SBR法处理模拟乳制品废水处理效果的研究

冯 瑶， 张艳楠，魏 来，孙立刚，尹诗雨，马 菱, 左金龙*

(1. 哈尔滨商业大学 食品工程学院，哈尔滨 150076；2. 哈尔滨商业大学 英才学院，哈尔滨 150028)

近年来随着人民生活水平的提高，乳制品已经成为人们生活中的必需品.据统计2000～2014年全国乳制品产量从217万t增加到约2 652万t，增长了11倍.产值从159亿增加到3300亿元，增加了21倍.在乳制品工业迅速发展的同时，其废水排放量也在逐年增加，约为牛奶产量的2.5倍[1].

乳制品废水作为高质量浓度有机废水，含有氮、磷等营养物质，排入水体后导致水体中溶解氧的大量消耗，严重影响水生动植物的生长，废水中有机物在缺氧条件下分解，可使水体发臭，严重情况下导致水生动物死亡，因此对乳制品废水进行处理则成为不可或缺的环节[2].

SBR工艺即序批式活性污泥法，是常规活性污泥法的一种改进方法.SBR工艺采用可变容积间歇式反应器，省去了回流污泥系统及沉淀设备，曝气与沉淀在同一容器中完成，利用污泥中的微生物完成脱氮除磷的过程.具有工艺简单，运行可靠，管理方便等优点[3].

1 实验材料及方法

1.1 实验流程

实验前先对污泥进行驯化，在进水中逐渐提高模拟的乳制品废水的质量浓度，使微生物逐渐适应新的生活条件，逐步达到对乳制品废水所要求的处理效率为止.并对活性污泥的性能指标进行测定.如：污泥沉降比(SV)、混合液悬浮固体(MLSS)、污泥体积指数(SVI)等.配制模拟乳制品废水，COD值约为1 000～1 200 mg/L.先进行缺氧搅拌约30 min，再进行好氧曝气约3 h，在曝气期间每小时取水样50 mL用于检测各项指标.用分光光度法绘制标准曲线从而测得氨氮、正磷酸盐的质量浓度值.再用微波消解仪对水样进行消解并用滴定法测其COD值.

1.2 实验方法

1.2.1 污泥的驯化

采用市政污水处理厂的活性污泥中逐渐增加乳制品的比例，直到满负荷为止.每个周期配水进水30 min、缺氧搅拌30 min、好氧曝气3 h以上、静止沉淀2 h[2].培菌驯化期间，每天测定COD、氨氮、正磷酸盐、V、SVI、MLSS等指标，同时做微生物镜检.

1.2.2 标准曲线的测定

实验采用分光光度法测得各指标质量浓度.

1.2.3 氨氮、正磷酸盐的实验方法

配置水样于比色管中，加入显色剂，以无氨水为参比，测量吸光度；根据校正曲线，计算氨氮含量.

配置水样，加入显色剂，以蒸馏水为参比，测量吸光度.由测得的吸光度，减去参比水样的吸光度后，得到校正吸光度，绘制以含磷量(μg)对校正吸光度的校正曲线.减去空白试验的吸光度，并从校准曲线上查出含磷量.

1.2.4 COD的测定

COD的测定采用滴定法，准确吸取水样5.00 mL(每批水样做两组空白)于消解罐中，配制并进行消解，并用硫酸亚铁铵滴定至终点.即可用公式求得COD值.

COD(mg/L)=(V0-V1)*C*8*1 000/V2

2 实验分析

实验主要是在室温条件、污泥状态良好(SV=26%、SVI=80.84 mL/g)对不同出水时间的水样进行COD、氨氮以及磷酸盐的测定，并分析选择最佳处理时间.模拟废水入水水质如表1所示.

表1 进水水质参数(mg/L)

2.1 COD去除效果

COD质量浓度及去除率随反应时间变化情况，如图1所示，

图1 COD质量浓度及去除率随反应时间变化情况

从图1中可看出，当反应开始进行曝气时，COD质量浓度显著下降，且COD一直呈现下降状态.原因是反应过程中微生物的代谢以及磷元素和氮元素去除过程均需消耗能量.曝气1 h、2 h和3 h时，COD去除率分别可达到84%左右，97%左右和98%左右， 从COD去除率方面分析，COD在曝气达到3 h的去除率较好.

2.2 氨氮去除效果

NH4+—N质量浓度和去除率随反应时间变化情况，见图2.

图2 NH4+—N质量浓度和去除率随反应时间变化情况

如图2所示，在反应器内加入模拟废水后，氨氮的质量浓度下降明显，其原因是当废水进入反应

器后瞬间被稀释.随着反应时间的不断加长，氨氮的质量浓度一直处于下降趋势.当曝气时间为1 h时，NH4+—N除率不是很高，在35%左右；当反应进行2 h后的去除率达到50%左右；当反应进行3 h后的去除率可以达到80%以上.实验数据表明，在曝气3 h后，NH4+—N的去除率可以达到80%以上.

2.3 正磷酸盐去除效果

PO43-—P的质量浓度和去除率随反应时间变化情况，如图3所示.

图3 PO43-—P的质量浓度和去除率随反应时间变化情况

从图3 可看出，当模拟废水进入反应器之后，PO43-—P质量浓度瞬间下降很多，这主要原因是模拟废水进入系统瞬间被稀释.随后在有氧条件下，过量的聚磷菌从环境中吸收磷，使得PO43-—P一直处于下降趋势.在曝气1 h时，PO43-—P的去除率达到90%左右，处理效果极好；曝气2 h，PO43-—P的去除率达到97%左右；当曝气达到3 h，PO43-—P的去除率接近99.5%，效果较好.

3 结 语

采用SBR法模拟乳制品废水，在曝气3 h时，COD的去除率接近98%，效果显著；氨氮的去除率达到81%左右；磷酸盐的去除率接近100%.

[1] 刘 寅, 杜 兵, 曹建平, 等. 乳制品废水处理工艺选择与工程设计[J]. 给水排水, 2011, 37(10): 61-64.

[2] 张鹏举, 宋 森, 李 杰. 驯化活性污泥SBR工艺处理乳制品废水研究[J]. 环境科学与管理, 2016, 41(4): 91-93.

[3] 李 彪, 左金龙, 刘志维, 等. 厌氧法-好氧法对豆奶废水处理的效果影响[J]. 哈尔滨商业大学学报：自然科学版, 2013, 29(4): 398-440.