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乳品加工廢水處理新技術

運營托管設備 目前在國內外酸奶、鮮奶、純奶、奶粉等乳制品都已進入千家萬戶,成為眾多人不可缺少的營養品,但在乳品加工過程中會有一定量的廢水排放,主要來自洗瓶水、刷罐水、沖洗水等。其有機物含量雖較低,但都為極易降解物質,排放入水體后會非常快地降解,造成對環境的污染。
  以前對乳品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,同時采用單純的好氧生物處理法,其對有機物的去除雖較好,但運行費用也較高,經濟上不合理。本文通過某廠乳品加工廢水處理工藝的介紹,提出了一種厭氧──好氧的處理技術,其中,厭氧采用目前應用較成熟的UASB技術,好氧采用無動力消耗的滴濾床技術。根據一年多的運行表明,該工藝處理效率高,運行費用低,投資較少,操作管理非常簡便,且UASB中顆粒污泥生長較快,處理后的出水可用于循環回用。
1 廢水的水質水量
  某乳品廠乳品生產的主要原料和資源是鮮牛奶、白糖、花生、核桃、電、水、煤等。在乳品生產過程中,會產生刷罐水,洗瓶水等廢水,與地面沖洗水、廁所沖洗水及少量的生活污水一并進入廠內排水明渠,通過共同的排放口,向車間外排放。廢水中主要含有大量的可溶性有機物(糖類、脂肪酸、蛋白質、淀粉等),可生化性很好,不含有毒有害物質,呈現乳白色,COD濃度在800~1000mg/l左右,屬中低濃度有機廢水。該乳品加工廠廢水排放量為300m3/d,其廢水水質情況見表1。
 
表1 某乳品廠加工廢水水量水質
水量 COD BOD pH 溫度 SS 色度
350m3/d 1000mg/l 600mg/l 5~6 常溫 100mg/l 50倍
2 處理工藝流程
   采用厭氧(UASB)——好氧(滴濾床)工藝對該廢水進行處理,其工藝流程見圖1。
2.1厭氧處理
  來自車間的廢水經下水道先進入調節池,進行水質水量的調節,在必要時也進行蒸汽加溫,以滿足UASB的進水要求。UASB采用的是中溫厭氧,其運行參數見表2。
2.2好氧處理
  厭氧出水不能達到排放要求,且含有一定的異味,同時水中含氧量較低,不能直接排放,利用好氧進一步處理。好氧采用滴濾床技術。滴濾床內填加塊狀生物活性填料載體,通過無動力自動旋轉布水器將厭氧出水均勻地灑布在滴濾床填料表面,利用自然通風進行供氧。滴濾床出水部分進行回流,以保證水力負荷及布水器轉速的需求。滴濾床的運行參數見表3。

 
表2 厭氧UASB運行參數表
尺寸 6×5×9m 接種污泥濃度 70gTSS/L
水力停留時間 12 h 空塔上流速度 0.6m/h
有機負荷 2.0kg/m3.d 運行溫度 37℃
CODCr去除率 85% 有效體積率 67%
 
表3 滴濾床運行參數表
尺寸 φ6×6 m 有效容積 120m3
過濾速度 1 m/h 布水器轉速 3 轉/分鐘
有機負荷 0.4 kg/m3.d CODCr去除率 45%
回流率 100% 運行溫度 常溫
  整個處理系統的運行費用只為兩臺水泵耗電、人員工資及少量分析用藥劑費,總計約為0.30元/噸廢水,每班只需一人進行簡單操作。從系統運行至今,沒有剩余污泥外排,厭氧出水不帶泥,好氧泥全部回到調節池進入厭氧池中進行消化。
3 系統運行情況分析
3.1系統處理效率情況
  整個處理系統于1999年10月開始正式運行,至今有一年半的時間,經受了停產無水、檢修、二次啟動、濃度及水力條件變化等的各種波動,運行一直很正常,出水水質也很穩定。其處理情況見表4。
表4 系統處理效率表
數值
指標 進水 總出水 總去除效率
CODCr 1000mg/l 60~80mg/l >94%
BOD5 600mg/l 10~20mg/l >98%
SS 100mg/l ≤20mg/l >80%
PH 5~6 7~8 —
水溫 37℃ 常溫 —
色度 50倍 5倍 90%
3.2厭氧運行分析
  任何一種厭氧反應器要想長期穩定運行,進反應器的水質情況非常重要,UASB也不例外。而對于車間排放水,水質水量一般都有所波動,乳品加工廢水更是如此,與洗瓶、沖洗設備、地面的時間、水量有關,較高濃度及大水量來水較集中。而為了保證UASB的連續運行,調節池必不可少,同時在調節池內安裝蒸汽管,在冬季水溫低時進行適當加熱,調節水質水量,減少UASB進水對厭氧細菌的沖擊負荷。
  UASB內所填加的菌種為青島海泊河污水處理廠的中溫厭氧消化污泥,含水率為75%,填加后反應器底部污泥層的污泥濃度(MLSS)為70g/L(MLVSS為50gVSS/L),UASB控制為中溫(35~37℃)運行。
  只有污泥與污水良好的接觸,才能取得較好的處理效率。UASB反應器內的污泥的運動受三種力的影響:污泥自重、水的沖力及所產沼氣的頂托力,這三種力的相互作用決定著反應器內污泥的存在方式:沉積、懸浮或被沖走。而UASB進水的有機物含量不高(CODCr1000mg/l),反應器及污泥的有機負荷較低,所產沼氣量不大,因此水力負荷就成為了制約性的因素[1]。只有達到一定的水力負荷,才能使部份污泥以懸浮態存在于反應器中,保持與污水的完全接觸,同時,水力負荷又不能太高,防止將反應器內污泥大量沖出。此系統UASB的有機負荷為2.0kg/m3.d,水力負荷為0.6 m3/m2.h,在此條件下運行,沒有污泥的沖出,且污泥懸浮狀較好,在UASB約6米處都有大量懸浮污泥存在,出水COD含量較低(一般低于150mg/l),處理效果穩定。經過一年的運行后,從離UASB反應器底部2米處取污泥樣分析,污泥濃度已達100gTSS/L,其中揮發性污泥含量(MLVSS)為80gVSS/L,污泥活性較所填加的污泥好。將污泥中的絮狀污泥用水洗去后,發現有大量的顆粒存在,直徑達到1mm左右,污泥的顆粒化程度較好。
3.3好氧運行分析
  好氧選用的是國內使用較少的滴濾床反應器,采取自動旋轉布水器均勻布水,充分利用厭氧出水的高差,同時不需要機械曝氣,達到了好氧微動力運行。
  滴濾床有效高度為4米,填料為一種多孔、強度非常高的生物活性填料。填料的粒徑為80~100mm,孔隙率達到90%以上,比表面積為150m2/m3,其強度和掛膜性能等方面遠遠超過了常用于生物濾池填料的焦碳及其他常規填料(PVC、瓷環等),填料的性質受外界環境的影響很小,大大延長了填料的使用期限。
  因處理水量不大,對滴濾床出水進行回流,回流率根據UASB出水水質水量調整,即保證滴濾床的進水穩定,又使滴濾床的表面負荷平穩,但一般情況下回流率保持在100%左右。
  在滴濾床的長期運行沒有發現填料的堵塞情況,填料表面也沒有出現大塊生物膜同時膜落現象。在表面負荷穩定的情況下,生物膜的生長、脫落受氣溫的變化有一定的影響,在氣候條件發生突然變化時,生物膜有大量脫落發生,滴濾床出水較渾濁,但生物膜生長較快,此時加大回流率,使死亡的生物膜盡快脫落,新的生物膜一周內就能長出,并達到原效果。
  在低有機負荷的滴濾床的運行中,有一個較為重要的運行參數:表面水力負荷,此參數與前工序來水量、回流水量有較大關系。應根據前工序來水量的多少及時調整回流量,保證滴濾床進水量穩定,運行表明,滴濾床布水器的轉速保持在3轉/分鐘時處理效果較好且穩定。滴濾床出水進入斜管沉淀池,水中的生物膜在斜管沉淀池中能很好地去除[2]。
4 處理后水的回用情況
  為了能節約水源,計劃將處理后水進行回用,因此對處理后水進行了鍋爐用水水質標準的檢測,結果表明,處理后水能接近自來水水質,但用于鍋爐用水,在用離子交換樹脂進行軟化水時,對離子交換樹脂的損害較大,離子交換樹脂使用壽命縮短,因此還需對處理后水進行深度處理去除水中部分使交換樹脂中毒的有害物質后才能利用。目前處理后水只全部用于生產上的冷卻循環用水。
5 結論
  (1)采用UASB——滴濾床技術處理乳品加工廢水,實際運行可行,處理效率高,運行穩定,且運行費用較低、操作簡便;
  (2)UASB在一定時間的運行后,可生長出較好的顆粒污泥,直徑可達1mm以上;
  (3)系統污泥產量低,且污泥很容易利用或處理,可以做到不外排污泥;
  (4)運行表明,系統的抗沖擊負荷能力較好,在有一定波動情況下出水仍較穩定;
  (5)滴濾床一年有幾次的膜脫落,但在較短的時間內既可恢復原有的去除率;
  (6)使用新型的滴濾床填料,較好地解決了滴濾床容易出現的各種問題;
  (7)系統出水可直接用于循環冷卻,經深度處理后也可用于生產用水。

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