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乳品廢水處理工藝發(fā)展趨勢

乳品廢水處理工藝發(fā)展趨勢

1 前言

我國乳品工業(yè)是一個(gè)年輕的工業(yè)[1]，起源于50年代初，經(jīng)過50多年發(fā)展，乳制品年產(chǎn)量由50年代初的600t，增加到90年代初的31.21萬t，到2004年僅液態(tài)奶的產(chǎn)量就已達(dá)到800萬t。我國乳品工業(yè)同其它工業(yè)一樣，均屬能耗高、用水量大的產(chǎn)業(yè)， 與先進(jìn)國家同類型規(guī)模乳品廠相比，單位產(chǎn)品能、水耗的差距很大，乳品工業(yè)廢水對環(huán)境的污染也較嚴(yán)重，廢水的處理應(yīng)引起足夠的重視。

2 乳品廢水處理工藝

2.1 間歇式活性污泥法－混凝沉淀法[2]

廢水經(jīng)格柵去除大的懸浮物后，進(jìn)入調(diào)節(jié)池。使廢水均質(zhì)均量后。由污水泵提升進(jìn)入SBR反應(yīng)設(shè)備進(jìn)行生化處理。處理后排人中間池。再經(jīng)污水提升泵至反應(yīng)沉淀池(采用泵前加藥)。經(jīng)固液分離后外排。生化污泥與沉淀污泥靜壓排入污泥濃縮池。經(jīng)濃縮處理后，用污泥車外運(yùn)作為肥料使用。濃縮池上清液回流至調(diào)節(jié)池重新處理。其處理工藝流程見圖。

2.2 厭氧(UASB)— — 好氧(TF)法：[3]

厭氧處理? 來自車間的廢水經(jīng)下水道先進(jìn)入調(diào)節(jié)池，進(jìn)行水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)．在水溫低時(shí)進(jìn)行加溫．以滿足UASB的進(jìn)水要求。

好氧處理? 厭氧出水不能達(dá)到I級(jí)排放要求，利用好氧(TV法)進(jìn)一步處理。TF池內(nèi)填加無機(jī)固體活性生物填料．通過自動(dòng)旋轉(zhuǎn)布水器將厭氧出水均勻地灑布在TF池填料表面，利用自然通風(fēng)進(jìn)行供氧。TF出水部分進(jìn)行回流，以保證水力負(fù)荷及布水器轉(zhuǎn)速的需求。

工藝流程：

2.3水解酸化-SBR法

污水流經(jīng)格柵去除較大的懸浮物后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池內(nèi)進(jìn)行均衡調(diào)質(zhì)，并預(yù)曝氣降解一部分COD，然后進(jìn)入水解酸化池，通過在水解酸化池的厭氧發(fā)酵，污水進(jìn)一步降解，并且污水中的大分子有機(jī)物降解為小分子有機(jī)物。經(jīng)過了前面的預(yù)處理后污水流經(jīng)中間池進(jìn)入SBR反應(yīng)池，COD被最終降解，出水排放。SBR也在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的剩余污泥經(jīng)壓濾后，泥餅定期外排。

廢水處理工藝流程見圖：

污水→格柵→調(diào)節(jié)池→水解酸化池→中間池→SBR池→出水

↓

外排←污泥濃縮

3 SBR法概述

3.1 SBR產(chǎn)生及發(fā)展

SBR工藝早在1914年即已開發(fā)[4]，但由于當(dāng)時(shí)監(jiān)測手段落后，并沒有得到推廣應(yīng)用。1979年美國的L.Irvine對SBR工藝進(jìn)行了深入的研究，并于1980年在印第安那州的Culver改進(jìn)并投產(chǎn)了一個(gè)SBR污水處理廠。此后隨著計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)、各種新型不堵塞曝氣器和軟件技術(shù)的出現(xiàn)，同時(shí)也由于開發(fā)了在線溶解氧測定儀、水位計(jì)等精度高并且對過程控制比較經(jīng)濟(jì)的水質(zhì)檢測儀表，污水處理廠的運(yùn)行管理逐漸實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，加之SBR具有均化水質(zhì)、工藝簡單，處理效果穩(wěn)定，耐沖擊負(fù)荷力強(qiáng)，出水質(zhì)好，操作靈活、占地面積少等優(yōu)點(diǎn)而成為包括美、德、日、澳、加等在內(nèi)的許多工業(yè)發(fā)達(dá)國家競相研究和開發(fā)的熱門工藝。

我國在80年代中期開始對SBR法的應(yīng)用研究[4]。1985年，上海吳淞肉聯(lián)研制投產(chǎn)了我國第一座SBR法污水處理站，設(shè)計(jì)處理水量2400t／d，運(yùn)行效果良好。目前在云南省昆明市已有兩座采用SBR工藝的大中型污水處理廠，運(yùn)行情況良好。從國內(nèi)外研究情況來看，SBR法是一種高效、經(jīng)濟(jì)、可靠的適合我國國情的廢水處理方法。

3.2 工藝流程

間歇式活性污泥法（SBR）的主要反應(yīng)器，即曝氣池的運(yùn)行操作是由進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水和閑置五個(gè)工序組成[4]。污水在反應(yīng)器中按序列、間歇地進(jìn)入每個(gè)反應(yīng)工序，每個(gè)SBR反應(yīng)器的運(yùn)行操作在時(shí)間上也是按次序排列間歇運(yùn)行的。

進(jìn)水工序? 實(shí)施前，閑置工序處理后的污水已經(jīng)排放，曝氣池中殘存著高濃度的活性污泥混合液。當(dāng)污水注入流入時(shí)，曝氣池可以起到調(diào)節(jié)池的作用，如果進(jìn)行曝氣可以取得預(yù)曝氣效果，也可使污泥再生，恢復(fù)其活性。

反應(yīng)工序? 是SBR工藝最主要的一道工序。當(dāng)污水注入達(dá)到預(yù)定容積后，可開始反應(yīng)操作，如去除BOD、硝化、磷的吸收，以及反硝化等。根據(jù)反應(yīng)需要達(dá)到的程度，進(jìn)行短時(shí)間的微量曝氣，以吹脫污泥上粘附的氣泡或氮，以保證排泥順利進(jìn)行。

沉淀工序? 停止曝氣和攪拌，使混合液處于靜止?fàn)顟B(tài)，活性污泥與水分離，相當(dāng)于二次沉淀池的作用。傳統(tǒng)活性污泥的二沉池是各種流向的沉降分離，而SBR的沉淀工序是靜止沉淀，因而有更高的沉淀效率。

排水工序 ?經(jīng)過沉淀后的上清液作為處理出水排放，一直排放到最低水位。沉淀的污泥作為種泥留在曝氣池內(nèi)，起到回流污泥的作用。另外反映池中還剩下一部分處理水，可起循環(huán)水和稀釋水的作用。

閑置工序? 處理出水排放后，反應(yīng)器處于停滯狀態(tài)，等待下一個(gè)操作周期。在此期間，應(yīng)間斷或輕微曝氣以避免污泥的腐化。經(jīng)過閑置的活性污泥處于營養(yǎng)物的饑餓狀態(tài)，因此當(dāng)進(jìn)入下個(gè)運(yùn)行周期的流入工序時(shí)，活性污泥就可以發(fā)揮較強(qiáng)的吸附能力增強(qiáng)去除作用。閑置工序是SBR工藝中的重要內(nèi)容。

3.3 工藝特點(diǎn)及主要問題

SBR工藝與連續(xù)式活性污泥法相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)[4]：

（1）工藝流程簡單，不需要另設(shè)二沉池及污泥回流設(shè)備，多數(shù)情況下可以省去初沉池。

（2）占地面積小、造價(jià)低；特別是小城鎮(zhèn)的污水處理可比普通活性污泥法節(jié)省基建投資30％以上。

（3）營養(yǎng)物質(zhì)去除效果及脫氮除磷效果好。

（4）污泥沉降性能好。

（5）適應(yīng)性良好，且易于維護(hù)管理。

SBR法存在的主要問題是：操作復(fù)雜，對自控要求高；此外其工藝流程本身決定了設(shè)備裝置利用率低。

3.4 與其它水處理技術(shù)的組合應(yīng)用

SBR工藝仍屬于發(fā)展中的污水處理技術(shù)，在高濃度有機(jī)廢水處理上，直接采用有時(shí)難以取得理想的效果，在基本的SBR工藝基礎(chǔ)上與其它工藝相結(jié)合往往收效顯著。國內(nèi)見報(bào)道的有如下幾種：

3.4.1 ABR――SBR[5]：ABR是一種新型的厭氧折板流反應(yīng)器，它具有不短流、不堵塞、無需攪拌、易啟動(dòng)的特點(diǎn)，可將其控制在水解酸化階段與SBR聯(lián)用，效果良好。中山寶盈香食品調(diào)味料有限公司是一家以生產(chǎn)醬油調(diào)味料的食品企業(yè)，生產(chǎn)車間排放的廢水濃度高、水質(zhì)復(fù)雜，濃度波動(dòng)幅度大，屬難降解污染物。在采用了以ABR—SBR為主體的組合處理工藝后，處理出水指標(biāo)可達(dá)GB 8978－1996的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

3.4.2UASB――SBR—陶粒過濾工藝[6]：UASB是升流式厭氧污泥床反應(yīng)器的簡稱。UASB反應(yīng)器處理工藝具有較高的處理能力和處理效率，尤其適用于各種高濃度的有機(jī)廢水的處理，陶粒濾粒質(zhì)輕、表面積大，有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、水頭損失小、吸附力強(qiáng)，價(jià)格較活性碳便宜，適宜于脫色等處理。李學(xué)平應(yīng)用該法處理湖南某廠的白酒廢水，污水可達(dá)綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB 8978－1996二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

3.4.3CAF渦凹?xì)飧〃D―SBR[7]：CFA是自吸旋流氣浮裝置，主要由氣浮槽凈水機(jī)組成，配以刮渣機(jī)和出渣機(jī)等輔助設(shè)備，對懸浮物含量高的廢水處理效果明顯。國內(nèi)寧平等人把它與SBR聯(lián)合應(yīng)用于昆明市生豬食品交易市場中來處理屠宰廢水的處理，其CODCr、SS、動(dòng)植物油、TP、TN、色度／倍等的去除率分別為：94.49％、98.89％、99.77％、99.45％、60.91％、93.75％，效果明顯。

3.5 SBR工藝展望

相對傳統(tǒng)的活性污泥法，SBR工藝是一種尚需要不斷發(fā)展、完善的新型技術(shù)，其操作方法尚不夠科學(xué)，運(yùn)作管理經(jīng)驗(yàn)還欠成熟[8]，還需深入研究下面的幾個(gè)問題：

（1）反應(yīng)器各操作周期中活性污泥中微生物活性和種群分布，以及微生物的代謝理論；

（2）生物脫氮、除磷的微生物機(jī)理的進(jìn)一步深入研究；

（3）SBR操作參數(shù)的確定；

（4）SBR與其它處理工藝的聯(lián)合運(yùn)用處理含高濃度有毒有害物質(zhì)工業(yè)廢水；

4 結(jié)語

5.1 對于小規(guī)模的有機(jī)廢水處理，特別是非連續(xù)排放的生產(chǎn)廢水，采用SBR工藝是經(jīng)濟(jì)、有效的。

5.2 SBR工藝運(yùn)行結(jié)果，出水水質(zhì)好，且穩(wěn)定，其CODcr平均去除率達(dá)95%以上，SS去除率為86.4%，NH3-N去除率達(dá)78.1%，污泥產(chǎn)量低，減少固液分離和污泥處理設(shè)施。

5.3 經(jīng)改進(jìn)后的排水裝置是經(jīng)濟(jì)、有效的，在工程中可節(jié)省投資。

SBR 工藝在處理乳品加工廢水中獲得的成功應(yīng)用，可有效解決小型高濃度污水的處理問題，適合小企業(yè)污染分散、處理難度大的情況，具有高效低能耗、投資小、建設(shè)周期短、處理效果穩(wěn)定等特點(diǎn)，有一定的實(shí)用價(jià)值和應(yīng)用前景。