发表时间：2015-03-19
随着各类服务性营业网点在各城镇区域迅速建立，由此产生的各类污水排放也日渐增多，尤其是各类饮食场所的污水，因其含污量大，且在大多情况下排放条件较差，对环境造成的威胁已不容忽视。对这类污水在排放前进行预处理已成为一项较为紧迫的课题。
1 污水的排放条件与处理方法
餐厅污水中的悬浮杂质分为以高分子脂类及其衍生物为主的油类和呈饭菜碎粒、不溶性蛋白、纤维质及淀粉质态的非溶解性有机物两类。厨房内不同作业点产生的污水有机物浓度有很大的差异。肉食洗涤水和残菜池内的污水BOD5可达1 000mg/L以上，而一般洗菜水的BOD5含量则较低。考虑一个变化周期的水源均和，总体排放BOD5浓度约在200mg/L～300mg/L之间，COD则在300mg/L～500mg/L之间，SS约为500mg/L。而污水的综合排放标准(GB8978-88)中要求排放水中SS＜70mg/L～100mg/L，BOD5＜60mg/L～80mg/L，CODCr＜100mg/L～150mg/L。
由于上述营业性餐厅的厨房大多布置拥挤，可利用空间极其有限，对污水处理设备的要求极为苛刻。事实上，处理设备占地在0.5m×0.5m以内时尚可接受，达到1m×1m占地时已只限于被较大型和正规的厨房选用，大于这一占地面积的设备则难以适应于这类用户。由于这一尺寸限制，污水在设备内的停留时间一般不能超过20min。因此，只能寻求某种高效的物理处理法，通过大幅度降低污水中的悬浮有机杂质来降低污水的有机物含量，以达到规定的排放条件。
2 离心气浮复合过程理论
餐厅污水中的悬浮污染质可根据其物理密度上的明显区别分为重质微粒和轻质微粒两类。将溶气的餐厅污水引入高速旋转的离心场内。两类微粒在离心力的作用下，由于其自身的密度差异在半径方向上异向运动，利用微气泡的释放和吸附进一步加剧了轻质微粒表观密度与液体密度之差异，从而加速了这类微粒的径向运动速度。在这个系统中，污水同时经历了离心和气浮两个处理过程。在这个复合过程中重质微粒和轻质微粒在离心场作用下的游移速度可分别表示如下：
(1)
(2)
式中ur——重质微粒径向游移速度，m/min;
ux——轻质微粒径向游移速度，m/min;
N——污水的旋转速度，r/min;
R——污水的旋转半径，m;
ds——微粒粒径，m；
αs——液体密度与重质微粒密度之比(αs＜1)；
αx——液体密度与轻质微粒与气泡结合后的表观密度之比(αx 1)。
上述关系可由图1、图2更为直观地表示出来。
图2 轻质粒ux～R,N曲线
事实上，微粒的游移速度随其在离心场内的位置变化而改变，因此，分别对最不利粒径的微粒进行下述积分即可分别得到分离两类微粒所需的时间：
(3)
(4)
式中tr——分离重质微粒所需时间，min；
tx——分离轻质微粒所需时间，min。
图3、图4分别给出了两类微粒在R=0.2m时的分离时间t与污水旋转速度N之关系曲线。
3 预处理装置的设计与运行
根据上述理论，设计制作了一台餐厅污水预处理装置。该装置直径0.4m，动力550W，占地仅为0.4m×0.5m。 经对不同餐厅污水取样并进行实际运行，实测的CODCr数据汇于表1，其对应的去除效率与污水停留时间t之关系曲线绘于图5。
表1 餐厅污水预处理装置运行实测数据一览表
图5 η～t曲线
注：处理效率为CODCr处理效率。餐厅污水的BOD5值约为CODCr值的0.48～0.50左右，故表中未再给出。
4 结论
根据上述理论研究及其实际设备运行结果，获得以下结论：
(1) 餐厅污水中悬浮性有机物含量占污水全部有机物含量较大的比例，采用高效的物理处理方法通过积极地分离其悬浮性有机杂质来大幅度降低污水的有机物浓度是可能的。
(2) 图1、图2表明当R一定时，增加污水旋转速度N将有利于提高处理效率，但相应的动力消耗也大幅度提高。实践表明，实际的设备运行常常难以超过N=100r/min的水平。
(3) 图5中的η～t曲线显示，停留时间在15min左右时可获得较好的处理效果。这与图3、图4中的t～N曲线有较好的吻合。
(4) 采用以“离心-气浮”复合过程为主要处理工艺来对餐厅污水进行排放前预处理可以使排放水达到GB8978-88所规定的排放要求。而且因其占地小、电耗省易于被用户接受、此外，由于排放水含有较高的溶解氧，对污水在市政管网内的进一步降解极为有利。
本文所涉课题为冶金部有偿资助课题“生活污水一体化处理系统的研究与应用”。
