乳業(yè)廢水脫磷效率提升實踐

雷成軍，楊瑞仙，馬五一，叢 飛，袁光文

1 新希望乳業(yè)股份有限公司，四川成都 610000

2 云南碧溪環(huán)保科技有限公司，云南昆明 650214

3 寧夏夏進(jìn)乳業(yè)集團(tuán)有限公司，寧夏吳忠 751100

4 安徽白帝乳業(yè)有限公司，安徽合肥 231600

0 引言

廢牛奶（清洗管路和設(shè)備）是乳業(yè)廢水的主要來源之一，牛奶中每100 mL通常含有總磷約90 mg，因此乳業(yè)廢水含磷偏高。乳業(yè)廢水在處理過程中通常需要進(jìn)行化學(xué)脫磷才能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。目前通常利用氣浮機(jī)或絮凝沉淀池進(jìn)行化學(xué)脫磷劑的投加，脫磷藥劑與污水充分混合后，可使磷酸根與脫磷藥劑形成難溶于水的磷酸鹽凝固沉淀物，達(dá)到減少廢水中磷含量的目的。

在脫磷過程中，大量容積性的磷酸根不但可以形成難溶于水的絮凝物，同時廢水中的大量可溶解性固體及細(xì)小懸浮物絮凝也可以沉淀析出，因此污泥產(chǎn)生量較大。污泥通過污泥濃縮池收集濃縮后，利用壓泥機(jī)壓榨去除，但存在污泥產(chǎn)量大、藥劑使用量高、勞動強(qiáng)度大、運(yùn)行費(fèi)用高以及藥劑反應(yīng)時間短、混合不充分，藥劑利用率低、脫磷效果不穩(wěn)定等問題。

因此尋找到一個降低脫磷藥劑量及污泥產(chǎn)生量，提升脫磷運(yùn)行穩(wěn)定性的方法，在乳業(yè)廢水脫磷控制中具有非常必重要的現(xiàn)實意義。

1 化學(xué)脫磷原理

1.1 鋁-磷酸鹽凝聚法

在采用鋁-磷酸鹽凝聚法進(jìn)行脫磷時，一般都會用到PAC（聚合氯化鋁）[Al2（OH）nCl6-n]（n為1-5）]或Al2（SO4）318H2O4，而三價鋁作為一種生物惰性金屬，有利于沉淀物的形成，且在形成AlPO4沉淀物的同時會伴隨著大量Al（OH）3絮體的生成[2]。

1.2 鐵-磷酸鹽凝聚法

在采用鐵-磷酸鹽凝聚法進(jìn)行脫磷時，一般都會使用3 種材料：FeClSO4、FeCl3、Fe2（SO4）3。當(dāng)磷酸鹽和三價鐵進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時，會得到難溶的磷酸鐵[1]。

鋁鹽除磷的原理一般認(rèn)為是當(dāng)鋁鹽分散于水體時，一方面Al3+與PO3-反應(yīng)，形成AlPO4沉淀物。另一方面，Al3+首先水解生成單核絡(luò)合物Al（OH）2+及AlO-2等，單核絡(luò)合物通過碰撞進(jìn)一步縮合，進(jìn)而形成一系列多核絡(luò)合物Aln（OH）m（3n－m）＋（n＞1，m≤3n），這些鋁的多核絡(luò)合物往往具有較高的正電荷和比表面積，能迅速吸附水體中帶負(fù)電荷的雜質(zhì)，中和膠體電荷，促進(jìn)膠體和懸浮物等的快速脫磷、凝聚和沉淀，進(jìn)一步減少水中的懸浮物，表現(xiàn)出良好的除磷效果[3]。

2 牧場實際情況

某乳業(yè)公司使用混凝沉淀池進(jìn)行脫磷。

具體步驟：二沉池排水進(jìn)入混合池，混合池安裝機(jī)械攪拌；利用計量泵投加約10%含量的PAC溶液到混合池，與二沉池排水進(jìn)行混合反應(yīng)后自流到協(xié)管沉淀池沉淀；上清液排放，沉淀污泥（脫磷污泥）排入污泥濃縮池壓榨脫水處置。

在實際運(yùn)行過程中，具有污泥量較多、藥劑消耗大、排放總磷不穩(wěn)定的問題。

3 解決方法

（1）聚合氯化鋁水解生產(chǎn)微溶氫氧化鋁沉淀，與PO3-反應(yīng)需要充分的混合及充足的反應(yīng)時間[4]。脫磷污泥中還有大量的氫氧化鋁Al（OH）3沒有被利用。

（2）在好氧池二次基質(zhì)過多影響排放時，實踐中在曝氣過程也會通過投加混凝劑（PAC或PAM）達(dá)到去除二次基質(zhì)的效果，說明好氧池是可以適當(dāng)投加混凝劑的。而PAC本身就是良好的混凝劑，是可以適當(dāng)投加到好氧池的。

（3）針對以上情況，通過好氧池進(jìn)水口回流脫磷污泥[含有大量的氫氧化鋁Al（OH）3]進(jìn)行再次利用，提升脫磷藥劑PAC的利用率，對減少藥劑消耗具有一定的可行性。

（4）決定將斜板沉淀池脫磷污泥管道增加旁通進(jìn)入好氧池進(jìn)水口；好氧池污泥增加再排放到污泥濃縮池進(jìn)行壓榨處理；運(yùn)行1個月后將藥劑量減半，每日檢測排放口總磷數(shù)據(jù)。

（5）總磷含量：鉬氨酸分光光度法；污水流量：漩渦流量計。

4 結(jié)果與討論

表1是3個月的數(shù)據(jù)對比表。從表1可以看出，在水量變化不顯著的情況下，通過脫磷污泥回好氧池，不改變藥劑投加量的情況下，出水總磷由1月均值3.27 mg/L下降到2月均值1.17 mg/L，效果非常顯著；同時在第3個月藥劑量減半的情況下，排水均值也能夠達(dá)到1.66 mg/L。

表1 3個月的數(shù)據(jù)對比

第1個月污泥壓榨總量為168 噸，第2個月污泥壓榨總量為113 噸，第3個月污泥壓榨總量為64 噸；從第1個月到第3個月，污泥總量下降61.90%，污泥減少效果顯著。原因是添加了絮凝劑導(dǎo)致好氧池污泥量（生物量）大幅增加，好氧池保持了較高的污泥濃度。脫磷污泥在好氧系統(tǒng)進(jìn)一步分解減少，使得整個污水系統(tǒng)的污泥量顯著減少。

第1個月出水總氮在15~30mg/L之間，均值為21.47 mg/L；第2個月總氮在10~25 mg/L之間，均值為15.53 mg/L；第3個月總氮在8~19 mg/L之間，均值為12.38 mg/L，第1個月到第3個月總氮下降幅度為42.34%，非常顯著。以上數(shù)據(jù)說明好氧污泥量的增加對總氮的去除具有顯著的促進(jìn)作用。原因分析是因為好氧池投加了大量的絮凝劑，使得好氧池生物量大幅度增加，因此好氧池氧氣利用率得到大幅度提升。同時在反硝化脫氮的過程中，因為生物量大幅度增加，相同條件下脫氮效率與生物量呈正相關(guān)。而因為生物量大幅度增加，脫氮效率也大幅度增加，總氮下降顯著[5]。

第1個月二沉池排水COD均值為43.89 mg/L，第2個月為22.37 mg/L，第3個月為26.58 mg/L，說明脫磷污泥進(jìn)好氧系統(tǒng)排水COD的下降有顯著的促進(jìn)作用。原因是廢水中有大量的可溶性有機(jī)物，通過絮凝劑混凝后從水體中析出（成為污泥），導(dǎo)致二沉池出水非常清澈。廢水中含有的可溶性有機(jī)物大量減少，因此二沉池出水COD也顯著降低。

在水量變化不顯著的情況下，通過脫磷污泥回好氧池，不改變藥劑投加量的情況下，出水總磷由第1個月均值3.27 mg/L下降到第2個月均值1.17 mg/L，效果非常顯著；同時在第3個月藥劑量減半的情況下，排水均值也能夠達(dá)到1.66 mg/L。原因是脫磷污泥中含有的大量Al（OH）2+及AlO2-等在曝氣過程中與廢水進(jìn)行充分且長時間的混合接觸反應(yīng)，大幅度提升了Al（OH）2+及AlO2-等利用率（也就是大幅度提升了PAC的利用率）。

4 結(jié)語

脫磷污泥回好氧系統(tǒng)，不影響好氧池生化系統(tǒng)的正常運(yùn)行。絮凝作用促進(jìn)污水的沉降性的同時有利于污泥濃度的增加，對排水氨氮總氮及COD等的去除同時具有顯著的促進(jìn)作用。

脫磷污泥回流好氧系統(tǒng)對藥劑的利用率及污泥的減量化也具有顯著的促進(jìn)作用，降低了藥劑的使用量及污泥的處置量，顯著降低了污水處理的運(yùn)行費(fèi)用。

脫磷污泥回流好氧系統(tǒng)因為對污泥中殘留的Al（OH）2+及AlO2-再次利用，同時提升了反應(yīng)時間及反應(yīng)（混合）強(qiáng)度，對總磷排放的穩(wěn)定性進(jìn)一步提升，因此在脫磷藥劑減半的條件下排放指標(biāo)還顯著下降，有力地保障了總磷的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

脫磷污泥回流好氧系統(tǒng)不影響好氧系統(tǒng)的運(yùn)行，反而對排放指標(biāo)有顯著下降，同時顯著降低藥劑用量及污泥產(chǎn)生和處置量，在乳業(yè)廢水脫磷處理中易于操作且顯著降低污水處理費(fèi)用，值得借鑒推廣。