乳制品綜合廢水處理技術(shù)

乳制品企業(yè)綜合性廢水中的污染物主要為乳蛋白(如酪蛋白、乳清蛋白等)、乳脂肪、乳糖和無機(jī)鹽類等，其中大部分物質(zhì)具有較好的生化性，其 B/C 比值通常在 0.5 以上。目前處理乳制品廢水多采用氣浮+好氧或水解酸化+好氧工藝，多存在處理流程長(zhǎng)、基建及運(yùn)行費(fèi)用過高或處理效果不穩(wěn)定等問題。本文提出的以 UASB—CASS 為主處理乳制品綜合廢水工藝是在普通厭氧+好氧生化基礎(chǔ)上改良而來的治理工藝，去掉了傳統(tǒng)的物化過程，改用厭氧技術(shù)，而后銜接改良型 SBR 工藝，一池多用，省去了人工加藥這一繁瑣環(huán)節(jié)，同時(shí)也減少了基建及運(yùn)行成本和污泥產(chǎn)出量。經(jīng)過陜西省某乳制品企業(yè)一年多的連續(xù)運(yùn)行，出水水質(zhì)良好，處理效果穩(wěn)定。

1 　污水水質(zhì)及處理工藝

1.1 　污水來源及組成

陜西省某乳制品企業(yè)是一家生產(chǎn)高品質(zhì)液態(tài)奶產(chǎn)品的乳飲品企業(yè)，其生產(chǎn)工藝過程中產(chǎn)生的廢水主要來源于容器、管道、設(shè)備加工面清洗所產(chǎn)生的高濃度生產(chǎn)廢水，生產(chǎn)車間與場(chǎng)地的清洗低濃度生產(chǎn)廢水，以及冷卻水。生產(chǎn)性廢水排放量為 1850t/d，生活性污水排放量為 200t/d。綜合性廢水經(jīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)(見表1)，出水水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-96)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 　工藝原理

根據(jù)乳制品廢水可生化性高的特點(diǎn)，采用厭氧 +好氧流程。在厭氧階段采用上流式厭氧污泥床(UASB)工藝，利用 UASB反應(yīng)器高微生物濃度、高容積負(fù)荷等特點(diǎn)，使經(jīng)過預(yù)處理的廢水中的大部分有機(jī)污染物在此階段被分解去除。

好氧系統(tǒng)采用循環(huán)式活性污泥法 (CASS) 工藝。CASS 工藝系統(tǒng)的前置裝置——生物選擇器正好符合UASB 厭氧系統(tǒng)出水的厭氧條件，在厭氧或缺氧條件下，生物選擇器抑制絲狀菌的過度增長(zhǎng)，防止產(chǎn)生污泥膨脹。通過控制曝氣強(qiáng)度以使反應(yīng)器中主體溶液處于好氧階段，最終完成降解有機(jī)物的過程，達(dá)到去除有機(jī)物的目的。在 CASS 工藝中，一池多用，能同時(shí)進(jìn)行有機(jī)物的降解、硝化/反硝化以及除磷過程，從而達(dá)到深度處理的效果。

1.3 　工藝流程

廢水經(jīng)集水井收集后，經(jīng)一級(jí)提升泵進(jìn)入調(diào)節(jié)酸化池。池中的廢水以淹沒出流方式進(jìn)入后端的吸水井，由二級(jí)提升泵送入 UASB 厭氧反應(yīng)池。出水由收水堰收集重力匯入 CASS 系統(tǒng)，依次通過生物選擇器、主反應(yīng)區(qū)，經(jīng)好氧微生物的降解作用，廢水中殘留的有機(jī)污染物進(jìn)一步去除。靜沉后的上清液在撇水器的作用下重力外排，所產(chǎn)生的剩余污泥則定期送入污泥濃縮池進(jìn)行處理(見圖1) 。

2 　主要構(gòu)筑物作用及技術(shù)參數(shù)

2.1 　預(yù)處理單元

預(yù)處理單元由集水井、一級(jí)提升泵、弧形水力篩、調(diào)節(jié)酸化池、吸水井和二級(jí)提升泵組成。在調(diào)節(jié)酸化池下部掛有生物填料，利用厭氧微生物作用實(shí)現(xiàn)廢水的預(yù)酸化水解，利于后續(xù) UASB 處理系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)有曝氣裝置，鼓風(fēng)機(jī)間歇通入空氣進(jìn)行水力攪拌，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)并防止固體顆粒沉淀。

2.1.1 　集水井

Φ=4.0m，H=6.0m，有效水深為 2.5m。一級(jí)提升泵 2 臺(tái) (1 用 1 備)，Q=150m3/h，H=10m，N=7.5kW。

2.1.2 　調(diào)節(jié)池

主體尺寸 19.0m×11.0m×5.3m，停留時(shí)間 t=8h，有效水深為 5.0m。下部生物填料高度 1.5m，數(shù)量280m3,填料支架底距池底 350mm。穿孔曝氣管 5 組，曝氣孔徑Φ=5mm，穿孔管距池底 300mm。二級(jí)提升泵 2 臺(tái)(1 用 1 備)，Q=125m3/h，H=12m，N=7.5kW，蒸氣加熱裝置 1 套。

2.2　 厭氧處理單元

由若干個(gè) UASB 反應(yīng)器組成，是整個(gè)廢水處理系統(tǒng)中去除污染物負(fù)荷最高的單元。預(yù)處理廢水自反應(yīng)器底部進(jìn)入，通過高濃度污泥床，污水中的有機(jī)物在此進(jìn)行厭氧分解，轉(zhuǎn)化為消化氣，由于消化氣的攪動(dòng)，使污水與厭氧微生物充分接觸。在反應(yīng)器頂部的三相分離器中，含有廢水、沼氣及顆粒污泥的混合液實(shí)現(xiàn)完成液、氣、固的分離。處理后的廢水通過出水堰匯流至后續(xù)處理單元，沼氣則通過管道收集后進(jìn)入沼氣處理系統(tǒng)，沉淀下來的污泥繼續(xù)留在反應(yīng)器中。UASB 總體尺寸 19.0×15.0×7.0m，分為尺寸相同的 4 格，并聯(lián)運(yùn)行，單池有效容積 460m3,COD 的容積負(fù)荷為 3.8kg/m3·d，反應(yīng)溫度 > 25 ℃,停留時(shí)間 t=14.7h，三相分離器 8 套，水封系統(tǒng) 1 套，環(huán)狀管網(wǎng)配水系統(tǒng) 4 套，燃燒火炬 1 套。

2.3 　好氧處理單元

好氧處理系統(tǒng)由幾個(gè)帶生物選擇器的反應(yīng)器組成，主要作用是進(jìn)一步降解厭氧系統(tǒng)出水中殘余的有機(jī)物，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放的目的。UASB 出水進(jìn)入 CASS處理系統(tǒng)。曝氣池池底采用膜片式微孔曝氣器，完成曝氣充氧的過程。CASS 系統(tǒng)按照“曝氣-非曝氣”階段不斷重復(fù)進(jìn)行以下四個(gè)階段：進(jìn)水/曝氣、沉淀、撇水、閑置階段。循環(huán)開始時(shí)，由于污水的進(jìn)入，使得池子內(nèi)部的水位由某一最低水位開始上漲 ;經(jīng)過一定時(shí)間的曝氣和混合后，系統(tǒng)停止曝氣以便使反應(yīng)器內(nèi)的活性污泥進(jìn)行絮凝沉淀，活性污泥將在靜止的環(huán)境中沉淀 ;當(dāng)沉淀階段完成后，撇水器將把池子上部的上清液排出系統(tǒng)，同時(shí)水位將降低到最初的深度。之后，系統(tǒng)將重復(fù)以上過程。

CASS 反應(yīng)池共分為尺寸相同的 2 格，并聯(lián)運(yùn)行，每格有效容積 950m3, 總尺寸 40.0×9.5×5.0m。BOD5 污泥負(fù)荷為 0.10kg/kg (MLSS) .d，污泥濃度為3 800mg/L，AOR=1 118 O2kg/d，SORT=2 013 O2kg/d，空氣量為 19.9Nm3/min。CASS 反應(yīng)池運(yùn)行周期為4h，進(jìn)水/曝氣2h，沉淀1h，撇水和閑置 1h。充氧采用微孔膜片曝氣器，排水采用機(jī)械式撇水器(型號(hào) MRD- 300-1.5)2 臺(tái)，進(jìn)水由兩個(gè)電動(dòng)蝶閥切換控制。污泥回流泵 2 臺(tái)，Q=30m3/h，H=4m，N=1.5kW。

2.4 　污泥處理單元

污泥處理系統(tǒng)由污泥濃縮池和污泥脫水系統(tǒng)組成。主要作用是脫除污泥中的部分水分，實(shí)現(xiàn)污泥減容的目的。同時(shí)也可根據(jù)需要將好氧系統(tǒng)產(chǎn)生的剩余污泥送回至系統(tǒng)的前段進(jìn)行污泥消化減容。好氧處理系統(tǒng)與 UASB 系統(tǒng)所產(chǎn)生的剩余污泥排入污泥濃縮池，再由污泥泵送入污泥調(diào)質(zhì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)后經(jīng)由氣動(dòng)污泥泵送入箱式壓濾機(jī)進(jìn)行脫水處理。脫水后呈餅狀的污泥外運(yùn)。

污泥貯槽 1 座，尺寸 7.0×2.5×2.0m，有效容積35m3,氣動(dòng)隔膜污泥泵 1 臺(tái)，流量 Q=0～20 m3/h，壓力 0.6MPa，進(jìn)水壓力 0.7 MPa。箱式壓濾機(jī)1 臺(tái)，過濾面積 30m2,功率 1.5kW。

2.5 　各工藝單元處理效果

各工藝單元主要污染物去除情況見表2。

3 　運(yùn)行測(cè)試結(jié)果

3.1 　調(diào)試運(yùn)行

本套工藝的主要調(diào)試工作是 UASB 厭氧污泥床顆粒污泥的馴化、培養(yǎng)和 CASS 循環(huán)式活性污泥的馴化、培養(yǎng)。生化法調(diào)試啟動(dòng)，接種污泥，隨后每日定量投配乳品廢水和生活污水,按設(shè)計(jì)負(fù)荷 1/4、2/4、3/4、4/4 四個(gè)負(fù)荷階段逐步提高運(yùn)行負(fù)荷。經(jīng)過約 80d左右的運(yùn)行，去除效果穩(wěn)定，進(jìn)入正式運(yùn)行階段。

3.2 　驗(yàn)收測(cè)試結(jié)果

考慮到企業(yè)遠(yuǎn)期生產(chǎn)線可能擴(kuò)建，設(shè)計(jì)日處理規(guī)模為 3 000t/d(生產(chǎn)廢水 2 800t/d，生活污水 200t/ d)。正常運(yùn)行出水穩(wěn)定后，經(jīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門連續(xù) 3d 的驗(yàn)收測(cè)試，其結(jié)果見表3。

4 　結(jié)論

1) 　采用本工藝技術(shù)路線，突出了兩類生化處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，具有運(yùn)行費(fèi)用低，污水處理費(fèi)用為 0.35 元/t左右(不含設(shè)備折舊)，厭氧階段和好氧階段幾乎無需人工操作，操作管理方便。

2) 　采用 UASB 工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的氣浮工藝處理乳制品廢水，可以大幅度地減輕好氧處理階段的負(fù)荷，無需加藥，減少了人工操作的復(fù)雜性，降低了處理設(shè)施的能耗和運(yùn)行成本。

3) 　CASS 工藝的每一個(gè)周期的不同階段均得到優(yōu)勢(shì)菌種的凈化作用，可以避免短路、異重流影響泥水分離效果，出水水質(zhì)優(yōu)于一般二沉池。

4) 　從實(shí)際運(yùn)行看，采用 UASB——CASS 處理工藝處理乳制品綜合廢水，處理效果穩(wěn)定，CODCr、BOD5、SS 去除率分別達(dá)到 96.4 %、98.8 %和 83 %，平均出水水質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)二級(jí)濃度限值。