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乳制品綜合廢水處理技術

乳制品企業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、乳糖和無機鹽類等，其中大部分物質具有較好的生化性，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、基建及運行費用過高或處理效果不穩定等問題。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+好氧生化基礎上改良而來的治理工藝，去掉了傳統的物化過程，改用厭氧技術，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節，同時也減少了基建及運行成本和污泥產出量。經過陜西省某乳制品企業一年多的連續運行，出水水質良好，處理效果穩定。

1 　污水水質及處理工藝

1.1 　污水來源及組成

陜西省某乳制品企業是一家生產高品質液態奶產品的乳飲品企業，其生產工藝過程中產生的廢水主要來源于容器、管道、設備加工面清洗所產生的高濃度生產廢水，生產車間與場地的清洗低濃度生產廢水，以及冷卻水。生產性廢水排放量為 1850t/d，生活性污水排放量為 200t/d。綜合性廢水經當地環境監測站監測各項指標(見表1)，出水水質排放標準執行《污水綜合排放標準》(GB8978-96)二級標準。

1.2 　工藝原理

根據乳制品廢水可生化性高的特點，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反應器高微生物濃度、高容積負荷等特點，使經過預處理的廢水中的大部分有機污染物在此階段被分解去除。

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

1.3 　工藝流程

廢水經集水井收集后，經一級提升泵進入調節酸化池。池中的廢水以淹沒出流方式進入后端的吸水井，由二級提升泵送入 UASB 厭氧反應池。出水由收水堰收集重力匯入 CASS 系統，依次通過生物選擇器、主反應區，經好氧微生物的降解作用，廢水中殘留的有機污染物進一步去除。靜沉后的上清液在撇水器的作用下重力外排，所產生的剩余污泥則定期送入污泥濃縮池進行處理(見圖1) 。

2 　主要構筑物作用及技術參數

2.1 　預處理單元

預處理單元由集水井、一級提升泵、弧形水力篩、調節酸化池、吸水井和二級提升泵組成。在調節酸化池下部掛有生物填料，利用厭氧微生物作用實現廢水的預酸化水解，利于后續 UASB 處理系統的正常穩定運行。調節池內設有曝氣裝置，鼓風機間歇通入空氣進行水力攪拌，實現水質水量的調節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。一級提升泵 2 臺 (1 用 1 備)，Q=150m3/h，H=10m，N=7.5kW。

2.1.2 　調節池

主體尺寸 19.0m×11.0m×5.3m，停留時間 t=8h，有效水深為 5.0m。下部生物填料高度 1.5m，數量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。二級提升泵 2 臺(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 UASB 反應器組成，是整個廢水處理系統中去除污染物負荷最高的單元。預處理廢水自反應器底部進入，通過高濃度污泥床，污水中的有機物在此進行厭氧分解，轉化為消化氣，由于消化氣的攪動，使污水與厭氧微生物充分接觸。在反應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現完成液、氣、固的分離。處理后的廢水通過出水堰匯流至后續處理單元，沼氣則通過管道收集后進入沼氣處理系統，沉淀下來的污泥繼續留在反應器中。UASB 總體尺寸 19.0×15.0×7.0m，分為尺寸相同的 4 格，并聯運行，單池有效容積 460m3,COD 的容積負荷為 3.8kg/m3·d，反應溫度 > 25 ℃,停留時間 t=14.7h，三相分離器 8 套，水封系統 1 套，環狀管網配水系統 4 套，燃燒火炬 1 套。

2.3 　好氧處理單元

好氧處理系統由幾個帶生物選擇器的反應器組成，主要作用是進一步降解厭氧系統出水中殘余的有機物，實現達標排放的目的。UASB 出水進入 CASS處理系統。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 系統按照“曝氣-非曝氣”階段不斷重復進行以下四個階段：進水/曝氣、沉淀、撇水、閑置階段。循環開始時，由于污水的進入，使得池子內部的水位由某一最低水位開始上漲 ;經過一定時間的曝氣和混合后，系統停止曝氣以便使反應器內的活性污泥進行絮凝沉淀，活性污泥將在靜止的環境中沉淀 ;當沉淀階段完成后，撇水器將把池子上部的上清液排出系統，同時水位將降低到最初的深度。之后，系統將重復以上過程。

CASS 反應池共分為尺寸相同的 2 格，并聯運行，每格有效容積 950m3, 總尺寸 40.0×9.5×5.0m。BOD5 污泥負荷為 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 反應池運行周期為4h，進水/曝氣2h，沉淀1h，撇水和閑置 1h。充氧采用微孔膜片曝氣器，排水采用機械式撇水器(型號 MRD- 300-1.5)2 臺，進水由兩個電動蝶閥切換控制。污泥回流泵 2 臺，Q=30m3/h，H=4m，N=1.5kW。

2.4 　污泥處理單元

污泥處理系統由污泥濃縮池和污泥脫水系統組成。主要作用是脫除污泥中的部分水分，實現污泥減容的目的。同時也可根據需要將好氧系統產生的剩余污泥送回至系統的前段進行污泥消化減容。好氧處理系統與 UASB 系統所產生的剩余污泥排入污泥濃縮池，再由污泥泵送入污泥調質系統進行調質后經由氣動污泥泵送入箱式壓濾機進行脫水處理。脫水后呈餅狀的污泥外運。

污泥貯槽 1 座，尺寸 7.0×2.5×2.0m，有效容積35m3,氣動隔膜污泥泵 1 臺，流量 Q=0～20 m3/h，壓力 0.6MPa，進水壓力 0.7 MPa。箱式壓濾機1 臺，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 　運行測試結果

3.1 　調試運行

本套工藝的主要調試工作是 UASB 厭氧污泥床顆粒污泥的馴化、培養和 CASS 循環式活性污泥的馴化、培養。生化法調試啟動，接種污泥，隨后每日定量投配乳品廢水和生活污水,按設計負荷 1/4、2/4、3/4、4/4 四個負荷階段逐步提高運行負荷。經過約 80d左右的運行，去除效果穩定，進入正式運行階段。

3.2 　驗收測試結果

考慮到企業遠期生產線可能擴建，設計日處理規模為 3 000t/d(生產廢水 2 800t/d，生活污水 200t/ d)。正常運行出水穩定后，經當地環保部門連續 3d 的驗收測試，其結果見表3。

4 　結論

1) 　采用本工藝技術路線，突出了兩類生化處理技術的優勢，具有運行費用低，污水處理費用為 0.35 元/t左右(不含設備折舊)，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 工藝代替傳統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荷，無需加藥，減少了人工操作的復雜性，降低了處理設施的能耗和運行成本。

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

4) 　從實際運行看，采用 UASB——CASS 處理工藝處理乳制品綜合廢水，處理效果穩定，CODCr、BOD5、SS 去除率分別達到 96.4 %、98.8 %和 83 %，平均出水水質遠遠低于《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)二級濃度限值。