废水处理中的油脂（FOG）：来源、影响与去除方法

油脂不会自行显现。它以温热的液体形式进入下水道系统，静静地流经管道，然后冷却并粘附。经过数周和数月的时间，脂肪、油类和油脂 (FOG) 会积聚成厚厚的沉积物，限制流动、腐蚀基础设施并压垮处理厂。对于废水处理运营商来说，FOG 并不是偶尔造成的麻烦。这是该行业最持久且代价最高的挑战之一。

本指南详细介绍了 FOG 对废水系统的作用、它来自何处，以及分层处理方法（包括化学絮凝和溶气气浮）如何提供最可靠的结果。

▶ FOG 对废水系统的实际作用

FOG 造成的损害是累积性的，并且在变得严重之前通常是看不见的。当热油脂进入下水道时，它会顺利流动，但当它冷却时，它会在管壁上凝固，逐渐缩小流动通道。如果不加以管理，这种堆积物就会形成脂肪山：密集、坚硬的物质，可以延伸数十米，需要大量的机械清除。

根据美国 EPA 对 FOG 项目长达二十多年的记录调查结果，来自餐馆、家庭和工业来源的油脂是下水道溢出 (SSO) 的最常见原因，约占全国报告堵塞的 47%。每次溢出事件都会带来双重成本：应急响应和清理，以及潜在的环境责任。

在处理厂内部，FOG 产生了一系列不同的问题。它漂浮到沉淀池的表面并形成持久的浮渣层。它会覆盖传感器并堵塞泵。在生物处理阶段，FOG 抑制污泥消化微生物的活性，降低出水水质并增加生化需氧量（BOD）。在未经处理的城市污水中，FOG 占总化学需氧量的 25-35%，这一负荷会导致工厂产能紧张并增加运营成本。其他下游影响包括过度发泡、诺卡氏菌增殖、废水 TSS 升高和污泥量增加。

▶ FOG 进入系统的位置

FOG 具有三个主要源类别，每个类别都有不同的概况和干预点。

1）家庭是一个分散但重要的贡献者。食用油、黄油、肉脂肪和乳制品残留物经常进入厨房下水道——通常是因为用户认为热水或洗洁精足以安全地冲洗油脂。事实并非如此。油脂可能会清除陷阱，但它会进一步重新凝固。

2）食品服务机构（FSE）餐馆、咖啡馆、酒店和机构厨房是最高集中度的来源。油炸锅、炒锅和烤架会产生大量的雾气，如果泵送时间延误，即使维护得当，也会淹没油脂拦截器。如果没有采取积极的控制措施，FSE 废水中的 FOG 浓度经常超过 100 mg/L 的监管排放限值。

3）工业食品加工机是技术要求最高的来源。肉类加工、乳制品生产、食用油精炼和休闲食品制造会产生 FOG 浓度通常为 300 至 3,000 mg/L 的废水。在这个层面上，现场预处理不是可选的——它是监管和运营的必需品。要更广泛地了解该行业的挑战和战略，请参阅此实用工业废水管理指南.

▶ 物理和机械除雾方法

物理清除是第一道防线，特别是在源头。这些方法不会破坏雾气——它们会在雾气到达主下水道或处理厂之前将其拦截并集中。

1）重力油脂拦截器（GGI）是安装在 FSE 管道和下水道支管之间的大型地下水箱。废水在水箱内流速减慢，使 FOG 漂浮到顶部，固体沉淀在底部。澄清的中间层排出到下水道。 GGI 需要定期泵送（通常每 30 至 90 天一次，具体取决于吞吐量），以防止残留。

2）液压机械油脂拦截器（HGI）是专为小批量应用而设计的紧凑型地上装置。他们使用流量控制配件和空气夹带来加速分离。虽然安装更容易，但它们需要更频繁的维护。

3）机械油水分离器和撇油器部署在具有连续、大容量 FOG 负载的工业现场。他们使用皮带、圆盘或滚筒机构从水面上物理地撇去漂浮的油脂层。单独使用它们很少能达到足以直接排放的出水质量，这就是它们与下游化学和生物阶段配对的原因。

▶ 用于 FOG 控制的化学混凝和絮凝

一旦 FOG 通过隔油池或以较高浓度存在于主处理流中，仅进行物理分离是不够的。化学处理——特别是凝结然后絮凝——通过破坏乳化油脂颗粒的稳定性并将其聚集成可沉降或可漂浮的絮凝物，显着提高去除效率。

聚合氯化铝 (PAC) 或硫酸铁等凝结剂可中和使 FOG 液滴悬浮在水中的负表面电荷。电荷中和后，添加絮凝剂以桥接不稳定的颗粒并将其粘合成更大的聚集体。这就是聚丙烯酰胺 (PAM) 发挥关键作用的地方。

阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）对于含有雾气的废水特别有效。其正电荷吸引力与许多 FOG 乳液的阴离子特性完美匹配，可加速絮凝体形成并提高所得污泥的密度和脱水性。研究证实，CPAM 比单独使用阳离子无机混凝剂更有效地减少残留有机物（包括乳化油）。在我们的文章中了解更多关于其背后的机制阳离子聚丙烯酰胺如何去除废水中的有机物.

实际上，混凝剂与 PAM 絮凝剂的组合优于单独使用任何一种化学品，尤其是在高 FOG 工业废水中。剂量优化至关重要：剂量不足会使胶体 FOG 处于悬浮状态，而剂量过多则可以使颗粒重新稳定。有关此平衡的详细指导，请参阅我们的分析混凝剂与PAM联合处理工业废水.

▶ 溶气气浮：FOG 的首选单元工艺

Among the treatment technologies available for FOG removal, 溶气气浮（DAF）已成为食品加工和高油脂工业废水处理的首选工艺。与重力沉降（对于密度小于水的物质效果不佳）不同，DAF 充分利用了这一特性作为优势。

在 DAF 系统中，水被加压并被溶解的空气饱和，然后释放到浮选罐中。由此产生的微泡（直径 20-100 µm）附着在 FOG 颗粒和絮凝体上，将它们作为稳定的漂浮层带到表面，可以用机械刮掉。澄清的流出物从底部排出。

在 DAF 装置之前添加 PAM 可以显着提高性能。 PAM 将细小的 FOG 液滴桥接成较大的、可接收气泡的絮状结构，从而增加微气泡和油脂颗粒之间的碰撞和附着率。其结果是更快的漂浮物形成、更干燥的漂浮物层（更容易处理和处置）以及处理后的废水中更低的残留 FOG。运行良好的 DAF 系统（采用 PAM 剂量）通常可以在一次通过中实现 90% 以上的 FOG 去除效率。有关此机制的详细分解，请参阅我们的专用资源：聚丙烯酰胺在溶气气浮系统中的作用.

DAF 特别适合：

• 悬浮脂肪含量高的肉类和家禽加工厂；
• 食用油、蔬菜加工设施；
• 乳制品中的乳脂会产生持久的乳状液；
• 市政污水处理厂接收来自 FSE 密集服务区的高负荷。

▶ 生物处理及其局限性

生物方法——尤其是产生脂肪酶的微生物菌株的应用——作为一种补充的 FOG 管理工具已经受到关注。特定细菌如芽孢杆菌属和假单胞菌属物种产生的酶将 FOG 中的甘油三酯分子分解为脂肪酸和甘油，然后进一步代谢。生物修复在油脂拦截器内部和工厂上游的收集系统中最为有效，它可以减少到达处理单元的 FOG 负荷。

然而，生物治疗具有明显的局限性。相对于化学和物理方法，降解速度较慢，因此不太适合高负荷情况或接近产能运行的工厂。有效性在很大程度上取决于温度、pH 值和废水成分——所有这些在工业环境中都有很大差异。如果本地微生物群落已经受到压力或者引入的菌株无法竞争，生物增强结果也可能不一致。

在最有效的 FOG 管理计划中，生物处理是对上游物理和化学去除的补充，而不是替代。 DAF 和絮凝过程产生的漂浮物和污泥仍必须进行脱水和负责任的处置。我们的指南介绍了如何正确脱水降低长期处置成本污泥脱水处置成本降低.

▶ FOG 合规性和监管要求

过去二十年来，国家和市级监管机构不断收紧光纤陀螺控制要求。在中国，我国政府明确禁止排放固体或粘性污染物（包括 FOG），其数量会导致公有处理厂 (POTW) 中的水流受阻。违规行为可能会导致罚款、吊销许可证和强制基础设施升级。

在地方一级，大多数城市都通过了 FOG 法令，规定了最大排放浓度100毫克/升雾气适用于食品服务机构和工业食品加工商。合规性要求：

• 油脂拦截器或等效清除装置的安装和定期维护；
• 记录的泵送和清洁记录，通常至少保留两年；
• 实施最佳管理实践（BMP）——包括之前干擦炊具；清洗并避免将散装油弃入下水道；
• 提交新建筑或重大租户改进的 FOG 管理计划。

违规行为会带来复杂的后果：检查频率增加、排放许可证要求增加，以及随着违规严重程度和持续时间而增加的经济处罚。对于设施管理者来说，经济效益是显而易见的——主动的 FOG 计划（包括适当尺寸的拦截器和化学预处理）的成本只是 SSO 或工厂干扰事件导致的罚款和应急响应费用的一小部分。

最有效的光纤陀螺控制程序同时处理各个层面的问题：通过 BMP 源头减少、生成点拦截以及排放前的化学/物理预处理。这种由一致的监控和文档支持的分层方法是将合规设施与不合规设施区分开来的。