乳業污水處理工藝研究

李華東，于振國

（伊犁哈薩克自治州環境應急保障中心，新疆 伊寧 835000）

乳品加工中產生的廢水會對環境造成很大污染，新疆伊犁地區作為乳業制品的生產、加工基地，因此對乳品加工廢水處理非常必要。污水的生物處理技術根據微生物是否需氧分為厭氧生物處理技術和好氧生物處理技術[1-2]。現代廢水處理技術，按作用原理可分為物理法、化學法、物理化學法和生物法四大類。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和生物化學相結合的處理方法。國內外應用比較主流的處理工藝有4 種，包括單獨好氧處理方法、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 乳業廢水的特性

乳品廠在乳制品的加工過程中會不可避免地產生廢水，主要是生產設備的清洗水、冷卻水、沖洗水和產品加工廢水，其中含有少量酸堿液及奶成分，乳業生產廢水有機物含量高，乳蛋白、乳脂等形式的存在使得其廢水具有高有機物濃度的特點[3]。如果該廢水直接排放會對環境造成不利的影響。

2 乳業廢水的處理工藝選擇

乳品加工廢水中主要物質含有蛋白質、乳糖、脂肪、碳水化合物、洗滌劑等。國內外對其處置多以生物處理技術為主，并且用其他方式進行輔助[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物，僅采用厭氧生物處理方法還是不能做到完全達標排放。厭氧+好氧處理工藝適用于處理中、高濃度有機廢水[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標排放，而且運行費用大為減少。

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，按照厭氧反應深入的階段可分為水解酸化池和完全厭氧池，針對本工程廢水特性，將厭氧反應控制在水解酸化階段，即有利于有機污染物的降解，又有利于污染物質的轉化和降效。

升流式厭氧污泥床（UASB），是一種通過微生物懸浮生長的厭氧反應器，適用于高濃度有機廢水，是目前應用廣泛的厭氧反應器之一。在食品工業、化工、造紙工業廢水中有許多成功的UASB。通常在反應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，工業處理上往往把污泥床和懸浮污泥層稱為反應區。通常反應區上設置有氣、液、固三相分離器裝置，依靠產生甲烷氣體進行攪拌傳質，屬深度厭氧反應器，不適合具有生物毒性的廢水處理，通常在設計上也比較繁瑣。

厭氧生物濾池內部裝填有微生物載體(即濾料)的厭氧生物反應器，厭氧微生物部分附著生長在濾料上，形成厭氧生物膜，部分在濾料空隙間懸浮生長。當污水進入厭氧濾池時，使得填料層與微生物接觸后進而分解。當污水中的懸浮固體濃度較高時，容易發生短流和堵塞。

水解酸化池是針對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。最為重要的一點就是，在處理過程中，務必確保水解酸化池里要有一定數量的生物污泥，同時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，從而達到轉化、降效的目的。因此，若污泥數量無法達到預期的濃度，致使布水不夠均勻，泥水的混合效果會很差，污染物質也會得不到充分的稀釋和轉化，水解酸化的處理效果將會受到抑制。在處理過程中，會有不少水解酸化工藝往往達不到要求，原因就在于水解酸化池的污泥濃度不夠高，同時布水效果較差、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污泥濃度的高低程度。

脈沖布水和潛水攪拌是水解酸化池兩種主要的布水方式，無論是從確保水解酸化池處理效果方面，還是從運行成本上進行核算，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。活性污泥法處理效率高，但對操作人員的技術管理水平要求較高，要求經常監測污水裝置的運行情況，否則會因出現污泥膨脹從而導致系統崩潰，使設施重新調試；SBR 法是指序批性活性污泥法，適用于建設規模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廢水的處理。SBR 以脫氮為主要目標時，應選用底污泥負荷、低沖水比；以除磷為主要目標時，選用高污泥負荷、高沖水比。此外，SBR 法具有適應性強、運行穩定、處理效果好、自控運行等優點，但是它也具有池容利用率不高、對工人的要求高、設備故障率高等缺點；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境，從而使池容相對比較小，除此之外它具有管理要求較低，不需污泥回流，運行費用低，不產生污泥膨脹，耐沖擊負荷，運行穩定等特點。綜上所述，本方案采用“脈沖水解+接觸氧化”的處理工藝。

2.3 工藝設計

2.3.1 基本參數

為了實現處理系統的效果，確保改擴建后出水可達標排放，工程項目設計處理量1 400 m3/d，因此，本設計方案的設計流量為70 m3/h（安全系數取1.2），24 h 運行，進出水水質指標如表1 和表2 所示。

表1 進水水質指標

表2 出水水質指標

2.3.2 工藝流程圖（圖1）

排入污水處理系統的污水首先經格柵除去大顆粒雜物后進入調節池，調節池中設預曝氣系統，避免懸浮物沉降和產生酸化現象。經調節池調節水質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物降解為小分子有機物并去除部分蛋白質和脂類。水解酸化池出水進入接觸氧化池，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物降解為水和二氧化碳，這時污水得到凈化，出水經沉淀池泥水分離后進行最終外排。將二沉池沉淀下來的污泥排入污泥濃縮池，經過污泥池消化后的污泥再用帶式壓濾機壓實成泥餅，外運處置。

2.3.3 工藝運行效果預測（見表3）

表3 工藝運行效果預測

3 結論

乳業廢水采用“厭氧＋好氧”的生物處理方法不僅能做到出水完全達標排放，而且運行費用大為減少，工藝能發揮厭氧微生物抗沖擊負荷能力并提高污水的可生化性，處理效果穩定，出水水質較好，且污染物排放的主要檢測指標COD、BOD5、SS、NH3-N、pH均符合排放標準要求指標。但隨著乳業廢水排放標準的提高，出水污染物的濃度較低，如何能有效回用廢水、減少廢水排放量是今后關注的重點。