某乳制品企業生產廢水處理工程設計實例及分析

謝計平

（甘肅省生態環境科學設計研究院，甘肅 蘭州 730020）

目前，乳制品行業已是我國新興的且發展勢頭迅猛的行業之一。伴隨而來的是大量乳制品工業廢水的產生，這種廢水中含有大量的固體懸浮物（SS）、油類物質、高濃度有機物[1-3]，若未經處理或處理不當直接排入水體，勢必對生態環境產生極大危害。目前國內外對乳制品廢水的處理多采用生物處理技術[4]。乳品生產廢水生化性較好，污染物濃度值在1d內變化較大，這就要求污水處理設施具有較強的抗沖擊負荷能力[5]。本文對某乳制品企業生產廢水處理工程進行分析，有針對性地進行設計，以期為同類工程設計提供借鑒。

1 生產廢水概況

某乳制品企業位于甘肅省甘南藏族自治州，主要產品為干酪素等乳制品。該乳制品企業所排放的廢水中80%以上為生產過程中產生的廢水。主要來自生產工藝過程中產品加工、設備消毒清洗。廢水中含有大量的可溶解性有機物，主要污染物有COD、BOD、動物油、SS、酸性物質，屬于高濃度有機廢水，外觀呈乳白色。

2 生產廢水處理工藝的選擇

2.1 工藝選擇需考慮的主要因素

乳制品行業生產廢水水質較復雜，采用單一方法處理廢水往往達不到排放要求。廢水水質、水量不僅隨著季節有一定的變化，即使在同一天也會存在很大波動。另外，該企業地處青藏高原東部，平均海拔較高（3000m），常年氣溫低，且有凍融現象。考慮前述生產廢水水質特點，在選擇處理工藝時，應重點從廢水處理工藝穩定性、節能環保、運行管理和達標排放等以下四個方面選擇：

（1）處理工藝要穩定可靠，能夠耐沖擊負荷，并且適應高寒地區;（2）運行管理簡單，日常費用低;（3）設備裝置節能環保;（4）達標排放，滿足《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級排放標準。

2.2 工藝流程及優點

2.2.1 工藝流程簡介

該生產廢水B/C值為0.428，可生化性較好。考慮廢水進水和出水水質情況，設計采用氣浮-EGSB-AO廢水處理工藝，該工藝包括廢水處理和污泥處理及處置兩部分，出水水質執行《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級排放標準。廢水處理工藝流程如圖1所示。

圖1 廢水處理工藝流程

生產廢水經收集后進入格柵渠，格柵渠內設人工簡易粗格柵一道、細格柵一道，主要攔截污水中的大顆粒漂浮物，避免漂浮物對后續處理及管道設備堵塞，經格柵處理后的污水自流進入調節隔油池，調節池隔油處理后，由提升泵提升進入連續二級氣浮裝置。其出水自流進入中間水池，由提升泵提升進入升流式厭氧污泥膨脹床EGSB反應器，處理后的污水自流進入A/O池，A/O池生化反應完成后進入沉淀池，沉淀后污泥進入回流井，大部分回流到A段，剩余污泥泵入污泥濃縮池，濃縮后上清液進入中和水池，污泥進入污泥脫水機，壓縮后的濾液進入調節池，濾餅外運，沉淀池出水到清水池，經消毒后達標排放或部分回用于綠化。污水處理部分設施出現故障時，污水經調節池流入應急事故池。

2.2.2 工藝流程主要優點

1）采用運行、出水穩定、防腐性能良好的升流式厭氧污泥膨脹床EGSB反應器，對于低溫度高濃度的污水適應能力強，且能承受較大的有機負荷，符合當地氣候狀況；

2）考慮到廢水中乳清蛋白和多肽蛋白的存在，在厭氧及好氧處理中無法將其完全處理會導致出水COD升高，而該兩種蛋白在pH值為8～8.5時能快速聚合產生絮體，利用浮選的原理將其取去除。因此，采用連續二級氣浮，一級氣浮部分投加PAC和PAM，去除其他懸浮狀態物質，降低COD濃度，在一級氣浮出水底部加堿作為絮凝劑，調節pH至8～8.5之間，二級氣浮去除乳清蛋白及多肽蛋白，節省占地面積，為EGSB反應器創造更好的運行條件；

3）考慮到經濟成本，采用高濃度、高負荷的活性污泥運行工藝，能提高污染物去除率，節小池容，降低造價，且污泥池中的污泥通過濃縮脫水后泥餅外運，避免對環境造成二次污染；

4）本方案在處理過程中采用節能降噪設備，A/O池曝氣風機采用變頻控制好氧池的溶解氧濃度與風機轉速實現自動連鎖，隨著水量與有機物濃度的變化，風機轉速相應的變化，有效降低能耗，運行費用低，噪音小。

2.3 設計進、出水水質

根據企業提供的進水水量及水質參數，目前，設計廢水處理量為2000m3/d。生產廢水處理工程的工藝選擇與設計分析，目前，整個工藝運行穩定，處理后出水水質達到 《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級排放標準后進入市政管網，見表1。

表1 設計進水水質

污水排放標準執行 《污水處理綜合排放標準》 （GB8978-1996）中的一級排放標準規定。見表2。

表2 設計出水水質

3 污水處理工藝主要構筑物及參數

3.1 預處理構筑物

預處理主要包括粗格柵、細格柵、調節隔油池、加藥裝置、連續二級氣浮裝置和中間水池。

3.1.1 粗格柵、細格柵

設置簡易粗格柵一道，柵寬0.5m，柵隙20mm，格柵傾角60°。選用回轉式機械細格柵一道，柵寬0.5m，柵隙6mm，格柵傾角60°。粗格柵和細格柵的設計流量為85m3/h，功率為0.55kW，將粗、細格柵設置于格柵渠內，主要攔截污水中的大顆粒漂浮物，以確保管道設備等正常運行。

3.1.2 調節隔油池

調節隔油池有效容積500m3，鋼筋混凝土結構。設置WQ型污水提升泵2臺，功率7.5kW；QJB400/740-2.5型攪拌器2臺，功率2.5kW；浮油收集器1個，功率1.1kW。液位控制器2個，一用一備。

調節隔油池中配套兩臺提升泵，考慮到業主生產運行的不穩定性及季節性因素的影響，提升泵由液位控制，高液位時提升泵運行，后續系統設備運行；低液位時提升泵停止運行，后續系統設備間歇運行，實現污水處理序批式進水。

3.1.3 加藥裝置

分別設置PAC、PAM和 NaoH加藥裝置各 1套，型號均為JY-Ⅰ，為碳鋼襯膠材質。該裝置全自動連續配置并投加藥物，從粉劑到配制好的溶液，整個過程均能達到全自動、安全、連續運行。

3.1.4 連續二級氣浮裝置

采用HQF-50型連續二級氣浮裝置2套，每套長6.0m，寬3.7m，高 2.0m，設計單臺流量50m3/h，水力停留時間控制在0.7h，最大氣壓為0.23kg/cm2，氣浮池濕重為36.80t。

3.1.5 中間水池

氣浮出水進入中間水池，為后續EGSB反應器提供進水條件。設計1座中間水池，鋼筋混凝土結構，有效容積為36m3，池中配套3臺提升泵，兩用一備，由液位控制器控制水泵的啟停。每臺提升泵的功率為7.5kW。

3.2 生物處理構筑物

生物處理構筑物主要包括EGSB反應器和A/O池。

3.2.1 EGSB反應器

設置兩套EGSB反應器，為并聯關系根據實際水量可單套運行。每套EGSB反應器直徑4.5m，高16m，由配水系統、反應區、三相分離器、沉淀區、出水系統、出水循環部分組成一個完整系統， 建筑材料為碳鋼加防腐涂層。

EGSB設計液體上升流速為6m/h，采用出水外循環方式，回流比控制在200%，設計容積負荷15.0kgCOD/m3d，管道循環泵3臺，兩用一備，功率7.5kW。運行控制溫度為：中溫厭氧反應的最適宜溫度范圍為 35～38°C，運行過程中的溫度波動≤2°C/d。pH：正常情況下進水pH值控制在6.5以上，出水6.8～7.2。

3.2.2 A/O池

設置一組生物處理池(合建），鋼筋混凝土結構。A池（缺氧池）容積425m3，溶解氧控制在0.2～0.4mg/L。A池采用新型彈性立體填料。這種填料具有不易堵塞、重量輕、比表面積大，處理效果穩定等優點，并且易于檢修和更換。

O池（好氧池）容積1190m3，氣水比為18:1左右，有效水深4m。好氧池采用EPDM橡膠膜微孔爆氣器，每個曝氣器服務面積0.5m2，氧的利用率為30%以上。空氣量典型值為 5±2Nm3／h·只。填料采用柱狀生物載體填料，該填料比表面積大，為一般生物填料的16～20倍(同單位體積)，因此池內保持較高的生物量，達到高速高效去除有機污染物的目的。配套2臺變頻控制曝氣風機，一用一備，每臺風機供氣量為26.15m3/min，功率為30kW。

3.3 污泥處置系統

污水處理過程中產生的污泥，除無機惰性物質外，還含有較多的有機物，有機物顆粒較細，含有病原菌和寄生蟲卵，易腐化發臭，若不經處理，直接排入自然環境中，將會造成二次污染，故必須進行污泥處理。

設置一座容積為90m3的污泥濃縮池，設計停留時間為1h。配置SDG1000型污泥脫水機1套；濃縮污泥進料螺桿泵2臺，一用一備，流量6m3/h，功率2.2kW。

4 工程運行效果及經濟環境效益

該日處理2000m3/d干酪素生產廢水處理項目于2017年5月份開始建設，2017年11月建設完畢，2018年5月開始運行調試，EGSB調試污泥接種的是污水處理廠的消化污泥，通過3～4個月的調試試運行，基本達到了穩定運行狀態，出水水質滿足《污水處理綜合排放標準》（GB8978-1996）中的一級排放標準，降低了環境污染，取得了良好的環境效益，見表3。

表3 廢水監測結果及處理效果

該項目總投資約890萬元，其中工程費用450.3萬元，工程建設其他費用為366.7萬元，預備費為73萬元。生產成本為3.12～4.05元/m3，平均經營成本為1.78元/m3。

5 結論與建議

1）運行結果表明，該企業乳制品廢水采用預處理+生物處理+深度處理的廢水處理工藝，處理效果可穩定達到 《污水處理綜合排放標準》（GB8978-1996）中的一級排放標準；

2）EGSB采用出水回流技術,反應器內的液體具有較高的上升流速,且出水回流可稀釋硫酸鹽及其它有毒有害物質的濃度,污水與微生物之間可充分接觸,能承受較大的有機負荷,有效避免反應器內死角和短流的產生；

3）沼氣產生量不太穩定，有時會出現因產生量少而未及時收集處置利用的現象。在以后的設計中，建議加強沼氣的回收處理利用，避免浪費和污染環境。