金属铝的含量，通过表1和表2中测试数据得知：将铁铝合金中金属铝的质量分数控制在一定范围内，有利于进一步提升餐厨废水的处理效果。
[0162]
本发明实施例1、实施例7和对比例1～2的差异在于：微波处理的时间，通过表1和表2中测试数据得知：将微波处理的时间控制在一定范围内，有利于进一步提升餐厨废水的处理效果；对比例2中处理效果与实施例7中差异较小；但时间相对较长(对比例2的时间为实施例7的1.5倍)，从而导致生产成本的增加和生产效率较低。
[0163]
本发明实施例1和对比例5～6的差异在于：微波处理的进水ph，通过表1和表2中测试数据得知：将微波处理的时间控制在一定范围内，有利于进一步提升餐厨废水的处理效果。
[0164]
本发明实施例1和对比例7～8的差异在于：微波处理中阴阳极的距离，通过表1和表2中测试数据得知：将阴阳极距离控制在一定范围内，有利于进一步提升餐厨废水的处理效果。
[0165]
本发明实施例1和对比例9～10的差异在于：对比例9中不采用微波处理；对比例10中不采用电解处理；通过表1和表2中测试数据得知：单一处理的处理效果远差于两者搭配之后的处理效果，由此得知：本发明中微波和电解处理存在一定的协同作用。
[0166]
综上所述，本发明餐厨废水的处理方法，利用铁铝合金为阳极，在直流电的作用下，阳极被溶蚀，产生金属离子；金属离子经过一系列化学变化后形成羟基络合物、多核羟基络合物以至氢氧化物，使餐厨废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离，从而实现餐厨废水的处理。
[0167]
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保
护范围之内。