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4种餐厨垃圾油水分离技术

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4种餐厨垃圾油水分离技术

发布日期:2019-01-03 作者: 点击:

  在餐厨垃圾中的含油污水(以下简称“餐饮废水”)中,油脂的成分和存在形式复杂,一般以悬浮油、分散油、乳化油、溶解油和含油固体等主要形式存在,其中最难处理的是高浓度呈乳化状的油脂。目前除油技术可以归纳为4大类:物理分离(如重力分离技术、过滤分离技术、粗粒化分离技术、膜分离技术等)、化学分离(如絮凝沉淀分离技术、电解分离技术、酸化分离技术等)、物理化学分离(如浮选分离技术、吸附分离技术、磁吸附分离技术等)和生物化学分离(如活性污泥分离技术、生物膜分离技术等)。


  1、物理分离


  1.1重力分离技术


  重力分离技术,作为物理除油技术中最简单且运用最广泛的一种方法,是利用油脂与水的密度差及互不相溶性来实现油珠、悬浮物与水的分层与分离。重力分离技术常用的设备是隔油池,包括平流隔油池(API)、斜板隔油池(PPI)、波纹斜板隔油池(CPI)等类型。


  离心分离技术是利用两相的密度差,通过高速旋转产生不同的离心力,使轻组分油和重组分水分布在旋转器壁面和中心,最终实现较为彻底的油水分离。该技术所需的停留时间较短,也不需要过大的设备体积;但同时存在着阻力较大、能耗过高、维护不易等缺点。离心分离技术常用的工作设备是水力旋流器。


  物理分离技术的主要发展趋势是继续改进油水分离技术,并研制出新的分离设备。张霖霖等采用重力分离技术对餐饮废水进行油水分离。在先后经过除杂、破乳和吸附等一系列程序后,位于水面上层的油由滤油槽收集,底部的清水则通过下方的出口排放。


  运用重力分离技术不仅除油效果稳定,而且具有设备结构简单、操作容易、节省面积等优点,因此被广泛应用。其主要用于分离餐饮废水中的悬浮油和分散油,但不适于溶解油或乳化油的去除。


  1.2粗粒化分离技术


  粗粒化分离技术,又名聚结分离技术。当餐饮废水通过具有亲油疏水性质的粗粒化滤料时,微小的油珠吸附聚集在滤料表面,形成一层油膜。当达到一定的厚度之后,油膜便在浮升力和水流剪切力的共同作用下,形成颗粒较大的油珠并脱离滤料表面,浮升到水面完成分离过程。此分离技术的关键是粗粒化材料的选择,当前常用的亲油疏水性材料包括蜡状球、聚烯系球体以及聚氨酯发泡体等。 


  粗粒化材料的开发和新型聚结分离技术的研究是今后粗粒化分离技术的发展方向。刘蓉等比较了W型和H型改性聚丙烯酰胺纤维作为粗粒化滤料处理餐饮废水的效果,试验结果表明H型比W型材料具有更显著的除油性能。运用粗粒化技术预处理餐饮废水,能有效降低餐饮废水中的油脂含量和COD浓度,对后续的生化处理有利。 


  1.3膜分离技术 


  膜分离技术是近20多a迅速发展起来的分离技术。研究膜分离技术的关键是膜组件的选择。陈广春等采用无机陶瓷膜处理餐饮废水。通过研究得知操作条件对膜通量及COD去除率均有一定影响。为达到较好的COD去除效果,应选用小孔径的陶瓷膜,并且其去除率与进水浓度成正比,但与膜内压力相互关系不大。  


  膜分离技术除油效率较高,但由于浓差极化等原因,在分离过程中极易出现膜污染而使通量降低,并且膜的使用寿命短,膜清洗困难,操作费用高。


  2、物理化学分离

  

  2.1气浮分离技术 


  气浮分离技术(浮选分离技术)能使大量微细气泡吸附在欲去除的颗粒(油珠)上,利用气体本身的浮力将油滴带出水面,从而实现油水分离。一般在餐饮废水中加入絮凝剂,还会进一步提高油水的分离效果。气浮分离技术按照产气方式不同分为溶气气浮、充气气浮和电解气浮等类别。  


  气浮装置和溶气系统的改进是气浮分离技术的主要发展方向。G.H.Chen等将电凝分离技术与电浮选分离技术结合起来对餐饮废水进行油水分离的研究。研究发现将这2项技术结合起来能缩短分离停留时间。并且油脂、COD、SS的去除效率分别高达99%、88%和98%。


     2.2吸附分离技术  


  吸附分离技术是利用多孔性固相物质吸着、分离水中污染物的过程。吸附剂一般分为炭质吸附剂、无机吸附剂和有机吸附剂。高效吸附剂的研制与开发是吸附分离技术的主要研究方向。X.B.Li等采用煤炭对餐饮废水进行除油处理。实验表明煤炭的种类和颗粒的大小是吸附油的重要影响因素,无烟煤是所有测试样品中吸附效果最好的,并且良好的颗粒大小也有助于吸附油。无烟煤的吸油服从弗伦德利希等温吸附定律。运用吸附技术分离后的出水水质较好,也节省了占地面积,但是吸附剂再生的困难使得投资费用较高。  


  磁吸附分离技术是指用磁性粒子吸附微小油珠,然后含油磁粒用磁分离装置分离,以达到油水分离的目的。朱又春等研究了磁粉在油水分离过程中与油类物质的作用机理。实验结果表明,采用磁分离技术可明显降低出水含油量,并且通过电泳试验发现,含乳化油的污水在磁粉的作用下,破乳效果明显。磁粉虽然比表面积小于二氧化硅和硅胶,但却有较多的吸附负荷。磁粉与油珠一般通过直接吸附的方式相结合,但粒径8μm以内的细小磁粉还可以通过磁絮凝的方式与油珠结合。磁吸附分离技术消耗动力较大,设备制造昂贵且磁种回收循环使用困难,因而应用尚不广泛。


  3、化学分离

 

  3.1絮凝沉淀分离技术  


  絮凝沉淀分离技术是目前国内外用来进一步分离油水的方法中应用最广泛、成本最低廉的一种。絮凝沉淀分离技术是借助絮凝剂对胶体粒子的静电中和、吸附、架桥等作用使胶体粒子脱稳,发生絮凝沉淀以除去污水中的悬浮物和可溶性污染物质。  


  目前国内外对絮凝沉淀分离技术的研究,最关键问题之一是絮凝剂的选择。用于餐饮废水处理的絮凝剂主要包括无机絮凝剂、有机絮凝剂和无机-有机复配或复合絮凝剂3类。实际处理中要根据餐饮废水的具体特性选择絮凝剂。


  目前,絮凝沉淀分离技术的研究主要是开发新型絮凝剂。韩香云改良了絮凝剂的组成,促使餐饮废水中的乳化油破乳分离。实验表明将聚合硫酸铁、聚丙烯和腐植酸钠酰胺混合起来使用,油渣与水的分层迅速。 


  絮凝沉淀分离技术的工艺成熟且效果较好,但不足之处是占地面积大、药剂量大以及难以去除浮渣。


  3.2电解技术  


  电解分离技术指在电解过程中所释放的大量小气泡吸附在欲去除的油滴上表面,随着气泡的上浮将油滴带出水面,从而达到分离目的的方法。张凤娥等采用铸铁屑内电解分离技术进行餐饮废水的除油,并分别考察了多种反应条件对除油率的影响。结果表明,运用铸铁屑内电解分离技术可以将餐饮废水中80%以上的油分分离。餐饮废水的除油效果受温度的影响较大,但在实际处理过程中不必特意提高温度;废水电导率与反应时间成反比,但与油水分离效果无关。  


  电解分离技术虽然除油效率高,但耗电量大、装置复杂。


  4、生物化学分离


  生化分离技术是指利用微生物将餐饮废水中的烃类物质分解氧化成为二氧化碳和水,从而去除废水中的乳化油和溶解油等烃类物质。  


  餐饮废水生化分离技术包括活性污泥分离技术和生物膜分离技术。前者是利用吸附、浓缩在流动状态的絮凝体(活性污泥)表面上的微生物来分解有机物,后者是使微生物附着在固定的载体(滤料)上,污水从上而下流经滤料表面过程中,污水中的有机物质便被微生物吸附和分解破坏。  


  生物分离技术处理餐饮废水对油水分离有较好的处理效果,出水水质好,但是对进水要求较高,需要专业人员维护,而且基建费用高。

油水分离设备

  解析五种油水分离技术有哪些不同


  对于油水分离处理,常用到的有油水分离机。油水分离机也叫油水分离器,其主要原理是采用油水的比重不同,运用过滤、沉淀、浮升等方法汇集一体进行油水分离的。


  油水分离技术 1 气浮分离


  气浮法是依靠水中形成微小气泡,携带絮粒上浮至液面使水净化的一种方法。条件是附在油滴上的气泡可形成油-气颗粒。由于气泡的出现使水和颗粒之间密度差加大,且颗粒直径比原油油滴大,所以用颗粒之间密度代替油密度可使上升速度明显提高。即当1个气泡(或多个气泡)附在1个油滴上可增加垂直上升速度,从而可脱除直径比50μm小得多的油滴。


  油水分离技术 2 重力式分离


  由于油、气、水的相对密度不同,组分一定得油水混合物在一定得压力和温度下,当系统处于平衡时就会形成一定比例的油、气、水相。当相对较轻的组分处于层流状态时,较重组分液滴根据斯托克斯公式的运动规律沉降,重力式沉降分离设备即根据这一基本原理进行设计。有斯托克斯公式可知,沉降速度与油中水分半径的平方成正比,与水油的密度差成正比,与油的粘度成反比。通过增大水分密度,扩大油水密度差,减小油液粘度可以提高沉降分离速度,从而提高分离效率。


  经过进一步的探索,1904年Hazen根据实践经验提出了“浅池理论”,即在重力沉降过程中,分散而非结绒颗粒的沉降效果以颗粒的沉降速度与池面积为函数衡量,与池深、沉降时间无关,也即提高沉降池的处理能力有两个途径:一是扩大沉降面积,二是提高水分沉降速度。提高水分沉降速度的措施可以通过斯托克斯公式得出,扩大沉降面积的措施是在容器内设置多层水平隔板。以这一理论为基础,1950年美国壳牌公司研制成功第一台平行板捕集器,其可去除水中最小为60μm的油滴。上世纪70年代Fram公司开发了V型板分离器,上世纪80年代CE-NATCO公司开发了板式聚结器,这是一种错流式组合波纹板,经过不断改进,这种设备在油气分离、油水分离和含油污水净化方面都得到了应用。


  在较为深入研究油水分离机理的基础上,根据相应理论研制出了高效蒸发设备,其按分离过程大体分为预分离室、沉降分离室以及油室和水室3部分。预分离室内一般设有碟形转向器和均质布液板,其原理是通过多次改变油水乳化液的运行方向和流速,强化机械破乳作用,从而进一步加快油水分离速度。通过活性水洗涤可以大大降低乳状液界面膜强度,由于乳化液与谁层间的剪切和摩擦作用,使其界面膜破裂,促进液滴聚并,使其粒径变大,加速油水分离。沉降分离室主要起进一步分离净化的作用,油水分离器是设计的关键。


  油水分离技术 3 乳化水的粗粒化蒸发


  利用油水对固体物质亲和状况的不同,常用亲水憎油的固体物质制成各种蒸发装置。用于油水分离的固态物质应具有良好的润湿性。适合这种要求的材料有:陶瓷、木屑、纤维材料、核桃壳等。例如大港油田的陶粒蒸发器,用陶粒作填料,当油水混合物流经陶粒层是,被迫不断改变流速和方向,增加了水滴的碰撞聚结几率,使小液滴快速聚结沉降。


  油水分离技术 4 离心分离


  利用油水密度的不同,使高速旋转的油水混合液产生不同的离心力,从而使油与水分开。由于离心设备可以达到非常高的转速,产生高达几百倍重力加速度的离心力,因此离心设备可以较为彻底地将油水分离开,并且只需很短的停留时间和较小的设备体积。由于离心设备有运动部件,日常维护较难,因此目前只应用于试验室的分析设备和需要减小占地面积的场所。


  利用离心分离原理工作的一种主要设备室水力旋流器,它用于将作为连续相得液体与作为分散相得固粒、液滴或气泡进行物理分离的设备。分散相与连续相之间的密度差越大,两相就越容易分离。与重力场中的情况类似,在两相之间的密度差一定得条件下,分散相得颗粒直径越大,在重力场中达到平衡状态时两相之间反向运行的速度差越大,因此就越容易分离。


  油水分离技术 5 电脱分离


  电蒸发作为油水处理的最终手段,在油田和炼油厂得到广泛应用,其原理是乳状液置于高压的交流或直流电场中,由于电场对水滴的作用,销弱了乳状液的界面膜强度,促进水滴的碰撞、合并,最终聚结成粒径较大的水滴,从原油中分离出来。由于用电蒸发处理含水量较高的原油乳状液时,会产生电击穿而无法建立极间必要的电场强度,所以,电脱法不能独立使用,只能作为其它处理方法的后序工艺。


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