乳制品廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展

洪 和 琪

(遼寧省城市污水處理管理中心, 遼寧 沈陽(yáng)　110161)

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乳制品廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展

洪 和 琪

(遼寧省城市污水處理管理中心, 遼寧 沈陽(yáng)110161)

摘要:在分析乳制品廢水污染現(xiàn)狀、水質(zhì)特點(diǎn)及其環(huán)境影響的基礎(chǔ)上,介紹國(guó)內(nèi)外對(duì)于此種廢水的處理技術(shù),旨在為處理乳制品廢水提供參考.

關(guān)鍵詞:乳制品廢水; 物化處理技術(shù); 生物處理技術(shù)

近年來(lái),隨著人民生活水平的提高,乳制品已經(jīng)成為人們生活中的必需品,其種類(lèi)已經(jīng)從傳統(tǒng)的牛奶、奶粉、奶酪擴(kuò)展到免疫奶等技術(shù)含量較高的乳制品,在乳制品工業(yè)迅速發(fā)展的同時(shí),其廢水的排放量也在逐年增加.據(jù)統(tǒng)計(jì),2012年我國(guó)乳制品年產(chǎn)量達(dá)2 289萬(wàn)t,是1995年產(chǎn)量的43倍[1-2],在乳制品加工生產(chǎn)過(guò)程中,尤以生產(chǎn)液態(tài)奶的廢水產(chǎn)生量居多[3].乳制品廢水作為典型的工業(yè)廢水,若未經(jīng)處理或處理不當(dāng)直接排入水體勢(shì)必對(duì)環(huán)境造成危害,因此廢水須經(jīng)處理達(dá)標(biāo)排放.

1乳制品廢水特點(diǎn)及危害

乳制品種類(lèi)繁多,生產(chǎn)工藝不盡相同,其廢水也來(lái)自于不同方面,一般情況下,乳制品廢水水量的一半以上來(lái)自于生產(chǎn)過(guò)程中可循環(huán)使用的冷凝和冷卻用水,其他則來(lái)自于加工容器、管道、地面清洗水以及員工生活污水,其中清洗廢水污染程度較重.

乳制品廢水為典型的工業(yè)廢水,通常呈乳黃色,COD高達(dá)0.8～25g/L,BOD5高達(dá)0.6～1.5g/L[4],雖然二者維持在一個(gè)較高的水平,但BOD5/COD通常大于0.5,可生化性較好;另外,由于每天上班下班時(shí)工人需對(duì)設(shè)備、加工地面等進(jìn)行清洗,導(dǎo)致廢水水質(zhì)水量在一天之內(nèi)波動(dòng)較大,廢水中通常含有蛋白質(zhì)、乳糖、乳脂肪、洗滌劑等成分,乳制品廢水作為高濃度有機(jī)廢水,如果處置不合理,排入水體后導(dǎo)致水體中的溶解氧的大量消耗,嚴(yán)重影響水生動(dòng)植物的生長(zhǎng),廢水中有機(jī)氮在缺氧條件下分解產(chǎn)生氨氮,可使水體發(fā)臭,嚴(yán)重情況下導(dǎo)致水生生物死亡.

2乳制品廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展

乳制品廢水雖然有機(jī)物含量高,但污染程度較輕,處理難度偏低,國(guó)內(nèi)外對(duì)于乳制品廢水處理技術(shù)主要有物化處理技術(shù)、生物處理技術(shù)以及二者的結(jié)合工藝.

2.1物化處理技術(shù)

物化法由物理法和化學(xué)法組合而成,此種方法主要用來(lái)處理廢水中以膠體或懸浮物狀態(tài)存在的污染物質(zhì),物化法處理機(jī)理復(fù)雜,占地面積較小,所需費(fèi)用較高,目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的為氣浮及混凝沉淀.

(1) 氣浮處理技術(shù). 氣浮最早應(yīng)用于選礦業(yè),自20世紀(jì)以來(lái)氣浮技術(shù)發(fā)展迅速,氣浮利用溶解在水中的微氣泡在上升過(guò)程中粘附污水中的懸浮物質(zhì),到達(dá)水面形成浮渣從而實(shí)現(xiàn)固液分離,氣浮在乳制品處理過(guò)程中主要去除污水中的乳脂肪和乳蛋白等高分子有機(jī)物.周斌彬、帥卿利用氣浮-水解酸化-生物接觸氧化工藝率為54%,BOD去除率為48%,SS去除率為59%[5];龔為進(jìn)、段學(xué)軍采用氣浮-ABR-生物接觸氧化處理某乳制品廢水,COD、BOD去除率分別達(dá)到95%和98%[6].

(2) 混凝沉淀. 混凝沉淀利用污水中投加的電解質(zhì),使污水中的懸浮顆粒脫穩(wěn),進(jìn)一步去除浮渣.混凝效果通常受到多方面的影響,例如混凝劑種類(lèi)、性質(zhì)、投加量以及pH值等,該處理技術(shù)的核心是混凝劑的選擇使用,無(wú)機(jī)絮凝劑硫酸鋁以及高分子有機(jī)聚丙烯酰胺(PAM)由于投加量少,混凝效果顯著,費(fèi)用低而應(yīng)用廣泛,有實(shí)驗(yàn)研究表明,二者結(jié)合使用較單獨(dú)使用時(shí)的投加量大大降低,并且COD、BOD去除率均在60%以上[7].另有學(xué)者研究表明,PAM-硫酸路絮凝法的最佳操作條件為PAM用量0.01g/L,硫酸鋁用量0.3g/L,pH值處于6～8之間,污水中污染物質(zhì)去除效果顯著[8].

2.2生物處理技術(shù)

由于乳制品廢水可生化性好,污水中的有機(jī)物可以為微生物的生長(zhǎng)代謝所用,滿(mǎn)足生物處理的條件,并且在工業(yè)廢水處理領(lǐng)域,生物處理技術(shù)應(yīng)用廣泛、技術(shù)成熟,該法處理程度高,處理系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗沖擊符合能力.

(1) 好氧處理技術(shù).好氧處理技術(shù)在生物處理技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛,運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)豐富,處理方法主要包括SBR法、曝氣生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤(pán)、生物接觸氧化等[9].SBR利用間歇運(yùn)行方式,通過(guò)控制不同的反應(yīng)條件來(lái)去除污水中的污染物質(zhì),對(duì)污染物尤其是氮磷去除率高,更加適用于中小水量污水處理工程.國(guó)外應(yīng)用實(shí)踐表明,在溶解氧質(zhì)量濃度在2～3mg/L之間時(shí),COD去除率高達(dá)90%[9];在脫氮除磷方面,韓冬妮[10]采用二級(jí)SBR處理工藝,達(dá)到氨氮的完全氧化,一級(jí)反應(yīng)水利停留時(shí)間HRT=4d,二級(jí)反應(yīng)停留時(shí)間為一級(jí)反應(yīng)的1/3,可見(jiàn)二級(jí)處理工藝在脫氮除磷方面效果顯著,因此需要針對(duì)不同廢水的水質(zhì)水量情況確定最佳的運(yùn)行參數(shù).

曝氣生物濾池作為一種膜處理工藝開(kāi)始于20世紀(jì)70年代,該工藝廣泛應(yīng)用于生活污水和工業(yè)廢水的處理,最大優(yōu)勢(shì)在于生物濾除不僅可以對(duì)污水進(jìn)行生物處理而且可以對(duì)活性污泥進(jìn)行截留,其后節(jié)省二沉池,減少污水處理設(shè)施的占地面積并且簡(jiǎn)化處理工藝[11].曝氣生物濾池對(duì)進(jìn)水要求嚴(yán)格,通常需要一定程度的預(yù)處理,目前該技術(shù)在國(guó)外應(yīng)用廣泛,在國(guó)內(nèi)處于研究推廣階段.

生物接觸氧化通過(guò)在池內(nèi)鋪設(shè)填料,通過(guò)對(duì)污水進(jìn)行曝氣充氧,污水與填料上的生物膜充分接觸,污水中的有機(jī)物得以去除.我國(guó)在20世紀(jì)70年代開(kāi)始對(duì)生物接觸氧化工藝的研究,最早應(yīng)用于處理生活污水.其所需動(dòng)力消耗大大低于活性污泥法,汽水比通常只為活性污泥的1/4,用電量為活性污泥的1/5,目前該法廣泛應(yīng)用于處理制藥廢水、燃料廢水等工業(yè)廢水,在乳制品處理領(lǐng)域,譚紅艷利用氣浮-水解酸化-缺氧-生物基礎(chǔ)氧化工藝處理乳品廢水,出水水質(zhì)較好,滿(mǎn)足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[12].

(2) 厭氧處理技術(shù).在乳制品廢水處理過(guò)程中,厭氧工藝以無(wú)需曝氣、產(chǎn)生的剩余污泥量少等特點(diǎn)得以廣泛應(yīng)用.在實(shí)際應(yīng)用中主要有上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)、厭氧附著膜膨脹床(AAFEB),以及水解酸化等.UASB最早由Lettinga在20世紀(jì)70年代研究發(fā)明,在厭氧處理技術(shù)中,該法的應(yīng)用達(dá)到一半以上,目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于UASB的研究逐漸深入,通過(guò)采用不同的預(yù)處理技術(shù)、改進(jìn)UASB反應(yīng)器以及優(yōu)化運(yùn)行參數(shù),以使出水達(dá)到更好的效果.研究表明,通過(guò)采用改進(jìn)反應(yīng)器的手段與傳統(tǒng)處理工藝處理乳制品廢水進(jìn)行對(duì)比,改進(jìn)系統(tǒng)減少運(yùn)行費(fèi)用,降低運(yùn)行成本[13];在國(guó)內(nèi),采用35℃左右的運(yùn)行溫度,0.07kgTSS/L污泥接種濃度,HRT=12h的情況下采用UASB處理某乳制品廠廢水,出水穩(wěn)定,效果良好[14].

厭氧附著膜膨脹床(AAFEB)由Jewell于20世紀(jì)70年代研制開(kāi)發(fā),該反應(yīng)器采用固體填料的流態(tài)化技術(shù),載體膨脹率在15%左右,通過(guò)附著在載體上厭氧微生物來(lái)實(shí)現(xiàn)污水的凈化.近年來(lái)對(duì)于AAFEB的研究逐漸深入并增加,但是實(shí)際應(yīng)用較少,其運(yùn)行受到溫度、微生物載體、污水回流速度等方面的影響.國(guó)內(nèi)有學(xué)者對(duì)利用AAFEB處理乳制品廢水的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行研究,結(jié)果表明,采用中溫35 ℃,在進(jìn)水COD濃度為2 500mg/L、HRT=8h的條件下,COD去除率達(dá)到80%,但在反應(yīng)過(guò)程中,需對(duì)水體的pH值進(jìn)行調(diào)節(jié),才能保證AAFEB反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定[15].

由于乳制品廢水有機(jī)物含量高,采用好氧處理技術(shù)很容易出現(xiàn)污泥膨脹,并且好氧處理技術(shù)需持續(xù)曝氣增加運(yùn)行費(fèi)用,單獨(dú)采用厭氧處理技術(shù)處理時(shí)間較長(zhǎng),因此單獨(dú)采用厭氧、好氧處理工藝很難實(shí)現(xiàn)污染物質(zhì)的高效去除,諸多研究證實(shí),兩種工藝結(jié)合使用可以去除乳制品廢水中大部分污染物質(zhì),對(duì)于有機(jī)物的去除率達(dá)到90%以上.

3結(jié)論

國(guó)內(nèi)對(duì)于乳制品廢水處理技術(shù)的研究日益深入,在諸多處理技術(shù)中,基于乳制品廢水的水質(zhì)特點(diǎn),生物處理技術(shù)被更多的采用,如UASB、生物濾池、生物接觸氧化等.但是每種方法在存在處理優(yōu)勢(shì)的同時(shí)都存在一定的缺陷,因此工藝的結(jié)合使用是乳制品廢水處理的研究方向,并且對(duì)于乳制品廢水進(jìn)行回收利用也是日后研究的重點(diǎn),已實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益的同時(shí)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益.

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【責(zé)任編輯: 李艷】

AdvancesinResearchofDairyWastewaterTreatment

Hong Heqi

(LiaoningProvincialManagementCenterofWastewaterTreatment,Shenyang110161,China)

Abstract:The domestic and international treatment technologies for dairy wastewater are introduced, on the basis of analyzing the present situation of dairy wastewater pollution, the characteristics of water quality and its environmental impact, which is to provide reference for the treatment of dairy wastewater.

Key words:dairy wastewater; physical and chemical treatment technology; biological treatment technology

文章編號(hào):2095-5456(2016)03-0203-03

收稿日期:2016-03-10

基金項(xiàng)目:國(guó)家水體污染控制與治理重大專(zhuān)項(xiàng)基金資助項(xiàng)目(015ZX07202-012).

作者簡(jiǎn)介:洪和琪(1982-),女,遼寧沈陽(yáng)人,遼寧省城市污水處理管理中心副主任,碩士.

中圖分類(lèi)號(hào):X 792

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A