一种高浓度有机废水生物蒸发处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于污水处理中的高浓度有机废水处理技术领域，主要涉及一种以餐厨垃 圾为补充碳源的高浓度有机废水生物蒸发处理技术。
【背景技术】
[0002] 随着社会经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，高浓度有机废水排放量和 污染物种类也大量增加。高浓度有机废水主要集中在有机化工、制药、农药、染料、印染、造 纸、焦化等行业，该类废水具有污染物含量高、危害严重、处理工艺复杂、投资运行成本高等 技术特点，其治理一直是环境领域的难题。常见的高浓度有机废水如垃圾焚烧厂渗沥液， COD为40-80 g/L ;酒精废醪液，COD为50-80 g/L ;造纸法烟叶薄片黑液，COD为40 g/L ;垃 圾填埋场渗滤液经两级DTRO处理后的浓缩液，COD为20-175 g/L ;餐厨垃圾COD为180-220 g/L〇
[0003] 目前水处理技术主要有：活性污泥法、厌氧生物处理、膜处理技术等。申请号为 200310100513. 1和CN200910131316. 3的中国专利采用"微好氧细菌处理法+化学氧化 法+活性污泥法"组合处理工艺处理高浓度有机废水，虽然该工艺具有去除效率高、污泥 产量低等优点，但活性污泥法仅适用于有机物浓度相对较低的废水，运行负荷低；相比好氧 生物处理法，高浓度有机废水更适合用厌氧生物法进行处理，申请号为CN201010607039. 1 和CN200710144427. 9的中国专利分别采用了高效厌氧-耗氧组合处理装置和两级两相厌 氧工艺处理高浓度有机废水，该工艺具有有机物去除效率高，运行成本相对较低等优点，但 厌氧生物处理方法启动和处理时间较长，产甲烷菌对周围环境变化非常敏感，此外，经厌氧 处理后的排水，残存的BOD、SS和还原性物质还很高，达不到排放标准，需要采取后续处理 措施；随着废水处理技术的发展，膜技术也越来越多的运用到环境污水处理中，申请号为 CN201320405405. 4和CN201420388797. 2的中国专利采用了膜生物反应器的中水回用系统 处理高浓度有机废水，虽然该工艺具有产水水质优良，占地面积小等优点，但由于膜污染和 膜通量的衰减引起的高耗能和高成本，限制了膜处理技术的发展和应用。鉴于此，如果能用 最少的能量将废水中的污染物和水同步去除，将是高浓度有机废水最理想的处理方法。
[0004] 近年来，一种处理高浓度有机废水的新技术被提出，申请号为PCT / KR2014/003527的国际专利提出了生物蒸发技术，该技术基于污泥生物干化发展而来，是一 种生物法零排放新概念，利用高浓度有机废水中大量的有机物好氧降解所产生的热量为驱 动力，使高浓度有机废水中的水分汽化同时配合通风策略，使蒸汽进入气相主体由通风对 流带出堆体，从而达到利用高浓度有机废水自身蕴含的生物能量实现有机物和水分的同步 去除。生物蒸发处理技术与现有的处理技术相比，所需热量来自于废水中有机物的降解，不 需要外源加热，所以是一种经济、节能、环保的处理技术。由于高浓度有机废水为粘稠状，空 隙度小，容易自身压实，自身含有较少的用于生物蒸发的微生物，因此在生物蒸发过程中需 要向高浓度有机废水中添加膨胀剂和微生物载体。目前，生物蒸发使用的膨胀剂和微生物 载体为生物干化污泥，生物干化污泥是将生活污水处理厂的脱水污泥生物干化制得，生物 干化则是在易降解有机物进行好氧降解、配以大量的通风、并保留产品热值(有机质）的条 件下，尽可能的实现水分的去除。经过生物干化过程对污泥内部自由水或毛细水、结合水等 的去除，生物干化污泥具有了丰富微孔结构、大量自由空域以及繁殖的高温微生物和极强 的吸水性，当添加高浓度有机废水并曝气时，生物干化污泥里的微生物便好氧降解废水里 的有机物，产生代谢热，此代谢热将液态的废水汽化为水蒸气进入气相，并随着气流被带出 反应器堆体。生物蒸发要求废水要有足够高的有机物浓度，以保证废水里有机物降解产生 足够的代谢热把废水本身全部蒸发，生物干化污泥自身含有未被生物降解的有机质，在生 物蒸发过程中这部分有机质被微生物降解产生的代谢热也对水分蒸发产生贡献，当用生物 干化污泥作为生物载体时，使高浓度有机废水中水分完全蒸发的高浓度有机废水COD最低 为120 g/L，而一般的高浓度有机废水难以达到此要求，高浓度有机废水中有机物降解产生 的代谢热不足以把自身水分完全蒸发。对高浓度有机废水COD的高要求制约着生物蒸发技 术的推广使用，所以高浓度有机废水中碳源不足是生物蒸发技术急需解决的主要问题。
【发明内容】
[0005] 针对生物蒸发处理技术中高浓度有机废水碳源不足的问题，本发明提供了一种以 餐厨垃圾为补充碳源的高浓度有机废水生物蒸发处理方法。
[0006] 生物蒸发要求所处理的废水COD最低为120 g/L (生物干化污泥为膨胀剂和微生 物载体)，然而一般高浓度有机废水COD达不到该要求，因此本发明将餐厨垃圾和一般的高 浓度有机废水按一定比例混合提升其COD以达到生物蒸发的处理要求。餐厨垃圾COD达到 180-220 g/L，是一种较难处理且处理费用较高的高浓有机废水，本发明将餐厨垃圾难处理 的问题和生物蒸发的缺点有效结合在一起，当餐厨垃圾和一般高浓度有机废水按一定比例 混合达到生物蒸发处理要求时，将其与生物干化污泥混合并曝气进行生物蒸发，该过程中 微生物利用有机质好氧发酵产生代谢热，代谢热在反应器内积累形成高温，高温使水分汽 化蒸发。该发明实现了一般高浓度有机废水与餐厨垃圾的综合处理，是一项经济、环保、节 能的发明。
[0007] 以上一种以餐厨垃圾为补充碳源的高浓度有机废水生物蒸发处理技术，该技术包 括如下步骤： (1) 生物蒸发膨胀剂和微生物载体的制备：将从污水厂取来的含水率80-85%的脱水污 泥经5-7天的生物干化，得到含水率为45-60%的生物干化污泥； (2) 餐厨垃圾的预处理：将取回的餐厨垃圾用搅拌机搅碎至直径小于2. 5 mm，测其含水 率和 COD (-般含水率为 70-85%，COD 为 180-220 g/L); (3 )将待处理的高浓度有机废水与餐厨垃圾按体积比3:5~5:2的比例混合使混合物 的COD大于等于120 g/L ; (4)在步骤（3)混合物中添加生物干化污泥进行生物蒸发处理，堆体含水率为 50-70%，并在堆体底部进行均匀曝气，曝气量为0. 03-0. 12 m3/kgTS · h，生物干化污泥有机 负荷为0.04-0. 12 kg VS/kg TS，处理后蒸气为处理后废水；其中生物干化污泥有机负荷 是指每公斤生物干化污泥的总固体对混合物挥发性固体生物降解的量，其中生物干化污泥 有机负荷是指每公斤生物干化污泥的总固体对混合物挥发性固体的生物降解量，其中VS 为混合物中的挥发性固体，挥发性固体含量是混合物的总固体经马弗炉550-555 °C处理 5-7小时后质量的差；TS为生物干化污泥的总固体，其含量为生物干化污泥经恒温烘箱在 103-107°C下处理20-24小时后固体质量。
[0008] (5)生物蒸发过程中底部均匀曝气，一般曝气量为0· 03-0. 12 m3/kgTS *h，反应器 设置气体分析仪实时监控反应器内氧气浓度，氧气浓度反映微生物的活性以及通风策略， 根据氧气浓度可以控制曝气装置的曝气量； (6)生物蒸发过程中设置实时连续记温仪，实时监控反应器内的温度，反应器内的温 度反映堆体微生物活性以及生物蒸发进程，实时添加混合物，保证生物干化污泥有机负荷 为0.04-0. 12 kg VS/kg TS，使生物蒸发处于最佳状态下连续蒸发。好氧微生物降解高浓度 有机废水中的有机物产生代谢热并蒸发自身水分，当生物干化污泥有机负荷为〇. 04-0. 12 kg VS/kg TS时，生物蒸发过程中微生物活性最高，堆体能保持较高的温度，可以使生物蒸 发处于高效率下运行。
[0009] 所述餐厨垃圾是居民在生活消费过程中形成的生活废物，主要成分包括米和面粉 类食物残余、蔬菜、动植物油、肉骨等，COD浓度高达180-220 g/L。
[0010] 本发明具有的有益效果是： 本发明提出了一种以餐厨垃圾为补充碳源的新型的处理高浓度有机废水的生物蒸发 处理技术。
[0011] 目前，市场上常用的水处理技术如活性污泥法、厌氧生物处理、膜处理技术等，仅 适用于有机物浓度较低的废水，且运行费用高，占地面积大。近年来提出的生物蒸发处 理技术是一项经济、环保、节能的高浓度有机废水处理技术，其缺陷在于该技术要求所处 理的高浓度有机废水COD最低为120 g/L (生物干化污泥为膨胀剂和微生物载体)，一般 的高浓度有机废水难以达到要求，因此传统的生物蒸发技术难以被推广应用。针对传统 生物蒸发技术的不足，本发明添加餐厨垃圾为补充碳源，使餐厨垃圾与高浓度有机废水 按一定的比例混合达到生物蒸发的要求。添加餐厨垃圾作为补充碳源还具有以下优点： _原料易得，餐厨垃圾在居民区、饭店、各种企业单位食堂都可获得；藝餐厨垃圾因含米 饭、面条、蔬菜、肉类等，富含高的有机物，粘稠餐厨垃圾COD可达180-