乳業(yè)污水處理工藝研究

李華東，于振國(guó)

（伊犁哈薩克自治州環(huán)境應(yīng)急保障中心，新疆 伊寧 835000）

乳品加工中產(chǎn)生的廢水會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大污染，新疆伊犁地區(qū)作為乳業(yè)制品的生產(chǎn)、加工基地，因此對(duì)乳品加工廢水處理非常必要。污水的生物處理技術(shù)根據(jù)微生物是否需氧分為厭氧生物處理技術(shù)和好氧生物處理技術(shù)[1-2]?，F(xiàn)代廢水處理技術(shù)，按作用原理可分為物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物法四大類。目前在乳品廢水處理中一般不使用單一的處理方法，主要方法為物理化學(xué)和生物化學(xué)相結(jié)合的處理方法。國(guó)內(nèi)外應(yīng)用比較主流的處理工藝有4 種，包括單獨(dú)好氧處理方法、氣浮+好氧處理方法、水解酸化+好氧處理方法和厭氧+好氧處理。

1 乳業(yè)廢水的特性

乳品廠在乳制品的加工過(guò)程中會(huì)不可避免地產(chǎn)生廢水，主要是生產(chǎn)設(shè)備的清洗水、冷卻水、沖洗水和產(chǎn)品加工廢水，其中含有少量酸堿液及奶成分，乳業(yè)生產(chǎn)廢水有機(jī)物含量高，乳蛋白、乳脂等形式的存在使得其廢水具有高有機(jī)物濃度的特點(diǎn)[3]。如果該廢水直接排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成不利的影響。

2 乳業(yè)廢水的處理工藝選擇

乳品加工廢水中主要物質(zhì)含有蛋白質(zhì)、乳糖、脂肪、碳水化合物、洗滌劑等。國(guó)內(nèi)外對(duì)其處置多以生物處理技術(shù)為主，并且用其他方式進(jìn)行輔助[4]。如果廢水直接采用好氧生物處理，由于污水中還含有難以好氧生物降解的高分子有機(jī)物，僅采用厭氧生物處理方法還是不能做到完全達(dá)標(biāo)排放。厭氧+好氧處理工藝適用于處理中、高濃度有機(jī)廢水[5]。因此采用“厭氧＋好氧”的生物處理方法不僅能做到出水完全達(dá)標(biāo)排放，而且運(yùn)行費(fèi)用大為減少。

2.1 厭氧處理工藝選擇

厭氧法按不同的分類方法可分成多種類型，按照厭氧反應(yīng)深入的階段可分為水解酸化池和完全厭氧池，針對(duì)本工程廢水特性，將厭氧反應(yīng)控制在水解酸化階段，即有利于有機(jī)污染物的降解，又有利于污染物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和降效。

升流式厭氧污泥床（UASB），是一種通過(guò)微生物懸浮生長(zhǎng)的厭氧反應(yīng)器，適用于高濃度有機(jī)廢水，是目前應(yīng)用廣泛的厭氧反應(yīng)器之一。在食品工業(yè)、化工、造紙工業(yè)廢水中有許多成功的UASB。通常在反應(yīng)器下部污泥床濃度比較高，而污泥床的上部懸浮污泥層濃度比較低，工業(yè)處理上往往把污泥床和懸浮污泥層稱為反應(yīng)區(qū)。通常反應(yīng)區(qū)上設(shè)置有氣、液、固三相分離器裝置，依靠產(chǎn)生甲烷氣體進(jìn)行攪拌傳質(zhì)，屬深度厭氧反應(yīng)器，不適合具有生物毒性的廢水處理，通常在設(shè)計(jì)上也比較繁瑣。

厭氧生物濾池內(nèi)部裝填有微生物載體(即濾料)的厭氧生物反應(yīng)器，厭氧微生物部分附著生長(zhǎng)在濾料上，形成厭氧生物膜，部分在濾料空隙間懸浮生長(zhǎng)。當(dāng)污水進(jìn)入?yún)捬鯙V池時(shí)，使得填料層與微生物接觸后進(jìn)而分解。當(dāng)污水中的懸浮固體濃度較高時(shí)，容易發(fā)生短流和堵塞。

水解酸化池是針對(duì)此類廢水較為理想的工藝類型，生物降解能否取得理想的效果通常主要決定因素是其生物污泥的濃度和布水效果。最為重要的一點(diǎn)就是，在處理過(guò)程中，務(wù)必確保水解酸化池里要有一定數(shù)量的生物污泥，同時(shí)要滿足池里的污泥和水要得到充分的混合，這樣水中的污染物被這部分污泥吸附、分解，從而達(dá)到轉(zhuǎn)化、降效的目的。因此，若污泥數(shù)量無(wú)法達(dá)到預(yù)期的濃度，致使布水不夠均勻，泥水的混合效果會(huì)很差，污染物質(zhì)也會(huì)得不到充分的稀釋和轉(zhuǎn)化，水解酸化的處理效果將會(huì)受到抑制。在處理過(guò)程中，會(huì)有不少水解酸化工藝往往達(dá)不到要求，原因就在于水解酸化池的污泥濃度不夠高，同時(shí)布水效果較差、污染物得不到有效稀釋，微生物受到污染物的沖擊，活性降低。因此決定水解酸化功效的好壞的決定因素往往是布水是否均勻以及水解酸化池內(nèi)污泥濃度的高低程度。

脈沖布水和潛水?dāng)嚢枋撬馑峄貎煞N主要的布水方式，無(wú)論是從確保水解酸化池處理效果方面，還是從運(yùn)行成本上進(jìn)行核算，選擇脈沖布水是最為理想的方式，故本方案推薦使用脈沖布水作為水解酸化池的布水方式。

2.2 好氧處理工藝選擇

常采用的好氧生物處理方法有活性污泥法、生物接觸氧化法、SBR 法等?；钚晕勰喾ㄌ幚硇矢撸珜?duì)操作人員的技術(shù)管理水平要求較高，要求經(jīng)常監(jiān)測(cè)污水裝置的運(yùn)行情況，否則會(huì)因出現(xiàn)污泥膨脹從而導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，使設(shè)施重新調(diào)試；SBR 法是指序批性活性污泥法，適用于建設(shè)規(guī)模Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類的污水處理廠和中小型廢水處理站，適合于間歇排放工業(yè)廢水的處理。SBR 以脫氮為主要目標(biāo)時(shí)，應(yīng)選用底污泥負(fù)荷、低沖水比；以除磷為主要目標(biāo)時(shí)，選用高污泥負(fù)荷、高沖水比。此外，SBR 法具有適應(yīng)性強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定、處理效果好、自控運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)，但是它也具有池容利用率不高、對(duì)工人的要求高、設(shè)備故障率高等缺點(diǎn)；接觸氧化法屬膜法處理工藝，在池中掛了生物填料，給微生物提供了良好的生存環(huán)境，從而使池容相對(duì)比較小，除此之外它具有管理要求較低，不需污泥回流，運(yùn)行費(fèi)用低，不產(chǎn)生污泥膨脹，耐沖擊負(fù)荷，運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)。綜上所述，本方案采用“脈沖水解+接觸氧化”的處理工藝。

2.3 工藝設(shè)計(jì)

2.3.1 基本參數(shù)

為了實(shí)現(xiàn)處理系統(tǒng)的效果，確保改擴(kuò)建后出水可達(dá)標(biāo)排放，工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)處理量1 400 m3/d，因此，本設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)流量為70 m3/h（安全系數(shù)取1.2），24 h 運(yùn)行，進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)如表1 和表2 所示。

表1 進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)

表2 出水水質(zhì)指標(biāo)

2.3.2 工藝流程圖（圖1）

排入污水處理系統(tǒng)的污水首先經(jīng)格柵除去大顆粒雜物后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池中設(shè)預(yù)曝氣系統(tǒng)，避免懸浮物沉降和產(chǎn)生酸化現(xiàn)象。經(jīng)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水質(zhì)水量后由污水提升泵抽至水解酸化池。水解酸化池中在微生物的降解下大分子有機(jī)物降解為小分子有機(jī)物并去除部分蛋白質(zhì)和脂類。水解酸化池出水進(jìn)入接觸氧化池，接觸氧化池掛滿彈性填料，在充氧曝氣和生物膜的共同作用下將有機(jī)物降解為水和二氧化碳，這時(shí)污水得到凈化，出水經(jīng)沉淀池泥水分離后進(jìn)行最終外排。將二沉池沉淀下來(lái)的污泥排入污泥濃縮池，經(jīng)過(guò)污泥池消化后的污泥再用帶式壓濾機(jī)壓實(shí)成泥餅，外運(yùn)處置。

2.3.3 工藝運(yùn)行效果預(yù)測(cè)（見(jiàn)表3）

表3 工藝運(yùn)行效果預(yù)測(cè)

3 結(jié)論

乳業(yè)廢水采用“厭氧＋好氧”的生物處理方法不僅能做到出水完全達(dá)標(biāo)排放，而且運(yùn)行費(fèi)用大為減少，工藝能發(fā)揮厭氧微生物抗沖擊負(fù)荷能力并提高污水的可生化性，處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)較好，且污染物排放的主要檢測(cè)指標(biāo)COD、BOD5、SS、NH3-N、pH均符合排放標(biāo)準(zhǔn)要求指標(biāo)。但隨著乳業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，出水污染物的濃度較低，如何能有效回用廢水、減少?gòu)U水排放量是今后關(guān)注的重點(diǎn)。