乳品工業(yè)包括乳場(chǎng)、乳品接收站和乳品加工廠. 乳場(chǎng)廢水主要來自于洗滌水和沖洗水;乳品接收站廢水主要是運(yùn)送乳品所用設(shè)備的洗滌水;乳品加工廠廢水包括各種設(shè)備的洗滌水,地面沖洗水、洗滌與攪拌黃油的廢水以及生產(chǎn)各種乳制品的廢水. 廢水中主要成分是乳糖,脂肪和蛋白質(zhì),有機(jī)物濃度較高,但很容易被微生物分解,廢水中CODcr質(zhì)量濃度平均為800～2500 mg/L, BOD5 為600～1500 mg/L, BOD5 / CODcr比值大于0. 5,屬可生化性較好的廢水.
1 試驗(yàn)材料和方法
1. 1 試驗(yàn)工藝流程及設(shè)備
試驗(yàn)流程見圖1.
水解酸化池及SBR 池均為有機(jī)玻璃制作,水解酸化池尺寸為L×B×H = 0. 35 m ×0.7 m ×0.9 m,有效容積為0.18 m3 ,進(jìn)水采用底部穿孔管均勻布水, SBR 池尺寸為L ×B ×H = 0. 5 m ×0. 5 m ×1 m,有效容積0. 24 m3 , SBR 池采用上清液排出管排水.
1. 2 試驗(yàn)用廢水及種泥來源
試驗(yàn)地點(diǎn)為內(nèi)蒙古某乳品廢水處理廠沉砂間內(nèi),直接引接沉砂池初步處理后的出水,水質(zhì)情況及水質(zhì)分析方法見表1,水解池與SBR接種污泥均來自該污水處理廠濃縮池污泥.
2 試驗(yàn)結(jié)果與分析
在整個(gè)系統(tǒng)工藝啟動(dòng)完成且整個(gè)工藝聯(lián)動(dòng)運(yùn)行一段時(shí)間后,開始穩(wěn)定運(yùn)行階段. 試驗(yàn)運(yùn)行期間控制水解池內(nèi)溫度穩(wěn)定在29～31 ℃,污泥質(zhì)量濃度控制在6 000 mg/L; SBR池溫度穩(wěn)定在18～21℃,污泥質(zhì)量濃度控制在4000 mg/L,排出比為1∶2,反應(yīng)末期溶解氧控制在2 mg/L左右.為了實(shí)現(xiàn)最佳的處理效果,探詢工藝參數(shù)與水中污染物降解之間的規(guī)律性,本試驗(yàn)從水解酸化池停留時(shí)間和SBR池反應(yīng)時(shí)間來進(jìn)行分析研究.
2. 1 水解酸化池參數(shù)優(yōu)化與機(jī)理研究
目前,針對(duì)水解酸化的研究主要是將其作為厭氧消化的第一階段,為產(chǎn)甲烷菌提供基質(zhì). 一般而言,有利于水解酸化菌生長的短HRT和低pH值條件會(huì)抑制產(chǎn)甲烷菌的活性表. 而兼性微生物可以在較短的HRT,較寬的pH范圍和較低的溫度條件下,有效地轉(zhuǎn)化和降解某些毒性物質(zhì)和難生物降解物質(zhì),能夠?qū)崿F(xiàn)芳香烴及雜環(huán)化合物的開環(huán)裂解等,進(jìn)而成為其他生物處理工藝的有效預(yù)處理階段.
在有機(jī)物的厭氧分解中, VFA (揮發(fā)性脂肪酸)是各種基質(zhì)水解酸化后的中間或終產(chǎn)物,當(dāng)HRT較長時(shí),產(chǎn)物以乙酸等短鏈脂肪酸為主,而當(dāng)HRT較短時(shí),生成的長鏈脂肪酸來不及繼續(xù)分解為短鏈脂肪酸而存在于出水中, 如丁酸和醇類等,因此VFA是厭氧發(fā)酵研究中有機(jī)物降解工藝條件優(yōu)劣的重要參數(shù). 水解酸化池內(nèi)pH 值和VFA質(zhì)量濃度變化曲線如圖2所示.從圖2中可以看出,隨著停留時(shí)間的增加, pH值逐漸降低,并且降低速度是逐漸加快的,在停留時(shí)間為7 h時(shí), pH值已降到7. 0左右. 而進(jìn)水VFA質(zhì)量濃度較低,隨著時(shí)間的延長,廢水中VFA質(zhì)量濃度逐漸升高,當(dāng)停留時(shí)間達(dá)到6 h時(shí),VFA質(zhì)量濃度達(dá)到最大值451 mg/L,隨后VFA質(zhì)量濃度便開始下降,標(biāo)志著廢水中水解酸化過程的完成.
有機(jī)多聚物不能被微生物直接利用,必須轉(zhuǎn)化為能夠透過細(xì)胞膜的溶解性物質(zhì)(通常為單分子或二聚物). 所以,可溶性化過程是復(fù)雜多聚有機(jī)物厭氧降解的第一步. 乳品廢水中含有大量的膠體物質(zhì)懸浮在水中,進(jìn)入水解酸化池后,在微生物的作用下,可將不溶性的有機(jī)物水解為溶解性的有機(jī)物,并去除一部分CODcr ,提高了廢水的可生化性,水解酸化池內(nèi)CODcr質(zhì)量濃度和廢水的可生化性關(guān)系見圖3所示.
水解速率常數(shù)變化曲線如圖4所示,從圖4中可以看出,在開始的2 h內(nèi),水解速率變化最大,及降解速度變化最快,并在1 h時(shí)速率常數(shù)達(dá)到最大值0. 246,在隨后時(shí)間里,水解速率常數(shù)逐漸降低且速度逐漸平緩,即底物濃度對(duì)水解降解速率具有決定性作用.
根據(jù)乳品廢水原水水質(zhì)分析資料顯示,原水中氨氮的值不高,但廢水中的蛋白質(zhì)含有較多的氮素,試驗(yàn)中通過水解酸化池能夠很好的將蛋白質(zhì)分解,從而釋放出氨氮,水解酸化池內(nèi)氨氮濃度變化曲線見圖5所示.
綜合以上因素,考慮到實(shí)際工程的經(jīng)濟(jì)因素和水解效果,本試驗(yàn)確定水解酸化池停留時(shí)間6 h為最佳停留時(shí)間.
2. 2 SBR參數(shù)優(yōu)化與機(jī)理研究
采用SBR 工藝處理工業(yè)廢水,當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí),即使延長曝氣時(shí)間,有一小部分有機(jī)物也不能進(jìn)一步被降解,這部分有機(jī)物稱為該條件下難降解COD.
由于乳品廢水本身的特性,在采用傳統(tǒng)好氧工藝處理乳品廢水時(shí),很容易發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)象,造成污泥流失,水質(zhì)惡化,嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致工藝無法正常運(yùn)行. 因此解決污泥膨脹問題對(duì)生物處理廢水是極為重要的. SBR工藝可有效的控制SVI值,從而有效的抑制污泥膨脹. 而SBR池的反應(yīng)時(shí)間的長短直接影響著水中有機(jī)物和氨氮的降解程度,決定了出水CODcr質(zhì)量濃度和氨氮質(zhì)量濃度的大小.SBR池內(nèi)CODcr、氨氮去除率曲線如圖6 所示. 隨著SBR內(nèi)反應(yīng)時(shí)間的延長, CODcr和氨氮的去除率均逐漸提高,但當(dāng)停留時(shí)間達(dá)到4 h以后,CODcr去除率開始下降,而氨氮的去除率則是沒有太大的升高, CODcr去除率下降是由于曝氣過量,污泥被解體而引起廢水中COD值升高的緣故.SBR池在反應(yīng)過程中有機(jī)物的降解速率,受到供氧速率、污泥質(zhì)量濃度以及有機(jī)物質(zhì)量濃度多方面的影響,氧氣的供應(yīng)是影響有機(jī)物降解速率的一個(gè)重要因素. 因此本試驗(yàn)探討了SBR池內(nèi)CODcr質(zhì)量濃度變化與溶解氧變化關(guān)系如圖7所示.降解速率常數(shù)變化曲線如圖8所示,從圖8可以看出,在開始的兩個(gè)小時(shí)內(nèi),降解速率變化較大,并在1 h時(shí)出現(xiàn)最大值0. 75,即此時(shí)有機(jī)物降解速率最快,在以后4 h逐漸趨于平穩(wěn),則有機(jī)物質(zhì)量濃度的大小影響有機(jī)物降解速率.
根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果,采用SBR 工藝處理水解池出水的最佳反應(yīng)時(shí)間為4 h左右. 從溶解氧的變化規(guī)律以及運(yùn)行費(fèi)用來看, SBR池供氧方式可采用漸減曝氣更合理,更經(jīng)濟(jì).
2. 3 系統(tǒng)最優(yōu)條件下處理效果分析
通過試驗(yàn),當(dāng)進(jìn)水CODcr質(zhì)量濃度為1250～1830 mg/L時(shí),控制水解酸化池污泥質(zhì)量濃度為6000 mg/L, SBR池污泥質(zhì)量濃度為4000 mg/L,排出比為1∶2,水解酸化時(shí)間6 h和SBR反應(yīng)時(shí)間4 h左右,進(jìn)出水水質(zhì)情況見表2.
3 結(jié) 論
1)乳品廢水采用水解酸化- SBR工藝具有較高的處理效率.
2)水解酸化池的停留時(shí)間是對(duì)廢水的生物降解,提高廢水的可生化性具有決定性的作用,并可通過氨基酸發(fā)酵提供氨氮給后續(xù)好氧工藝. SBR池反應(yīng)時(shí)間是影響CODcr、氨氮去除率的關(guān)鍵,且隨反應(yīng)時(shí)間變化,溶解氧呈規(guī)律性變化, SBR池供氧方式宜采用漸減曝氣的方式.具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
3)試驗(yàn)結(jié)果表明, 當(dāng)進(jìn)水CODcr為1250～1830 mg/L,常溫條件下,水解酸化最佳停留時(shí)間為6 h, SBR在排除比為1∶2條件下,最佳反應(yīng)時(shí)間為4h, CODc r、BOD、SS總?cè)コ士蛇_(dá)90%以上,出水可以達(dá)到國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)( GB 8978—1996)二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn).（作者：孫明東，北京交通大學(xué)土建學(xué)院市政環(huán)境工程系）
