乳制品綜合廢水處理技術
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(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，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)，同時也減少了基建及運行成本和污泥產(chǎn)出量。經(jīng)過陜西省某乳制品企業(yè)一年多的連續(xù)運行，出水水質良好，處理效果穩(wěn)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(yè)是一家生產(chǎn)高品質液態(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?shù)丨h(huán)境監(jiān)測站監(jiān)測各項指標(見表1)，出水水質排放標準執(zhí)行《污水綜合排放標準》(GB8978-96)二級標準。
1.2工藝原理
根據(jù)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(jīng)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(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，防止產(chǎn)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(jīng)集水井收集后，經(jīng)一級提升泵進入調節(jié)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(tǒng)，依次通過生物選擇器、主反應區(qū)，經(jīng)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(chǎn)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(shù)
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(jié)酸化池、吸水井和二級提升泵組成。在調節(jié)酸化池下部掛有生物填料，利用厭氧微生物作用實現(xiàn)廢水的預酸化水解，利于后續(xù)UASB處理系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行。調節(jié)池內(nèi)設有曝氣裝置，鼓風機間歇通入空氣進行水力攪拌，實現(xiàn)水質水量的調節(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。一級提升泵2臺(1用1備)，Q=150m3/h，H=10m，N=7.5kW。
2.1.2調節(jié)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(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(tǒng)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(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入沼氣處理系統(tǒng)，沉淀下來的污泥繼續(xù)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(lián)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(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(tǒng)出水中殘余的有機物，實現(xiàn)達標排放的目的。UASB出水進入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”階段不斷重復進行以下四個階段：進水/曝氣、沉淀、撇水、閑置階段。循環(huán)開始時，由于污水的進入，使得池子內(nèi)部的水位由某一最低水位開始上漲;經(jīng)過一定時間的曝氣和混合后，系統(tǒng)停止曝氣以便使反應器內(nèi)的活性污泥進行絮凝沉淀，活性污泥將在靜止的環(huán)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(tǒng)，同時水位將降低到最初的深度。之后，系統(tǒng)將重復以上過程。
CASS反應池共分為尺寸相同的2格，并聯(lián)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3800mg/L，AOR=1118O2kg/d，SORT=2013O2kg/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(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，實現(xiàn)污泥減容的目的。同時也可根據(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質系統(tǒng)進行調質后經(jīng)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=0～20m3/h，壓力0.6MPa，進水壓力0.7MPa。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(yǎng)和CASS循環(huán)式活性污泥的馴化、培養(yǎng)。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(jīng)過約80d左右的運行，去除效果穩(wěn)定，進入正式運行階段。
3.2驗收測試結果
考慮到企業(yè)遠期生產(chǎn)線可能擴建，設計日處理規(guī)模為3000t/d(生產(chǎn)廢水2800t/d，生活污水200t/d)。正常運行出水穩(wěn)定后，經(jīng)當?shù)丨h(huán)保部門連續(xù)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(yōu)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?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(yōu)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(yōu)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(wěn)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。
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