乳品廢水中的主要污染物有蛋白質(zhì)、脂肪、乳糖等物質(zhì)，有機(jī)污染物含量較高，屬中高濃度有機(jī)廢水，BOD/COD≈0.5，可生化性好，宜采用生化法處理，可采用全好氧處理、厭氧-好氧處理、水解-好氧工藝處理乳品廢水。由于乳品廢水中的蛋白質(zhì)、油脂等生物降解速率較為緩慢，若只采用全好氧工藝，為保證出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，需要延長曝氣時(shí)間，增大池容，導(dǎo)致投資和運(yùn)行費(fèi)用高，因此，在廢水COD較高時(shí)，可采用厭氧(或水解)-好氧工藝，通過厭氧反應(yīng)提高蛋白質(zhì)等大分子不溶性有機(jī)物的降解，增加溶解性、易降解的小分子有機(jī)物，同時(shí)去除部分COD，降低好氧工藝有機(jī)負(fù)荷。
選擇乳品廢水處理工藝時(shí)，還應(yīng)考慮脫氮功能，乳品廢水中的氨氮雖然不高，但是廢水中的蛋白質(zhì)分解時(shí)會(huì)發(fā)生氨化反應(yīng)，有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮，導(dǎo)致廢水中氨氮升高，如果工藝選擇時(shí)未考慮氨氮的去除，必然導(dǎo)致出水氨氮超標(biāo)，這也是不少已建污水站處理出水氨氮經(jīng)常超標(biāo)的原因。為實(shí)現(xiàn)脫氮要求，可選用A/O工藝、SBR、CASS或氧化溝工藝處理乳品廢水。
乳品廢水的另一個(gè)特點(diǎn)是間歇性排水，水質(zhì)、水量波動(dòng)大，用酸、堿液清洗罐體時(shí)，排放廢水的pH變化較大，對(duì)生化工藝的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不利的影響，在生化處理前應(yīng)設(shè)調(diào)節(jié)池或事故池，同時(shí)采用耐沖擊負(fù)荷的處理工藝，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
本工程采用升流式水解酸化反應(yīng)器(HUSB)-改良型SBR工藝，取得了較好的處理效果，出水水質(zhì)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，出水最終排入梅江。
1、水質(zhì)與水量
贛州某乳業(yè)公司主要生產(chǎn)滅菌乳、巴氏奶、酸奶、乳酸菌飲料等產(chǎn)品，產(chǎn)生的廢水包括生產(chǎn)廢水和少量生活污水，生產(chǎn)廢水來自清洗收奶罐、發(fā)酵罐、玻璃瓶、奶車及清洗管道等環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢水，設(shè)計(jì)水量為1000m3/d，設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)見表1。
2、工藝選擇及工藝流程
HUSB反應(yīng)器的工作原理見圖1。
本工程采用一管一孔式配水方式，原污水經(jīng)水泵提升，經(jīng)過配水管均勻地分配到反應(yīng)器底部的布水裝置，污水穿過污泥層，污水中的懸浮物和膠體物質(zhì)被污泥層截留和吸附后上升到反應(yīng)器頂部，經(jīng)過溢流堰出水。厭氧反應(yīng)過程控制在水解酸化階段，水解、產(chǎn)酸菌可將廢水中的乳糖降解為乳酸，脂肪分解為脂肪酸和丙酮酸，蛋白質(zhì)分解為氨基酸，在厭氧菌作用下經(jīng)過氨化反應(yīng)進(jìn)一步釋放出氨氮，提高了污水的可生化性，并能去除部分COD，降低好氧處理有機(jī)負(fù)荷，減少了運(yùn)行能耗。水解酸化過程可以在常溫下進(jìn)行，相對(duì)于完全厭氧反應(yīng)，水解酸化反應(yīng)對(duì)溫度、pH等控制條件的要求低，運(yùn)行操作更加簡便，HUSB不需設(shè)機(jī)械攪拌器，運(yùn)行能耗低，同時(shí)提高了抗沖擊負(fù)荷能力，能夠應(yīng)對(duì)水質(zhì)水量的變化，保證出水穩(wěn)定，為好氧運(yùn)行創(chuàng)造條件。
活性污泥法處理工藝容易出現(xiàn)絲狀菌過度繁殖，產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象，造成污泥流失、系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定、有機(jī)物去除率下降、出水懸浮物和COD超標(biāo)等問題，工程應(yīng)用及研究表明，即便采用SBR間歇式曝氣工藝，也會(huì)在低污泥負(fù)荷長期運(yùn)行時(shí)，或有機(jī)負(fù)荷升高、溶解氧(DO)降低時(shí)，產(chǎn)生絲狀菌污泥膨脹現(xiàn)象。針對(duì)本工程廢水量小的特點(diǎn)，在SBR池進(jìn)水端設(shè)置暫存池儲(chǔ)存水解池出水，提高SBR池的進(jìn)水速度，縮短進(jìn)水時(shí)間，進(jìn)一步提高有機(jī)底物濃度梯度，促進(jìn)菌膠團(tuán)細(xì)菌繁殖，抑制絲狀菌生長，提高了污泥活性，避免絲狀菌污泥膨脹現(xiàn)象的出現(xiàn)。SBR工藝同時(shí)具有一定耐沖擊負(fù)荷能力、操作靈活、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。
本工程采用格柵-隔油沉淀池-調(diào)節(jié)池-HUSB改良型SBR池工藝處理乳品廢水，廢水及污泥處理工藝流程見圖2。
3、主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)
(1)格柵渠。尺寸2.0m×2.3m×1.7m，1座。內(nèi)設(shè)間隙10mm的細(xì)格柵，攔截廢水中的漂浮物及大顆粒懸浮物，人工定時(shí)清渣。清洗容器時(shí)會(huì)用酸洗和堿洗，排放廢水pH變化較大，對(duì)污水處理的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。在格柵渠內(nèi)設(shè)pH計(jì)和控制裝置，根據(jù)pH的變化，手動(dòng)或自動(dòng)控制將pH偏差大的廢水排入事故池，待中和后再均勻少量調(diào)入調(diào)節(jié)池。
(2)隔油沉淀池。尺寸8.0m×2.0m×3.7m，1座，HRT為0.6h。乳品廢水含有油脂，隔油沉淀池具有去除浮油和懸浮物的能力，降低生化系統(tǒng)處理負(fù)荷。池內(nèi)設(shè)有集油裝置和泥渣泵，分離出來的浮油和泥渣通過泥渣泵輸送到污泥處理系統(tǒng)，泥渣泵型號(hào)為50ZW20PH，流量為10m3/h，揚(yáng)程為20m，功率為4kW。
(3)調(diào)節(jié)池。尺寸15.0m×10.0m×5.2m，1座，HRT為12h。乳品廢水為間歇性排放，水質(zhì)、水量不均勻，設(shè)置調(diào)節(jié)池以應(yīng)對(duì)水質(zhì)水量的波動(dòng)，同時(shí)接納事故池中和后廢水。調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)有2臺(tái)雙曲面攪拌機(jī)，型號(hào)為GSJ要2000，功率為3kW，潛污泵2臺(tái)，1用1備。
(4)事故池。尺寸10.0m×7.0m×5.2m，1座。
(5)HUSB反應(yīng)器。尺寸14.4m×4.2m×8.0m，1座，HRT為6~10h。HUSB反應(yīng)器分兩格，并聯(lián)運(yùn)行，單格尺寸7.2m×4.2m×8.0m，為提高反應(yīng)器布水均勻性和泥水混合程度，設(shè)有循環(huán)泵回流部分出水，循環(huán)泵流量為30m3/h。
(6)改良型SBR池。尺寸14.4m×7.1m×6.0m，1座。SBR池設(shè)3格反應(yīng)池，交替運(yùn)行，每格有效容積為550m3，進(jìn)水端暫存池有效容積為180m3，SBR池運(yùn)行周期為12.0h，進(jìn)水1.0h，反應(yīng)8.0~9.0h，沉淀1.0h，潷水1.0~1.5h，排水比為1：3，潷水深度為1.8m，可根據(jù)水質(zhì)變化情況靈活控制操作周期內(nèi)的反應(yīng)過程。反應(yīng)池內(nèi)設(shè)有潛水?dāng)嚢铏C(jī)，曝氣系統(tǒng)采用管式曝氣器，羅茨風(fēng)機(jī)風(fēng)量為8.7m3/min，風(fēng)壓為53.9kPa，功率為15kW，排水采用無動(dòng)力浮動(dòng)式潷水器，潷水水量為180m3/h，SBR池內(nèi)設(shè)有液位計(jì)和電動(dòng)控制裝置，運(yùn)行過程采用PLC控制，通過反應(yīng)過程的時(shí)序控制，實(shí)現(xiàn)脫氮、去除COD功能。
(7)污泥濃縮池。尺寸5.0m×5.0m×5.5m，1座，HRT為24h。污泥采用重力濃縮，上清液回流到調(diào)節(jié)池，濃縮污泥通過疊螺污泥脫水機(jī)進(jìn)行脫水。
4、工程調(diào)試及運(yùn)行
4.1 運(yùn)行效果分析
該工程于2018年2月竣工并進(jìn)行調(diào)試，采用城市污水處理廠脫水污泥接種于SBR池，經(jīng)過2個(gè)月調(diào)試運(yùn)行，各處理單元處理效果穩(wěn)定，結(jié)果見表2。
由表2可知，HUSB反應(yīng)器對(duì)COD、SS的平均去除率分別為41.0%、35.1%，對(duì)COD和SS有良好的去除效果，可明顯降低SBR池的有機(jī)負(fù)荷，蛋白質(zhì)經(jīng)水解反應(yīng)分解為氨基酸，釋放出氨氮，水解池的出水氨氮升高，SBR池對(duì)COD、SS、NH3-N的平均去除率分別為89.1%、71.3%、78.1%。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門對(duì)出水連續(xù)檢測(cè)，每天采樣3次，結(jié)果表明，處理出水平均COD、BOD、SS、NH3-N分別為77、14.0、42、10.2mg/L，達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
4.2 運(yùn)行過程
(1)HUSB反應(yīng)器運(yùn)行時(shí)應(yīng)保持一定的上升流速，實(shí)現(xiàn)泥水充分混合，以提高水解效果，流速范圍為0.7~1.2m/h，運(yùn)行初期生產(chǎn)廢水量不足，通過開啟循環(huán)泵回流部分出水，維持HUSB反應(yīng)器內(nèi)的上升流速，保證了厭氧污泥和污水的均勻混合。SBR池排放剩余污泥可根據(jù)需要送至HUSB進(jìn)行消化處理，減少污泥排放量。
(2)工程運(yùn)行初期，原水水量不足時(shí)，充分利用SBR工藝的靈活性，適時(shí)調(diào)整運(yùn)行方式，采取白天運(yùn)行、夜間閑置、間歇曝氣的措施，最大限度地降低因SBR池在過低的污泥負(fù)荷下運(yùn)行，產(chǎn)生絲狀菌過度生長的可能，同時(shí)降低了運(yùn)行能耗?？s短SBR池進(jìn)水時(shí)間后，進(jìn)一步增加進(jìn)水有機(jī)底物濃度梯度，促進(jìn)菌膠團(tuán)細(xì)菌的繁殖，也≈制了絲狀菌的生長。
(3)乳品廢水水質(zhì)、水量波動(dòng)大，當(dāng)進(jìn)水有機(jī)物濃度偏高時(shí)，容易造成SBR池的有機(jī)負(fù)荷增加，DO不足，此時(shí)延長曝氣時(shí)間，增加曝氣量，通過強(qiáng)化曝氣保證DO充足，促進(jìn)菌膠團(tuán)細(xì)菌的繁殖，抑制絲狀菌生長，達(dá)到良好的處理效果，項(xiàng)目運(yùn)行期間，未發(fā)生因絲狀菌過度繁殖而引起的污泥膨脹現(xiàn)象。
4.3 運(yùn)行費(fèi)用
直接運(yùn)行費(fèi)用包括電費(fèi)、藥劑費(fèi)。本工程裝機(jī)容量為107kW，工作容量為80.5kW，平均日耗電為721.6kW•h，按電價(jià)以0.7元/(kW•h)計(jì)，電費(fèi)為0.51元/m3，PAM消耗量為0.40kg/d，價(jià)格為20000元/t，藥劑費(fèi)用為0.01元/m3。直接運(yùn)行費(fèi)用合計(jì)0.52元/m3。
5、結(jié)論
(1)采用HUSB-改良型SBR工藝處理乳品廢水，運(yùn)行結(jié)果表明，處理出水平均COD、SS、NH3-N分別為56、35、9.3mg/L，達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
(2)改進(jìn)SBR運(yùn)行方式，縮短進(jìn)水時(shí)間，提高進(jìn)水有機(jī)底物濃度梯度，抑制絲狀菌過度繁殖，在高有機(jī)負(fù)荷時(shí)采取強(qiáng)化曝氣，保證DO充足，避免絲狀菌污泥膨脹現(xiàn)象的出現(xiàn)。
(3)控制系統(tǒng)采用PLC集中控制和現(xiàn)場手動(dòng)相結(jié)合的控制方式，操作簡便、運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
(4)HUSB-改良型SBR工藝處理乳品廢水，具有處理效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、運(yùn)行費(fèi)用低、耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、操作靈活的特點(diǎn)，具有推廣應(yīng)用的價(jià)值。( >
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