乳制品生產廢水處理探討

黃慶飛 陳志宏 盧政旗

【摘 要】乳制品生產廢水主要含有機物、油脂和懸浮物等成分，適宜采用生物法處理。文章采用“ABR厭氧反應池+生物接觸氧化池”處理工藝，實際運行表明，該工藝處理效率高、運行費用低、操作管理簡便，廢水處理后達到《污水綜合排放標準》（GB8978—1996）中的一級標準的要求。

【關鍵詞】乳制品生產；廢水；廢水處理；達標

【中圖分類號】X792 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）06-0071-04

0 引言

乳制品生產廢水主要含有機物、油脂和懸浮物等成分，排放入水體后會很快降解，造成對環境的污染。以前對乳制品生產廢水的處理方法一般采用的是物化法（氣浮、混凝沉淀、吸附等），去除效果不好，運行費用高，管理不便，而采用單純的好氧生物處理法，其對有機物的去除效果雖然較好，但運行費用較高，經濟不合算。本工程選用“ABR厭氧反應池+生物接觸氧化池”處理工藝，處理效率高，運行費用低，操作管理非常簡便，廢水處理后達到《污水綜合排放標準》 （GB 8978—1996）中的一級標準的要求。

1 廢水來源、水質、水量及排放標準

1.1 廢水來源、水質、水量

本工程乳制品生產項目主要產品是酸牛奶、巴氏殺菌奶、調制奶和乳飲料等品種，在乳制品生產過程中排放的廢水主要包括以下幾個部分：預處理車間、殺菌車間和灌裝車間的設備、儲奶罐及物料管道清洗排放的廢水，包裝容器（玻璃瓶）的刷洗排放的廢水，以及車間內環境衛生的沖洗排放的廢水。污染物中的有機物、油脂、懸浮物等，可生化性很好，不含有毒有害物質，呈現乳白色，COD濃度在1 000～

1 500 mg/L范圍，屬中低濃度有機廢水，污水處理設施按最大處理能力400 m3/d設計，其廢水水質特性見表1。

1.2 處理要求及排放標準

根據本工程的實際情況，按照環保主管部門對項目環境影響報告批復的要求，廢水處理后必須達到《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）中的一級標準的要求[1]。排放標準見表2。

2 廢水處理工藝流程

2.1 工藝概述

本工藝流程設施主要包括沉砂井、應急事故池、調節池、隔油池、ABR厭氧反應池、生物接觸氧化池、豎流式沉淀池、污泥池、清水回用池、化學品調節罐等工序。

2.2 工藝流程簡述

工藝流程簡圖如圖1所示。

車間廢水由排水系統（含沉砂井）收集后進入格柵池，去除漂浮物、雜質；由泵提升進入六級隔油池，在隔油池內進行油水分離，去除大部分油污；隔油池出水自流進入調節池，在調節池內進行水質水量及pH的調節；經調節后的廢水由提升泵泵入ABR厭氧池，大部分有機物在厭氧菌的作用下降解；厭氧出水流入生物接觸氧化池，在曝氣條件下廢水中的有機污染物與好氧微生物充分接觸，廢水中絕大部分有機污染物被降解除去；出水經過豎流式沉淀池后排出上清液，一路經過標準排放口監測合格后達標外排；剩下一部分自流入回用清水池，用于廁所沖洗用水和鍋爐燃燒機冷卻用水。

定期清理格柵截留下的雜物、浮渣，傾倒至垃圾場。隔油池的油污也需定期清理。沉淀池污泥由于大部分回流，剩余污泥較少，半月排一次，排至污泥消化池進行濃縮消化，消化后經污泥泵到污泥干化場處理作為植物肥料。

3 工程設施

3.1 應急事故池

應急事故池用于應對突發事件，作為應急處理設施。當發生突發事件或者廢水處理設備維修停機時，生產廢水排入應急事故池臨時儲存。

3.2 格柵井

在集水井后設置格柵，攔截廢水中的吸管、瓶蓋等雜物，使后續處理構筑物能正常運行。

3.3 隔油池

隔油池共設有6級，每一級池的出水管口低于廢水水面，起到阻隔漂浮物的作用，通過隔油池去除大部分油脂和漂浮物。

3.4 調節池

調節池主要用于調節廢水pH值、平衡水質指標，為混合廢水提供約12 h的調節和預酸化時間，準確保證廢水進入ABR厭氧反應器所需要的pH條件。

3.5 ABR厭氧反應池

ABR厭氧折流板反應器（Anaerobic BaffLted Reactor簡稱ABR）工藝是由美國stanford大學的McCarty等人在總結了各種第二代厭氧反應器處理工藝特點性能的基礎上開發和研制的一種高效新型的厭氧污水生物處理技術。由于在反應器中使用一系列垂直安裝的折流板，將反應器分隔成串聯的幾個反應室，每個反應室都可以看作一個相對獨立的上流式污泥床系統（UpfLow SLudge Bed，USB）。首先，被處理的廢水在反應器內沿折流板作上下流動，依次通過每個反應室的污泥床，廢水中的有機基質通過與微生物接觸而得到去除。借助處理過程中反應器內產生的氣體使反應器內的微生物固體在折流板所形成的各個隔室內作上下膨脹和沉淀運動，而整個反應器內的水流則以較慢的速度作水平流動。水流繞折流板流動而使水流在反應器內的流經的總長度增加，再加之折流板的阻擋及污泥的沉降作用，生物固體被有效地截留在反應器內。因此，ABR反應器的水力流態更接近推流式。其次，由于折流板在反應器中形成各自獨立的隔室，每個隔室可以根據進入底物的不同而培養出與之相適應的微生物群落，從而使得厭氧反應產酸相和產甲烷相沿程得到了分離，使ABR反應器在整體性能上相當于一個兩相厭氧系統，實現了相的分離，兩大類厭氧菌群可以各自生長在最適宜的環境條件下，有利于充分發揮厭氧菌群的活性，提高了系統的處理效果和運行的穩定性。最后，ABR反應器可以將每個隔室產生的沼氣單獨排放，從而避免了厭氧過程不同階段產生的氣體相互混合，尤其是酸化過程中產生的H2可先行排放，利于產甲烷階段中丙酸、丁酸等中間代謝產物在較低的H2分壓下順利的轉化[2-3]。

ABR厭氧反應池是本污水處理工程中2個最關鍵的處理環節的第一關，運行是否正常直接影響后續流程的處理效果，并直接影響水質排放指標。因此，在工程建設時，我們采取了以下措施，保證系統的穩定可靠。

（1）設置串聯式六級隔室，每個隔室之間留有緩沖過道，使上一級隔室流入下一級隔室時以上流下進的折流方式流動，保持水流平穩，不會對生物膜造成沖擊。串聯式六級隔室，水流繞折流板流動而使水流在反應器內流經的總長度增加，一是增加了厭氧菌降解有機物的時間，二是多級隔室使不同的厭氧菌群可以得到最適宜各自生長的環境條件，有利于充分發揮厭氧菌群的活性，從而提高系統的處理效果和運行的穩定性。根據地形情況，反應池建成半埋地式，高出地面2 m。

（2）反應器內放置填料，增加生物反應膜面積。具體做法是在每一個隔室內綁掛夾有PP絲毛的填料繩，有機物和微生物在填料繩形成生物膜，大大增加生物反應膜的面積，使厭氧菌擁有更多的生長空間，有利于厭氧菌的繁殖，提高系統處理的效率和運行的穩定性。

3.6 生物接觸氧化池

生物接觸氧化法是一種介于活性污泥法與生物濾池之間的生物膜法工藝，兼具活性污泥法和生物膜法的優點，其特點是在池內設置填料，池底曝氣對污水進行充氧，并使池體內污水處于流動狀態，以保證污水與污水中的填料充分接觸。生物接觸氧化法凈化廢水的基本原理與一般生物膜法相同，就是以生物膜吸附廢水中的有機物，在有氧的條件下，有機物由微生物氧化分解，廢水得到凈化[4]。相比于傳統的活性污泥法及生物濾池法，它具有比表面積大、污泥濃度高、污泥齡長、氧利用率高、節省動力消耗、污泥產量少、運行費用低、設備易操作、易維修等工藝優點，在國內外得到廣泛的研究與應用[5]。在可生化條件下，不論應用于工業廢水還是養殖污水、生活污水的處理，都取得了良好的經濟效益。該工藝具有高效節能、占地面積小、耐沖擊負荷、運行管理方便等特點而被廣泛應用于各行各業的污水處理系統。

生物接觸氧化池是本污水處理工程中兩個最關鍵的處理環節的第二關，在這里氨/氮、亞硝酸、硝酸鹽、硫化氰等有害物質都將得到去除，對以后流程中水質的進一步處理將起到關鍵作用，并直接影響水質排放指標。

為保證系統穩定可靠，本工程采取以下優化措施。

（1）設置兩級生物接觸氧化池，兩級池前面都設置過道，水流以上流下進的折流方式進入氧化池，保持水流平穩，不會對生物膜造成沖擊，同時水流在氧化池內流經的總長度增加，使有機物氧化降解的時間增加，保證系統處理效果。

（2）氧化池內掛上夾有PP絲毛的填料繩。生物接觸氧化池內的生物膜是由菌膠團、絲狀菌、真菌、原生動物和后生動物組成的。在池內掛上填料繩，有利于菌膠團、絲狀菌、真菌、原生動物和后生動物在填料繩上形成生物膜。在活性污泥法中，絲狀菌常常是影響正常生物凈化作用的主要因素；而在生物接觸氧化池中，絲狀菌在填料空隙間呈立體結構，大大增加了生物相與廢水的接觸表面，對水質負荷變化有較大的適應性，從而提高凈化能力，并具有較大的抗沖擊性。

（3）配置2臺羅茨鼓風機交替使用，保證穩定給氧化池輸送空氣。輸送空氣有2個作用：一是提供足夠的氧氣滿足耗氧菌和原生動物及后生動物的生長繁殖需要。二是通過曝氣形成沖涮作用，使老化的生物膜脫落，促進新生物膜的生長。當生物膜生長至一定厚度后，填料壁的微生物會因缺氧而進行厭氧代謝，所產生的氣體及曝氣形成的沖刷作用會使這些老化的生物膜脫落，并促進新生物膜的生長。此時，脫落的生物膜將隨出水流出池外，通過沉淀池把脫落的生物膜污泥收集。

3.7 豎流式沉淀池

沉淀池設計為底部斜板漏斗的豎流式沉淀池。生物接觸氧化池出水進入沉淀池進水管，進水管固定在沉淀池中間，管口深入沉淀池底部，水從底部漏斗中間進入沉淀池，慢慢向四周由下向上以豎流的方式流動，在豎流的過程中懸浮物沉降到底部漏斗，澄清后的廢水通過沉淀池四周的集水槽流入清水池，沉降的污泥定時回流到生物接觸氧化池。

3.8 污泥濃縮池

沉淀池泵出的污泥大部分回流到生物接觸氧化池內，使氧化池內微生物菌保持平衡，剩余少部分污泥排入此池，在此集中沉淀濃縮后泵到污泥干化場。

3.9 清水池

沉淀池出水流入清水池，清水池作為清水回用的集水池，起到緩沖作用。

3.10 酸罐

本工程污水處理過程中需要投加的化學品是酸，按照來水情況，偏堿性的污水pH值要調節至中性，酸的消耗主要是鹽酸。

4 系統運行處理效果與分析

4.1 系統運行效果

系統設有專職人員操作維護，各級處理設施運行正常，監測結果見表3。

從監測結果看，廢水經過處理后，各項指標均達到排放標準的要求。

4.2 運行效果分析

為了更直觀地觀察結果，我們通過對最有代表性的COD指標的監測來分析系統的運行效果。

4.2.1 系統運行COD監測數據

系統運行COD監測數據見表4。

4.2.2 運行效果分析與探討

（1）從表中數據可以看出，在進水COD波動較大的情況下，系統能維持穩定地運行，調節池COD去除率為21%～46%，ABR池COD去除率為83%～90%，生物接觸氧化池COD去除率為63%～80%。

（2）進水COD波動較大的情況下，ABR厭氧池出水口COD都保持在98.8 mg/L以下，排放口COD保持在33.2 mg/L以下，完全符合排放標準。

（3）調節池COD去除率為21%～46%，表明調節池內也存在微生物降解作用，而且作用較為顯著，這可能是因為采用間歇式方式生產，每天一班，因此廢水在調節池中有24 h的停留時間，為微生物的繁殖生長提供了條件，如果能保持這樣的去除率，新的工程中可以考慮這個環節的降解作用，從而節約投資。

（4）ABR厭氧池COD去除率為83%～90%，其出水口COD值在73.2～98.8 mg/L，此指標已經提前達到了排放標準，處理效率高，其原因有2個方面：一是六級隔室的設置使得廢水的微生物降解時間充足，不同的厭氧菌群得到各自最適宜的生長條件；二是填料繩的使用增加了生物膜的表面積，厭氧菌群有充足的生長繁殖空間。因此，在新的過程中可以考慮盡量增加隔室的級數和填料的體積來提高處理效率。

（5）生物接觸氧化池COD去除率為63%～80%，達到了預期的處理效果。此環節的生物膜是一個動態的平衡，老化的生物膜不斷脫落，新的生物膜不斷生長，從而達到一個動態平衡，輸送空氣的流量和壓力的控制對處理效果起到非常重要的作用。

此外，各監測點的數據不是同步數據，即不是同一批廢水在各處理環節的值，而是系統各處理環節在同一時間的值，因此對運行效果的分析會產生一定的影響，但由于是從實際運行中取得的數據，還是有實際的意義。

4.3 經處理廢水的利用

經過處理的廢水各項指標都低于排放標準，現每天都有一部分用于廁所的沖洗用水和生物質鍋爐燃燒機的冷卻用水，效果較好。

4.4 運行費用及系統維護

廢水處理的直接費用主要是電費和調節pH用酸的費用，按目前每天一班實際生產負荷，處理廢水費用約1元/t，處理成本較低，配備一名專職人員，工作量不大，操作和管理都比較方便。

5 結語

（1）實際運行表明，本工程系統采用“ABR厭氧池+生物接觸氧化池”處理工藝，運行可靠，出水水質穩定，達到國家《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）中的一級標準的要求，為“美麗南寧·清潔水源”做出了貢獻。

（2）系統工藝處理效率高，處理成本低，操作和管理方便。

（3）處理后的廢水部分用于廁所沖洗用水和鍋爐燃燒機冷卻用水，達到節約用水的目的。

參 考 文 獻

[1]GB 8978—1996，污水綜合排放標準[S].

[2]徐金蘭，王志盈，李賀.厭氧折流版反應器（ABR）的工藝特征與處理性能[J].西安建筑科技大學學報：自然科學版，2002，134（4）：362-365.

[3]馬瓏玲，唐艷葵，張寒冰.折流式厭氧反應器的設計[J].廣西大學學報：自然科學版，2008，133（6）：378-380.

[4]陳漢輝，孫國勝.生物接觸氧化法處理微污染源水的研究進展與應用[J].環境污染治理技術與設備，2000（3）：55-60.

[5]姜瑞，于振波，李晶，等.生物接觸氧化法的研究現狀分析[J].環境科學與管理，2013，38（5）：61-63.

[責任編輯：鐘聲賢]