SBR法處理模擬乳制品廢水處理效果的研究

馮 瑤， 張艷楠，魏 來，孫立剛，尹詩雨，馬 菱, 左金龍*

(1. 哈爾濱商業(yè)大學(xué) 食品工程學(xué)院，哈爾濱 150076；2. 哈爾濱商業(yè)大學(xué) 英才學(xué)院，哈爾濱 150028)

近年來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.據(jù)統(tǒng)計2000～2014年全國乳制品產(chǎn)量從217萬t增加到約2 652萬t，增長了11倍.產(chǎn)值從159億增加到3300億元，增加了21倍.在乳制品工業(yè)迅速發(fā)展的同時，其廢水排放量也在逐年增加，約為牛奶產(chǎn)量的2.5倍[1].

乳制品廢水作為高質(zhì)量濃度有機廢水，含有氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，排入水體后導(dǎo)致水體中溶解氧的大量消耗，嚴(yán)重影響水生動植物的生長，廢水中有機物在缺氧條件下分解，可使水體發(fā)臭，嚴(yán)重情況下導(dǎo)致水生動物死亡，因此對乳制品廢水進行處理則成為不可或缺的環(huán)節(jié)[2].

SBR工藝即序批式活性污泥法，是常規(guī)活性污泥法的一種改進方法.SBR工藝采用可變?nèi)莘e間歇式反應(yīng)器，省去了回流污泥系統(tǒng)及沉淀設(shè)備，曝氣與沉淀在同一容器中完成，利用污泥中的微生物完成脫氮除磷的過程.具有工藝簡單，運行可靠，管理方便等優(yōu)點[3].

1 實驗材料及方法

1.1 實驗流程

實驗前先對污泥進行馴化，在進水中逐漸提高模擬的乳制品廢水的質(zhì)量濃度，使微生物逐漸適應(yīng)新的生活條件，逐步達(dá)到對乳制品廢水所要求的處理效率為止.并對活性污泥的性能指標(biāo)進行測定.如：污泥沉降比(SV)、混合液懸浮固體(MLSS)、污泥體積指數(shù)(SVI)等.配制模擬乳制品廢水，COD值約為1 000～1 200 mg/L.先進行缺氧攪拌約30 min，再進行好氧曝氣約3 h，在曝氣期間每小時取水樣50 mL用于檢測各項指標(biāo).用分光光度法繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線從而測得氨氮、正磷酸鹽的質(zhì)量濃度值.再用微波消解儀對水樣進行消解并用滴定法測其COD值.

1.2 實驗方法

1.2.1 污泥的馴化

采用市政污水處理廠的活性污泥中逐漸增加乳制品的比例，直到滿負(fù)荷為止.每個周期配水進水30 min、缺氧攪拌30 min、好氧曝氣3 h以上、靜止沉淀2 h[2].培菌馴化期間，每天測定COD、氨氮、正磷酸鹽、V、SVI、MLSS等指標(biāo)，同時做微生物鏡檢.

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定

實驗采用分光光度法測得各指標(biāo)質(zhì)量濃度.

1.2.3 氨氮、正磷酸鹽的實驗方法

配置水樣于比色管中，加入顯色劑，以無氨水為參比，測量吸光度；根據(jù)校正曲線，計算氨氮含量.

配置水樣，加入顯色劑，以蒸餾水為參比，測量吸光度.由測得的吸光度，減去參比水樣的吸光度后，得到校正吸光度，繪制以含磷量(μg)對校正吸光度的校正曲線.減去空白試驗的吸光度，并從校準(zhǔn)曲線上查出含磷量.

1.2.4 COD的測定

COD的測定采用滴定法，準(zhǔn)確吸取水樣5.00 mL(每批水樣做兩組空白)于消解罐中，配制并進行消解，并用硫酸亞鐵銨滴定至終點.即可用公式求得COD值.

COD(mg/L)=(V0-V1)*C*8*1 000/V2

2 實驗分析

實驗主要是在室溫條件、污泥狀態(tài)良好(SV=26%、SVI=80.84 mL/g)對不同出水時間的水樣進行COD、氨氮以及磷酸鹽的測定，并分析選擇最佳處理時間.模擬廢水入水水質(zhì)如表1所示.

表1 進水水質(zhì)參數(shù)(mg/L)

2.1 COD去除效果

COD質(zhì)量濃度及去除率隨反應(yīng)時間變化情況，如圖1所示，

圖1 COD質(zhì)量濃度及去除率隨反應(yīng)時間變化情況

從圖1中可看出，當(dāng)反應(yīng)開始進行曝氣時，COD質(zhì)量濃度顯著下降，且COD一直呈現(xiàn)下降狀態(tài).原因是反應(yīng)過程中微生物的代謝以及磷元素和氮元素去除過程均需消耗能量.曝氣1 h、2 h和3 h時，COD去除率分別可達(dá)到84%左右，97%左右和98%左右， 從COD去除率方面分析，COD在曝氣達(dá)到3 h的去除率較好.

2.2 氨氮去除效果

NH4+—N質(zhì)量濃度和去除率隨反應(yīng)時間變化情況，見圖2.

圖2 NH4+—N質(zhì)量濃度和去除率隨反應(yīng)時間變化情況

如圖2所示，在反應(yīng)器內(nèi)加入模擬廢水后，氨氮的質(zhì)量濃度下降明顯，其原因是當(dāng)廢水進入反應(yīng)

器后瞬間被稀釋.隨著反應(yīng)時間的不斷加長，氨氮的質(zhì)量濃度一直處于下降趨勢.當(dāng)曝氣時間為1 h時，NH4+—N除率不是很高，在35%左右；當(dāng)反應(yīng)進行2 h后的去除率達(dá)到50%左右；當(dāng)反應(yīng)進行3 h后的去除率可以達(dá)到80%以上.實驗數(shù)據(jù)表明，在曝氣3 h后，NH4+—N的去除率可以達(dá)到80%以上.

2.3 正磷酸鹽去除效果

PO43-—P的質(zhì)量濃度和去除率隨反應(yīng)時間變化情況，如圖3所示.

圖3 PO43-—P的質(zhì)量濃度和去除率隨反應(yīng)時間變化情況

從圖3 可看出，當(dāng)模擬廢水進入反應(yīng)器之后，PO43-—P質(zhì)量濃度瞬間下降很多，這主要原因是模擬廢水進入系統(tǒng)瞬間被稀釋.隨后在有氧條件下，過量的聚磷菌從環(huán)境中吸收磷，使得PO43-—P一直處于下降趨勢.在曝氣1 h時，PO43-—P的去除率達(dá)到90%左右，處理效果極好；曝氣2 h，PO43-—P的去除率達(dá)到97%左右；當(dāng)曝氣達(dá)到3 h，PO43-—P的去除率接近99.5%，效果較好.

3 結(jié) 語

采用SBR法模擬乳制品廢水，在曝氣3 h時，COD的去除率接近98%，效果顯著；氨氮的去除率達(dá)到81%左右；磷酸鹽的去除率接近100%.

[1] 劉 寅, 杜 兵, 曹建平, 等. 乳制品廢水處理工藝選擇與工程設(shè)計[J]. 給水排水, 2011, 37(10): 61-64.

[2] 張鵬舉, 宋 森, 李 杰. 馴化活性污泥SBR工藝處理乳制品廢水研究[J]. 環(huán)境科學(xué)與管理, 2016, 41(4): 91-93.

[3] 李 彪, 左金龍, 劉志維, 等. 厭氧法-好氧法對豆奶廢水處理的效果影響[J]. 哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版, 2013, 29(4): 398-440.