某乳制品企業(yè)生產廢水處理工程設計實例及分析

謝計平

（甘肅省生態(tài)環(huán)境科學設計研究院，甘肅 蘭州 730020）

目前，乳制品行業(yè)已是我國新興的且發(fā)展勢頭迅猛的行業(yè)之一。伴隨而來的是大量乳制品工業(yè)廢水的產生，這種廢水中含有大量的固體懸浮物（SS）、油類物質、高濃度有機物[1-3]，若未經處理或處理不當直接排入水體，勢必對生態(tài)環(huán)境產生極大危害。目前國內外對乳制品廢水的處理多采用生物處理技術[4]。乳品生產廢水生化性較好，污染物濃度值在1d內變化較大，這就要求污水處理設施具有較強的抗沖擊負荷能力[5]。本文對某乳制品企業(yè)生產廢水處理工程進行分析，有針對性地進行設計，以期為同類工程設計提供借鑒。

1 生產廢水概況

某乳制品企業(yè)位于甘肅省甘南藏族自治州，主要產品為干酪素等乳制品。該乳制品企業(yè)所排放的廢水中80%以上為生產過程中產生的廢水。主要來自生產工藝過程中產品加工、設備消毒清洗。廢水中含有大量的可溶解性有機物，主要污染物有COD、BOD、動物油、SS、酸性物質，屬于高濃度有機廢水，外觀呈乳白色。

2 生產廢水處理工藝的選擇

2.1 工藝選擇需考慮的主要因素

乳制品行業(yè)生產廢水水質較復雜，采用單一方法處理廢水往往達不到排放要求。廢水水質、水量不僅隨著季節(jié)有一定的變化，即使在同一天也會存在很大波動。另外，該企業(yè)地處青藏高原東部，平均海拔較高（3000m），常年氣溫低，且有凍融現(xiàn)象。考慮前述生產廢水水質特點，在選擇處理工藝時，應重點從廢水處理工藝穩(wěn)定性、節(jié)能環(huán)保、運行管理和達標排放等以下四個方面選擇：

（1）處理工藝要穩(wěn)定可靠，能夠耐沖擊負荷，并且適應高寒地區(qū);（2）運行管理簡單，日常費用低;（3）設備裝置節(jié)能環(huán)保;（4）達標排放，滿足《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級排放標準。

2.2 工藝流程及優(yōu)點

2.2.1 工藝流程簡介

該生產廢水B/C值為0.428，可生化性較好?？紤]廢水進水和出水水質情況，設計采用氣浮-EGSB-AO廢水處理工藝，該工藝包括廢水處理和污泥處理及處置兩部分，出水水質執(zhí)行《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級排放標準。廢水處理工藝流程如圖1所示。

圖1 廢水處理工藝流程

生產廢水經收集后進入格柵渠，格柵渠內設人工簡易粗格柵一道、細格柵一道，主要攔截污水中的大顆粒漂浮物，避免漂浮物對后續(xù)處理及管道設備堵塞，經格柵處理后的污水自流進入調節(jié)隔油池，調節(jié)池隔油處理后，由提升泵提升進入連續(xù)二級氣浮裝置。其出水自流進入中間水池，由提升泵提升進入升流式厭氧污泥膨脹床EGSB反應器，處理后的污水自流進入A/O池，A/O池生化反應完成后進入沉淀池，沉淀后污泥進入回流井，大部分回流到A段，剩余污泥泵入污泥濃縮池，濃縮后上清液進入中和水池，污泥進入污泥脫水機，壓縮后的濾液進入調節(jié)池，濾餅外運，沉淀池出水到清水池，經消毒后達標排放或部分回用于綠化。污水處理部分設施出現(xiàn)故障時，污水經調節(jié)池流入應急事故池。

2.2.2 工藝流程主要優(yōu)點

1）采用運行、出水穩(wěn)定、防腐性能良好的升流式厭氧污泥膨脹床EGSB反應器，對于低溫度高濃度的污水適應能力強，且能承受較大的有機負荷，符合當?shù)貧夂驙顩r；

2）考慮到廢水中乳清蛋白和多肽蛋白的存在，在厭氧及好氧處理中無法將其完全處理會導致出水COD升高，而該兩種蛋白在pH值為8～8.5時能快速聚合產生絮體，利用浮選的原理將其取去除。因此，采用連續(xù)二級氣浮，一級氣浮部分投加PAC和PAM，去除其他懸浮狀態(tài)物質，降低COD濃度，在一級氣浮出水底部加堿作為絮凝劑，調節(jié)pH至8～8.5之間，二級氣浮去除乳清蛋白及多肽蛋白，節(jié)省占地面積，為EGSB反應器創(chuàng)造更好的運行條件；

3）考慮到經濟成本，采用高濃度、高負荷的活性污泥運行工藝，能提高污染物去除率，節(jié)小池容，降低造價，且污泥池中的污泥通過濃縮脫水后泥餅外運，避免對環(huán)境造成二次污染；

4）本方案在處理過程中采用節(jié)能降噪設備，A/O池曝氣風機采用變頻控制好氧池的溶解氧濃度與風機轉速實現(xiàn)自動連鎖，隨著水量與有機物濃度的變化，風機轉速相應的變化，有效降低能耗，運行費用低，噪音小。

2.3 設計進、出水水質

根據(jù)企業(yè)提供的進水水量及水質參數(shù)，目前，設計廢水處理量為2000m3/d。生產廢水處理工程的工藝選擇與設計分析，目前，整個工藝運行穩(wěn)定，處理后出水水質達到 《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級排放標準后進入市政管網(wǎng)，見表1。

表1 設計進水水質

污水排放標準執(zhí)行 《污水處理綜合排放標準》 （GB8978-1996）中的一級排放標準規(guī)定。見表2。

表2 設計出水水質

3 污水處理工藝主要構筑物及參數(shù)

3.1 預處理構筑物

預處理主要包括粗格柵、細格柵、調節(jié)隔油池、加藥裝置、連續(xù)二級氣浮裝置和中間水池。

3.1.1 粗格柵、細格柵

設置簡易粗格柵一道，柵寬0.5m，柵隙20mm，格柵傾角60°。選用回轉式機械細格柵一道，柵寬0.5m，柵隙6mm，格柵傾角60°。粗格柵和細格柵的設計流量為85m3/h，功率為0.55kW，將粗、細格柵設置于格柵渠內，主要攔截污水中的大顆粒漂浮物，以確保管道設備等正常運行。

3.1.2 調節(jié)隔油池

調節(jié)隔油池有效容積500m3，鋼筋混凝土結構。設置WQ型污水提升泵2臺，功率7.5kW；QJB400/740-2.5型攪拌器2臺，功率2.5kW；浮油收集器1個，功率1.1kW。液位控制器2個，一用一備。

調節(jié)隔油池中配套兩臺提升泵，考慮到業(yè)主生產運行的不穩(wěn)定性及季節(jié)性因素的影響，提升泵由液位控制，高液位時提升泵運行，后續(xù)系統(tǒng)設備運行；低液位時提升泵停止運行，后續(xù)系統(tǒng)設備間歇運行，實現(xiàn)污水處理序批式進水。

3.1.3 加藥裝置

分別設置PAC、PAM和 NaoH加藥裝置各 1套，型號均為JY-Ⅰ，為碳鋼襯膠材質。該裝置全自動連續(xù)配置并投加藥物，從粉劑到配制好的溶液，整個過程均能達到全自動、安全、連續(xù)運行。

3.1.4 連續(xù)二級氣浮裝置

采用HQF-50型連續(xù)二級氣浮裝置2套，每套長6.0m，寬3.7m，高 2.0m，設計單臺流量50m3/h，水力停留時間控制在0.7h，最大氣壓為0.23kg/cm2，氣浮池濕重為36.80t。

3.1.5 中間水池

氣浮出水進入中間水池，為后續(xù)EGSB反應器提供進水條件。設計1座中間水池，鋼筋混凝土結構，有效容積為36m3，池中配套3臺提升泵，兩用一備，由液位控制器控制水泵的啟停。每臺提升泵的功率為7.5kW。

3.2 生物處理構筑物

生物處理構筑物主要包括EGSB反應器和A/O池。

3.2.1 EGSB反應器

設置兩套EGSB反應器，為并聯(lián)關系根據(jù)實際水量可單套運行。每套EGSB反應器直徑4.5m，高16m，由配水系統(tǒng)、反應區(qū)、三相分離器、沉淀區(qū)、出水系統(tǒng)、出水循環(huán)部分組成一個完整系統(tǒng)， 建筑材料為碳鋼加防腐涂層。

EGSB設計液體上升流速為6m/h，采用出水外循環(huán)方式，回流比控制在200%，設計容積負荷15.0kgCOD/m3d，管道循環(huán)泵3臺，兩用一備，功率7.5kW。運行控制溫度為：中溫厭氧反應的最適宜溫度范圍為 35～38°C，運行過程中的溫度波動≤2°C/d。pH：正常情況下進水pH值控制在6.5以上，出水6.8～7.2。

3.2.2 A/O池

設置一組生物處理池(合建），鋼筋混凝土結構。A池（缺氧池）容積425m3，溶解氧控制在0.2～0.4mg/L。A池采用新型彈性立體填料。這種填料具有不易堵塞、重量輕、比表面積大，處理效果穩(wěn)定等優(yōu)點，并且易于檢修和更換。

O池（好氧池）容積1190m3，氣水比為18:1左右，有效水深4m。好氧池采用EPDM橡膠膜微孔爆氣器，每個曝氣器服務面積0.5m2，氧的利用率為30%以上?？諝饬康湫椭禐?5±2Nm3／h·只。填料采用柱狀生物載體填料，該填料比表面積大，為一般生物填料的16～20倍(同單位體積)，因此池內保持較高的生物量，達到高速高效去除有機污染物的目的。配套2臺變頻控制曝氣風機，一用一備，每臺風機供氣量為26.15m3/min，功率為30kW。

3.3 污泥處置系統(tǒng)

污水處理過程中產生的污泥，除無機惰性物質外，還含有較多的有機物，有機物顆粒較細，含有病原菌和寄生蟲卵，易腐化發(fā)臭，若不經處理，直接排入自然環(huán)境中，將會造成二次污染，故必須進行污泥處理。

設置一座容積為90m3的污泥濃縮池，設計停留時間為1h。配置SDG1000型污泥脫水機1套；濃縮污泥進料螺桿泵2臺，一用一備，流量6m3/h，功率2.2kW。

4 工程運行效果及經濟環(huán)境效益

該日處理2000m3/d干酪素生產廢水處理項目于2017年5月份開始建設，2017年11月建設完畢，2018年5月開始運行調試，EGSB調試污泥接種的是污水處理廠的消化污泥，通過3～4個月的調試試運行，基本達到了穩(wěn)定運行狀態(tài)，出水水質滿足《污水處理綜合排放標準》（GB8978-1996）中的一級排放標準，降低了環(huán)境污染，取得了良好的環(huán)境效益，見表3。

表3 廢水監(jiān)測結果及處理效果

該項目總投資約890萬元，其中工程費用450.3萬元，工程建設其他費用為366.7萬元，預備費為73萬元。生產成本為3.12～4.05元/m3，平均經營成本為1.78元/m3。

5 結論與建議

1）運行結果表明，該企業(yè)乳制品廢水采用預處理+生物處理+深度處理的廢水處理工藝，處理效果可穩(wěn)定達到 《污水處理綜合排放標準》（GB8978-1996）中的一級排放標準；

2）EGSB采用出水回流技術,反應器內的液體具有較高的上升流速,且出水回流可稀釋硫酸鹽及其它有毒有害物質的濃度,污水與微生物之間可充分接觸,能承受較大的有機負荷,有效避免反應器內死角和短流的產生；

3）沼氣產生量不太穩(wěn)定，有時會出現(xiàn)因產生量少而未及時收集處置利用的現(xiàn)象。在以后的設計中，建議加強沼氣的回收處理利用，避免浪費和污染環(huán)境。