大型超市污水处理设备技术改造工艺应用研究

潘建良，李道棠
（上海交通大学生命科学技术学院，上海 200030）

　　摘 要：大型超市污水的特点是有机物及含油量比一般生活污水要高出许多，而原有的污水处理设施按照民用建筑生活污水处理工程进行设计，其结果是处理水超标排放。对大型超市污水处理设施进行技术改造，其原则是充分利用原有污水处理构筑物，更新其工艺流程，使技术改造后的污水处理设施能够正常运行。本文通过对大型超市污水处理设施的技术改造方法、工艺流程、设计参数等的介绍，以供有关建设及设计单位在大型超市污水处理设施的改造工程中予以参考。
　　关键词：超市污水；污水处理；工艺流程；设计参数

　　随着人们的生活水平的不断提高，大型超市已被人们所接受。大型超市不仅有购物的功能，同时具有餐饮等功能，其熟食部、美食街、饭店等的废水与一般的住宅生活污水有很大的差异。大型超市所排放的废水中的COD_Cr、BOD₅、NH₃-N浓度以及动植物油均比较高。以往超市污水处理设施按照民用建筑生活污水处理工程进行设计，因此在实际运行过程中其处理水经常不能达标排放。
　　对大型超市污水处理设施进行技术改造，使之在改造后的污水处理设施能正常运行，最终目的使其出水达到排放标准。技术改造首先是从改变其工艺流程着手，选择适合于超市废水的工艺，能有效去除废水中的有机物以及动植物油等。其二应当考虑充分利用原有污水处理设施中的构筑物以及相关的设备，以减少改建工程的投资费用。

1 原有超市污水处理设施的工艺流程、设计参数、运行状况

1.1 原有超市污水处理设施工艺流程
　　原有超市污水处理工艺流程如图1所示。

图1 原有超市污水处理工艺流程图

　　超市废水经过集水井的格栅去除粗大颗粒后由潜污泵提升至调节池进行匀质匀量的调节，随后由潜污泵提升至接触氧化池进行生化处理，混合液自流至二沉池进行固液分离，上清液排放至城市雨水管网。二沉池内的污泥部分回流到接触氧化池，剩余污泥由城市环卫车运至城市污水处理厂进行污泥处置。
1.2 原有超市污水处理设施设计参数
　　① 原有超市污水处理设施处理水质设计参数为：
　　原有超市污水处理设施设计污水水质是根据《民用建筑生活污水处理工程设计规定》（DBJ 08-71-98），经过污水处理后的处理水排放是根据《上海市污水综合排放标准》（DB/199－1997）中的二级排放标准。原有超市污水处理设施设计进出水指标详见表1所示：

表1 原有超市污水处理设施设计水指标

　　② 原有超市污水处理设施中处理构筑物设计参数选择偏小，以至于在实际运行时往往达不到污水处理的要求。各构筑物设计参数详见表2所示：

表2 原有超市污水处理构筑物设计参数

　　原有超市污水处理设施在设计时未将有关食品加工以及后来增加的餐饮废水考虑在内，使实际运行时的废水有机负荷要比设计的原有超市污水处理设施高出许多，给实际运行时带来许多困难。
1.3 原有超市污水处理设施运行状况
　　由于原有超市污水处理设施在设计时将超市废水的有机负荷估计过低，并在污水处理构筑物选型时将接触时间、停留时间设置较小，其结果使得超市污水处理不能达标排放。原有超市污水处理设施运行水质检测结果详见表3所示：

表3 污水处理设施运行水质检测表

　　表3可知，超市进水有机负荷要比一般生活污水高出一倍，其出水中BOD₅ 和NH₃-N较大地超过排放标准。与此同时，由于污水处理设施供氧不足，使生化处理处于缺氧或厌氧状态，污水处理设施臭味较大，给周围环境造成二次污染。

2 超市污水处理设施改建的方法

2.1 大型超市废水污染源的确定
　　在污水处理设施改建之前应对大型超市废水的污染源进行调查。
　　超市废水的污染源一般来自超市及停车场地的场地清洗废水、餐饮及食品加工的含油废水、厕所及盥洗室的生活污水、浴室的生活废水。污染源的污染因子以及排放量所占的比例详见表4所示：

表4 大型超市水污染源分布情况表

　　由表4可知，餐饮食品加工中的含油废水以及厕所盥洗室的生活污废水排放量占整个大型超市污水排放量的79.2%，是主要的水污染源。要使改建后的超市污水处理设施能达标排放，餐饮食品加工的含油废水的处理是关键。表5是公共类生活污水与餐饮食品加工废水的水质比较。

表5 公共类生活污水与餐饮食品加工废水的水质比较表

　　由此可见，超市的污水处理设施改建的重点是去除餐饮食品加工废水中的有机污染物。
2.2 大型超市污水处理设施技术改造的工艺选择
　　大型超市污水处理设施技术改造的工艺选择是确保污水处理达标排放的重要技术措施。其要求是：通过物化处理，使含油废水中的油和COD_Cr得到有效处理，然后进行生化处理有效处理BOD₅和NH₃-N，最终达到超市污水处理达标排放。
　　根据目前对物化处理和生化处理的成熟工艺的应用实例，大型超市污水处理设施技术改造的工艺可选用混凝气浮+SBR的工艺流程，其中混凝气浮阶段投加Fe³⁺为20 mg/L时COD的去除率达48%，BOD₅的去除率达62%，TP的去除率达74%～86%，SS的去除率达70%^[2]。SBR阶段COD的去除率达85%～90%，BOD₅的去除率达90%～95%，NH₃–N的去除率达75%～80%^[4]，能够达到《上海市污水综合排放标准》（DB/199－1997）中的二级排放标准。详见图2所示：

图2 超市污水处理设施技改工艺流程图

2.3 超市污水处理设施技术改造的工艺说明
　　在图2中，餐饮及食品加工废水及洗车废水先经过隔油池将漂在废水上面的浮油撇除后与生活污水进入格栅井，由回转式固液分离机去除废水中的悬浮固体，进入废水调节池，经潜污泵提升至气浮池以去除部分COD_Cr和SS，然后废水自流到SBR反应池进行生化处理，处理水经消毒后排放。在该工艺流程中，混凝气浮池和SBR生化反应池是比较重要的废水处理构筑物，作重点介绍。
　　① 气浮法处理污水是设法在水中通入或产生大量的微细气泡，使其粘附于杂质絮粒上，造成整体比重小于水的状态，并依靠浮力上浮至水面，从而获得固、液分离的方法。国外早在1920年已有应用实例，国内对气浮法的研究和应用在1975年已经开始，目前这项技术已广泛应用于污水处理工程。由于混凝气浮法具有气浮曝气功能，浮渣含有一定氧量，不易腐化；浮渣含水率低，体积小，易于处置；药剂量小，可有效去除油类物质等优点，适合大型超市餐饮及食品加工废水处理^[1]。
　　② SBR法（Sequencing Batch Reactor）为序批式活性污泥法的简称。SBR在1914年开始开发，随着计算机在自控方面的广泛应用，使污水处理设施的运行管理逐渐实现了自动化，SBR工艺已广泛应用于污水处理工程。SBR工艺是在一组或多组平行运行的池子中完成生物降解和泥水分离过程。在这一系统中，活性污泥法处理过程按照“进水—曝气—沉淀—滗水”阶段不断在SBR池中重复进行，主要完成有机物降解和氨氮的硝化过程；固液分离过程即由滗水器将处理达标的上清液排出池外。改进型的SBR法采用连续进水，间歇排水的方式运行。由于SBR工艺具有工艺流程简单、布置紧凑、运行灵活、处理效果好；无需设置二沉池，土建和设备投资相应减少、无需污泥回流系统，可节省大量能耗、整个工艺系统的操作完全自动化，可减轻劳动强度、抗冲击负荷能力强、占地面积比传统工艺少等优点，是大型超市废水处理工艺的比较好的选择^[3]。
2.4 大型超市污水处理设施技术改造的工艺设计
　　(1) 由于大型超市含有餐饮及食品加工废水及洗车废水，因此其污染物浓度要比一般的生活污水高出许多，在污水处理设施技术改造的工艺设计参数中的设计进水浓度参照有关资料详见表6所示，出水仍按照《上海市污水综合排放标准》（DB/199－1997）中的二级排放标准。

表6 超市污水处理设施技改设计参数表

　　(2) 各水处理构筑物设计参数：
　　根据图2超市污水处理设施技改工艺流程图，对各处理段的构筑物设计参数详见表7所示：

表7 各水处理构筑物设计参数表

　　(3) 混凝气浮物化处理工艺和SBR生化处理工艺各段去除率预测：
　　按照混凝气浮物化处理工艺和SBR生化处理工艺对各种污染物的去除率的相关报道以及污水处理工程应用实例，本项技改中各段工艺去除率详见表8所示：

表8 各段处理工艺去除率预测表

　　采用混凝气浮+SBR污水处理工艺可以解决大型超市废水污染物浓度较高，而污水处理设施占地空间较小的难题。
　　(4) 大型超市污水处理设施技术改造的经济分析：在日常运行中，处理每吨污水，电费为0.33元，药剂费为0.5元，工程投资为2033元。

3 大型超市污水处理设施技术改造的结论和讨论

　　随着大型超市的服务功能的不断完善，其废水的污染物指标大大超过原有的设计的处理能力，污水处理设施均具有技术改造的问题要求。应用适合含有餐饮废水的污水处理工艺是大型超市污水处理设施技术改造的关键。
　　本文介绍的混凝气浮+SBR污水处理工艺主要有以下特点适应于大型超市污水处理设施的技术改造：
　　① 混凝气浮这个物化处理工艺是能够处理餐饮及食品加工的废水中的含油物质，为进一步的生化处理提供量好的条件。根据有关文献报道，在不加药的条件下，COD_Cr的去除率在18%～30%；当加入80 mg/L硫酸铝、1 mg/L PAM时，COD_Cr的去除率可以提高到42%～60%，还能去除悬浮固体所形成的BOD。该项工艺技术已广泛应用于给水和废水处理的工程实践中^[1,2]。
　　② SBR生化处理工艺（Sequencing Batch Reactor）即为序批式活性污泥法，随着计算机自动系统在污水处理工程中的广泛应用，SBR工艺从上世纪80年代起已应用于市政污水处理、工业废水处理的工程之中。其显著的特点是有效的去除污水中的有机物；与传统法相比，其工艺简洁，占地面积和投资节省30%^[3]。
　　③ 作为污水处理技术改造项目，应当考虑充分利用原有构筑物。本文所推荐的混凝气浮+SBR污水处理工艺能够利用原有构筑物，只需增设SBR池即可满足大型超市的含餐饮食品废水的污水处理要求，使出水达到《上海市污水综合排放标准》（DB/199－1997）中的二级排放标准。
　　④ 隔油池的设置的作用是能够有效去除餐饮及食品加工废水中的含油物质，降低COD_Cr的含量，对以后的工艺的进一步处理起到节省污水处理工程投资及运行费用的目的。在技术改造项目中，对餐饮及食品加工废水量的核查是必要的。

参考文献

[1] 陈翼孙,等. 气浮净水技术的研究与应用. 上海科学技术出版社, 1989.5.
[2] 范立梅. 餐饮废水生物处理试验. 环境污染与防治, Vol.22, No. 2 2000.
[3] 葛世英, 等. 周期循环延时曝气系统废水处理技术的比较. 上海环境科学, Vol.8. No.2, 1989.
[4] 李道棠, 等. 间歇式活性污泥法技术特点及应用. 上海交通大学学报, Vol. 30, Sup30.