乳品廢水中的主要污染物有蛋白質、脂肪、乳糖等物質，有機污染物含量較高，屬中高濃度有機廢水，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、油脂等生物降解速率較為緩慢，若只采用全好氧工藝，為保證出水達到排放標準，需要延長曝氣時間，增大池容，導致投資和運行費用高，因此，在廢水COD較高時，可采用厭氧(或水解)-好氧工藝，通過厭氧反應提高蛋白質等大分子不溶性有機物的降解，增加溶解性、易降解的小分子有機物，同時去除部分COD，降低好氧工藝有機負荷。
選擇乳品廢水處理工藝時，還應考慮脫氮功能，乳品廢水中的氨氮雖然不高，但是廢水中的蛋白質分解時會發(fā)生氨化反應，有機氮轉化為氨氮，導致廢水中氨氮升高，如果工藝選擇時未考慮氨氮的去除，必然導致出水氨氮超標，這也是不少已建污水站處理出水氨氮經(jīng)常超標的原因。為實現(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。
乳品廢水的另一個特點是間歇性排水，水質、水量波動大，用酸、堿液清洗罐體時，排放廢水的pH變化較大，對生化工藝的穩(wěn)定運行產(chǎn)生不利的影響，在生化處理前應設調節(jié)池或事故池，同時采用耐沖擊負荷的處理工藝，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
本工程采用升流式水解酸化反應器(HUSB)-改良型SBR工藝，取得了較好的處理效果，出水水質達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級排放標準，出水最終排入梅江。
1、水質與水量
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，設計水量為1000m3/d，設計進、出水水質指標見表1。
2、工藝選擇及工藝流程
HUSB反應器的工作原理見圖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被污泥層截留和吸附后上升到反應器頂部，經(jīng)過溢流堰出水。厭氧反應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，蛋白質分解為氨基酸，在厭氧菌作用下經(jīng)過氨化反應進一步釋放出氨氮，提高了污水的可生化性，并能去除部分COD，降低好氧處理有機負荷，減少了運行能耗。水解酸化過程可以在常溫下進行，相對于完全厭氧反應，水解酸化反應對溫度、pH等控制條件的要求低，運行操作更加簡便，HUSB不需設機械攪拌器，運行能耗低，同時提高了抗沖擊負荷能力，能夠應對水質水量的變化，保證出水穩(wěn)定，為好氧運行創(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)運行不穩(wěn)定、有機物去除率下降、出水懸浮物和COD超標等問題，工程應用及研究表明，即便采用SBR間歇式曝氣工藝，也會在低污泥負荷長期運行時，或有機負荷升高、溶解氧(DO)降低時，產(chǎn)生絲狀菌污泥膨脹現(xiàn)象。針對本工程廢水量小的特點，在SBR池進水端設置暫存池儲存水解池出水，提高SBR池的進水速度，縮短進水時間，進一步提高有機底物濃度梯度，促進菌膠團細菌繁殖，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工藝同時具有一定耐沖擊負荷能力、操作靈活、適應性強的特點。
本工程采用格柵-隔油沉淀池-調節(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、主要構筑物及設計參數(shù)
(1)格柵渠。尺寸2.0m×2.3m×1.7m，1座。內設間隙10mm的細格柵，攔截廢水中的漂浮物及大顆粒懸浮物，人工定時清渣。清洗容器時會用酸洗和堿洗，排放廢水pH變化較大，對污水處理的穩(wěn)定運行產(chǎn)生不利影響。在格柵渠內設pH計和控制裝置，根據(jù)pH的變化，手動或自動控制將pH偏差大的廢水排入事故池，待中和后再均勻少量調入調節(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)處理負荷。池內設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)，泥渣泵型號為50ZW20PH，流量為10m3/h，揚程為20m，功率為4kW。
(3)調節(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、水量不均勻，設置調節(jié)池以應對水質水量的波動，同時接納事故池中和后廢水。調節(jié)池內設有2臺雙曲面攪拌機，型號為GSJ要2000，功率為3kW，潛污泵2臺，1用1備。
(4)事故池。尺寸10.0m×7.0m×5.2m，1座。
(5)HUSB反應器。尺寸14.4m×4.2m×8.0m，1座，HRT為6~10h。HUSB反應器分兩格，并聯(lián)運行，單格尺寸7.2m×4.2m×8.0m，為提高反應器布水均勻性和泥水混合程度，設有循環(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3格反應池，交替運行，每格有效容積為550m3，進水端暫存池有效容積為180m3，SBR池運行周期為12.0h，進水1.0h，反應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)水質變化情況靈活控制操作周期內的反應過程。反應池內設有潛水攪拌機，曝氣系統(tǒng)采用管式曝氣器，羅茨風機風量為8.7m3/min，風壓為53.9kPa，功率為15kW，排水采用無動力浮動式潷水器，潷水水量為180m3/h，SBR池內設有液位計和電動控制裝置，運行過程采用PLC控制，通過反應過程的時序控制，實現(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，上清液回流到調節(jié)池，濃縮污泥通過疊螺污泥脫水機進行脫水。
4、工程調試及運行
4.1 運行效果分析
該工程于2018年2月竣工并進行調試，采用城市污水處理廠脫水污泥接種于SBR池，經(jīng)過2個月調試運行，各處理單元處理效果穩(wěn)定，結果見表2。
由表2可知，HUSB反應器對COD、SS的平均去除率分別為41.0%、35.1%，對COD和SS有良好的去除效果，可明顯降低SBR池的有機負荷，蛋白質經(jīng)水解反應分解為氨基酸，釋放出氨氮，水解池的出水氨氮升高，SBR池對COD、SS、NH3-N的平均去除率分別為89.1%、71.3%、78.1%。系統(tǒng)運行穩(wěn)定后，當?shù)丨h(huán)保部門對出水連續(xù)檢測，每天采樣3次，結果表明，處理出水平均COD、BOD、SS、NH3-N分別為77、14.0、42、10.2mg/L，達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級排放標準。
4.2 運行過程
(1)HUSB反應器運行時應保持一定的上升流速，實現(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反應器內的上升流速，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進行消化處理，減少污泥排放量。
(2)工程運行初期，原水水量不足時，充分利用SBR工藝的靈活性，適時調整運行方式，采取白天運行、夜間閑置、間歇曝氣的措施，最大限度地降低因SBR池在過低的污泥負荷下運行，產(chǎn)生絲狀菌過度生長的可能，同時降低了運行能耗?？s短SBR池進水時間后，進一步增加進水有機底物濃度梯度，促進菌膠團細菌的繁殖，也≈制了絲狀菌的生長。
(3)乳品廢水水質、水量波動大，當進水有機物濃度偏高時，容易造成SBR池的有機負荷增加，DO不足，此時延長曝氣時間，增加曝氣量，通過強化曝氣保證DO充足，促進菌膠團細菌的繁殖，抑制絲狀菌生長，達到良好的處理效果，項目運行期間，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 運行費用
直接運行費用包括電費、藥劑費。本工程裝機容量為107kW，工作容量為80.5kW，平均日耗電為721.6kW•h，按電價以0.7元/(kW•h)計，電費為0.51元/m3，PAM消耗量為0.40kg/d，價格為20000元/t，藥劑費用為0.01元/m3。直接運行費用合計0.52元/m3。
5、結論
(1)采用HUSB-改良型SBR工藝處理乳品廢水，運行結果表明，處理出水平均COD、SS、NH3-N分別為56、35、9.3mg/L，達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級排放標準。
(2)改進SBR運行方式，縮短進水時間，提高進水有機底物濃度梯度，抑制絲狀菌過度繁殖，在高有機負荷時采取強化曝氣，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)場手動相結合的控制方式，操作簡便、運行穩(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、運行穩(wěn)定、運行費用低、耐沖擊負荷能力強、操作靈活的特點，具有推廣應用的價值。( >
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