乳制品廢水處理工藝的比較

乳制品廢水處理工藝的比較

0反滲透膜排放總量導(dǎo)致廢水排放自改革開(kāi)放以來(lái)，食品行業(yè)一直是中國(guó)增長(zhǎng)最快的行業(yè)之一，尤其是近十年來(lái)，發(fā)展迅速。隨著牛奶制造總產(chǎn)值和年產(chǎn)量的增加，污染物排放總量也增加。1蛋白質(zhì)水處理在乳加工廢水中的污染物及主要特點(diǎn)由于乳制品與百姓日常飲食密切相關(guān),且具有對(duì)原料新鮮度要求高、保鮮期短等特點(diǎn),我國(guó)乳制品企業(yè)分布呈現(xiàn)兩個(gè)特點(diǎn):(1)遍布全國(guó)各地,但集中于原奶產(chǎn)量大的地區(qū),如內(nèi)蒙古、黑龍江、河北、山東、陜西、河南等地。(2)乳制品企業(yè)多集中在大城市周邊,廢水大多可排入城市或園區(qū)污水處理廠集中處理。我國(guó)乳制品行業(yè)主要產(chǎn)品是液體乳(巴氏殺菌乳、滅菌乳)、酸乳和乳粉,冰淇淋產(chǎn)量雖然小,但污染物濃度最高。乳制品加工過(guò)程中,廢水主要來(lái)源于容器、管道、設(shè)備清洗所產(chǎn)生的較高濃度的生產(chǎn)廢水,以及生產(chǎn)車間與場(chǎng)地沖洗產(chǎn)生的較低濃度的生產(chǎn)廢水和部分生活污水。乳制品廢水的主要污染物指標(biāo)為CODCr、BOD5、TN、TP、NH3—N、SS、pH,CODCr、BOD5主要來(lái)源于原料乳的損失,TN、NH3—N主要來(lái)源于原料乳損失和CIP清洗(就地清洗)中硝酸的損失,TP主要來(lái)源于原料乳損失和含磷洗滌劑的使用,SS來(lái)源于原料乳和輔料的損失,pH取決于CIP清洗中酸、堿的排放。乳制品廢水的主要特點(diǎn)為:(1)水質(zhì)、水量變化大:廢水的排量及濃度隨清洗的項(xiàng)目和時(shí)間波動(dòng),早晚排量及濃度較大,同時(shí)廢水酸堿呈不均衡狀,pH波動(dòng)較大。(2)有機(jī)物含量高:乳蛋白、乳脂、乳糖類等,在廢水中以溶解態(tài)、乳化態(tài)和懸浮態(tài)的一種或多種形式存在,使得廢水CODCr很高。(3)可生化性好:乳制品廢水中溶解的有機(jī)物易被微生物分解,多數(shù)乳制品廢水能夠達(dá)到BOD5/CODCr>0.5,具有很好的可生化性。2膜法水處理工藝流程乳制品廢水處理工藝流程的選擇取決于廢水水質(zhì)特點(diǎn)和出水排放要求,處理工藝以生物處理為主,按污染物去除負(fù)荷的主要承擔(dān)單元,可分為好氧處理系統(tǒng)和“厭氧+好氧”處理系統(tǒng)。一般情況下,當(dāng)乳制品廢水的CODCr<1500mg/L時(shí),考慮選擇好氧處理系統(tǒng);CODCr>1500mg/L時(shí),考慮選擇“厭氧+好氧”處理系統(tǒng)。好氧處理系統(tǒng)容積負(fù)荷偏低,適合于水量較小、污染物濃度較低的乳制品廢水處理,可分為單級(jí)好氧和多級(jí)好氧,同時(shí)需輔助其他生化、物化方法作為預(yù)處理或后處理,方能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。典型的工藝流程如“氣浮+水解酸化+單級(jí)好氧”、“多級(jí)好氧+化學(xué)混凝沉淀”、“氣浮+單級(jí)好氧+氣浮”。“厭氧+好氧”處理系統(tǒng)適合產(chǎn)品復(fù)雜、廢水量較大的乳制品加工廠的末端治理,通常仍需輔以隔油、氣浮、水解酸化等預(yù)處理手段,典型的工藝流程如“氣浮+厭氧+多級(jí)好氧”、“水解酸化+氣浮+厭氧+單級(jí)好氧”、“水解酸化+厭氧+單級(jí)好氧”。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)參數(shù)取值,以上工藝流程均可滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。乳制品廢水排入自然水體,需執(zhí)行更為嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn),需要采用三級(jí)處理工藝。典型的乳制品廢水三級(jí)處理工藝流程為“隔油水解+厭氧+好氧+過(guò)濾”、“水解+氣浮+多級(jí)好氧+過(guò)濾”。3除污泥膨脹工藝由于乳制品廢水具有可生化性好、易生物降解的特點(diǎn),基本上各種生物處理工藝都適于此類廢水的處理。針對(duì)某一具體的乳制品廢水,各工藝單元的選用,則需根據(jù)水質(zhì)特點(diǎn)、施工條件、排放要求、自動(dòng)化程度等多方面綜合考慮后確定。含油脂較多的乳制品廢水,易氣浮分離,渦凹?xì)飧〖纯蓾M足使用要求,與溶氣氣浮系統(tǒng)相比,渦凹?xì)飧≡O(shè)備簡(jiǎn)單、費(fèi)用少、占地面積小。但溶氣氣浮氣泡更細(xì)小,更適于處理懸浮物少、乳化程度高的乳制品廢水。由于乳制品廢水有機(jī)物濃度較高,氮磷相對(duì)缺乏,采用傳統(tǒng)活性污泥法處理工藝時(shí),易因營(yíng)養(yǎng)物缺乏而發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)象,造成污泥流失、水質(zhì)惡化,影響出水水質(zhì),嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致工藝無(wú)法正常運(yùn)行,因此應(yīng)選擇可有效防止污泥膨脹的工藝。常用于乳制品廢水處理的好氧工藝有:SASS工藝(帶選擇器的活性污泥法)、CASS工藝(循環(huán)式活性污泥法)、SBR法、生物接觸氧化法、氧化溝等。這些工藝并沒(méi)有本質(zhì)上的差別,都能較好地實(shí)現(xiàn)去除有機(jī)物的目的。以除C為目標(biāo)時(shí),選擇帶有選擇器的活性污泥法工藝,運(yùn)行操作較簡(jiǎn)單;自動(dòng)化程度高,有脫氮、除磷要求時(shí),可選用SBR或氧化溝工藝;當(dāng)場(chǎng)地受限時(shí),可選用生物接觸氧化和BAF(曝氣生物濾池)工藝。選用BAF工藝時(shí),需控制好前一級(jí)單元出水的SS,如采用“厭氧+氣浮+BAF”工藝流程。BAF還可作為好氧后的深度處理單元,出水回用于廠區(qū)。乳制品廢水的厭氧工藝采用常溫消化即可,厭氧濾池因其生物量大,比UASB對(duì)溫度的要求更低,但同BAF一樣存在易堵塞的問(wèn)題,要控制進(jìn)水SS不超過(guò)200mg/L。從污染物濃度、種類而言,厭氧工藝適合處理乳制品廢水,但乳脂的厭氧消化所需時(shí)間要長(zhǎng)于乳蛋白、乳糖所需的消化時(shí)間,其限制步驟是水解。因此對(duì)于乳制品廢水處理,可在厭氧單元前增設(shè)水解單元,延長(zhǎng)乳脂的水解時(shí)間,有利于提高后續(xù)厭氧池的處理效率及穩(wěn)定運(yùn)行。4廢水處理的微生物環(huán)境(1)有機(jī)負(fù)荷。由于乳制品廢水易生物降解,UASB工藝采用常溫消化既能達(dá)到較好的去除效果,同時(shí)節(jié)省蒸汽費(fèi)用,降低了運(yùn)行成本。水溫20℃以上,容積負(fù)荷取3.0~4.0kgCODCr/(m3·d),去除效率為80%~90%。(2)N、P。微生物生長(zhǎng)對(duì)N、P有一定的需求,應(yīng)滿足BOD5∶N∶P=100∶5∶1,而乳制品廢水中的N、P含量差異較大,因而乳制品廢水處理時(shí)是否需要考慮脫氮除磷要看廢水中的N、P是不夠還是過(guò)多。如冰淇淋廢水,BOD5濃度高,N、P往往不夠,需補(bǔ)充N、P。而有機(jī)物濃度相對(duì)較低的液態(tài)奶廢水,N、P如不處理有可能超標(biāo)。N的去除可以采用生物脫氮工藝,P的去除一般采用化學(xué)除磷。5調(diào)節(jié)池及預(yù)處理(1)隔油水解酸化池。HRT一般控制在6h之內(nèi)。水解酸化主要用于提高廢水的可生化性,對(duì)有機(jī)物的去除貢獻(xiàn)不大,對(duì)CODCr、SS的去除率按10%~20%設(shè)計(jì)。(2)調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池的水力停留時(shí)間(HRT)一般為6~12h。調(diào)節(jié)池內(nèi)應(yīng)設(shè)置攪拌裝置,一般采用空氣攪拌,攪拌氣量0.5m3/(m3·h)。調(diào)節(jié)池末端還應(yīng)設(shè)置酸堿投加裝置,以調(diào)節(jié)混合后廢水的pH。若后續(xù)有厭氧單元,調(diào)節(jié)池末端還需設(shè)置蒸汽加熱裝置。(3)氣浮池。對(duì)于懸浮物較高的冰淇淋廢水而言,去除SS即意味著去除CODCr,氣浮系統(tǒng)對(duì)CODCr和BOD5的去除率可在50%以上。對(duì)于SS較低的液態(tài)奶廢水,氣浮系統(tǒng)對(duì)CODCr和BOD5的去除率一般為35%左右。(4)厭氧UASB。厭氧污泥量可按0.1kgSS/kgCODCr去除計(jì)算。(5)好氧?；钚晕勰喾ㄒ话闳∥勰嘭?fù)荷0.15kgBOD5/(kgMLSS·d),MLSS3.5g/L,污泥回流比0.5。6微生物指標(biāo)的測(cè)定某大型乳制品生產(chǎn)企業(yè)位于東北地區(qū)的生產(chǎn)基地,主要生產(chǎn)無(wú)菌液態(tài)奶等產(chǎn)品,乳制品日均產(chǎn)量為500t/d,廢水處理量為3000m3/d。由于廠區(qū)附近無(wú)市政排水管網(wǎng),處理出水水質(zhì)要求達(dá)到國(guó)家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。6.1生活污水來(lái)源設(shè)計(jì)處理水量為:Q=3000m3/d(平均125m3/h),其中生產(chǎn)廢水2850m3/d,生活污水150m3/d。進(jìn)水水質(zhì)及主要排放指標(biāo)見(jiàn)表1。6.2污染樣品制備和污染負(fù)荷減少處理工藝流程見(jiàn)圖1。污染負(fù)荷削減估算見(jiàn)表2。6.3主要處理單元和設(shè)計(jì)參數(shù)主要處理單元及參數(shù)見(jiàn)表3。6.4按kwh國(guó)際消費(fèi)直接運(yùn)行成本0.877元/m3(不含沼氣利用費(fèi)用),其中電費(fèi)0.581元/m3[日耗電2322kW·h,按0.75元/(kW·h)電費(fèi)計(jì)],人工費(fèi)0.080元/m3(管理人員4人,每人每月1800元),藥劑費(fèi)0.111元/m3,污泥處置費(fèi)0.033元/m3,蒸汽費(fèi)用0.072元/m3。每天產(chǎn)生沼氣2200m3,主要用于廢水處理廠內(nèi)建筑物采暖,節(jié)省了大量能源。6.5項(xiàng)目合作研究6.5.1浮渣的再處理乳制品廢水中的浮渣包括原水中的懸浮態(tài)油渣、原水停留一段時(shí)間后產(chǎn)生的大量乳白色油渣和氣浮產(chǎn)生的浮渣。浮渣易堵塞管道,影響生物處理效率,必須從水中去除,這一點(diǎn)已得到共識(shí)。但對(duì)浮渣的再處理,還未見(jiàn)報(bào)道,目前已建乳制品廢水處理廠多采用外運(yùn)方式,對(duì)環(huán)境造成二次污染,且費(fèi)用較高。本項(xiàng)目采用對(duì)浮渣單獨(dú)收集后,再進(jìn)行厭氧處理的方式,取得了較好的效果。6.5.2求各重點(diǎn)者4.2%求取液率厭氧反應(yīng)的副產(chǎn)物沼氣是一種高熱值可燃?xì)怏w,其主要成份是CH4和CO2,CH4占55%~65%,CO2占20%~40%。按去除1kgCODCr產(chǎn)生沼氣0.35m3、1m3沼氣的能量相當(dāng)于1kg原煤(熱值20MJ/kg)估算,本工程UASB反應(yīng)器的沼氣產(chǎn)量約2200m3/d,可提供2.2t/d原煤的能量。6.5.3集水管系池體的結(jié)構(gòu)乳制品加工企業(yè)建于北方地區(qū)尤其是東北地區(qū)時(shí),設(shè)計(jì)上應(yīng)充分考慮保溫及低溫運(yùn)行問(wèn)題。設(shè)計(jì)時(shí),集水井、調(diào)節(jié)池的池體可采用全地下式,厭氧、好氧等池體盡可能采用半地上、半地下結(jié)構(gòu)。管道應(yīng)盡量在室內(nèi)或地下敷設(shè),末端最不利點(diǎn)設(shè)泄水閥,必要時(shí)室外管道做電伴熱保溫。7結(jié)論和建議7.1解壓奶廢水處理概述(1)乳制品廢水是一種高濃度有機(jī)廢水,可生化性好,大部分可溶解性CODCr易生物降解。采用廢水處理中常用、成熟的工藝完全能夠達(dá)到排放要求。(2)厭氧工藝可作為乳制品廢水的首選工藝之一。厭氧工藝具有負(fù)荷高、能耗低、剩余污泥量少等優(yōu)點(diǎn),工程投資少、運(yùn)行成本低、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單方便的特點(diǎn)。(3)所舉液態(tài)奶廢水工程實(shí)例,具有一定的代表性。采用“水解+厭氧+好氧+砂濾”工藝流程,工藝成熟、可靠,出水達(dá)到國(guó)家