某乳制品企业生产废水处理工程设计实例及分析

谢计平

（甘肃省生态环境科学设计研究院，甘肃 兰州 730020）

目前，乳制品行业已是我国新兴的且发展势头迅猛的行业之一。伴随而来的是大量乳制品工业废水的产生，这种废水中含有大量的固体悬浮物（SS）、油类物质、高浓度有机物[1-3]，若未经处理或处理不当直接排入水体，势必对生态环境产生极大危害。目前国内外对乳制品废水的处理多采用生物处理技术[4]。乳品生产废水生化性较好，污染物浓度值在1d内变化较大，这就要求污水处理设施具有较强的抗冲击负荷能力[5]。本文对某乳制品企业生产废水处理工程进行分析，有针对性地进行设计，以期为同类工程设计提供借鉴。

1 生产废水概况

某乳制品企业位于甘肃省甘南藏族自治州，主要产品为干酪素等乳制品。该乳制品企业所排放的废水中80%以上为生产过程中产生的废水。主要来自生产工艺过程中产品加工、设备消毒清洗。废水中含有大量的可溶解性有机物，主要污染物有COD、BOD、动物油、SS、酸性物质，属于高浓度有机废水，外观呈乳白色。

2 生产废水处理工艺的选择

2.1 工艺选择需考虑的主要因素

乳制品行业生产废水水质较复杂，采用单一方法处理废水往往达不到排放要求。废水水质、水量不仅随着季节有一定的变化，即使在同一天也会存在很大波动。另外，该企业地处青藏高原东部，平均海拔较高（3000m），常年气温低，且有冻融现象。考虑前述生产废水水质特点，在选择处理工艺时，应重点从废水处理工艺稳定性、节能环保、运行管理和达标排放等以下四个方面选择：

（1）处理工艺要稳定可靠，能够耐冲击负荷，并且适应高寒地区;（2）运行管理简单，日常费用低;（3）设备装置节能环保;（4）达标排放，满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级排放标准。

2.2 工艺流程及优点

2.2.1 工艺流程简介

该生产废水B/C值为0.428，可生化性较好。考虑废水进水和出水水质情况，设计采用气浮-EGSB-AO废水处理工艺，该工艺包括废水处理和污泥处理及处置两部分，出水水质执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级排放标准。废水处理工艺流程如图1所示。

图1 废水处理工艺流程

生产废水经收集后进入格栅渠，格栅渠内设人工简易粗格栅一道、细格栅一道，主要拦截污水中的大颗粒漂浮物，避免漂浮物对后续处理及管道设备堵塞，经格栅处理后的污水自流进入调节隔油池，调节池隔油处理后，由提升泵提升进入连续二级气浮装置。其出水自流进入中间水池，由提升泵提升进入升流式厌氧污泥膨胀床EGSB反应器，处理后的污水自流进入A/O池，A/O池生化反应完成后进入沉淀池，沉淀后污泥进入回流井，大部分回流到A段，剩余污泥泵入污泥浓缩池，浓缩后上清液进入中和水池，污泥进入污泥脱水机，压缩后的滤液进入调节池，滤饼外运，沉淀池出水到清水池，经消毒后达标排放或部分回用于绿化。污水处理部分设施出现故障时，污水经调节池流入应急事故池。

2.2.2 工艺流程主要优点

1）采用运行、出水稳定、防腐性能良好的升流式厌氧污泥膨胀床EGSB反应器，对于低温度高浓度的污水适应能力强，且能承受较大的有机负荷，符合当地气候状况；

2）考虑到废水中乳清蛋白和多肽蛋白的存在，在厌氧及好氧处理中无法将其完全处理会导致出水COD升高，而该两种蛋白在pH值为8～8.5时能快速聚合产生絮体，利用浮选的原理将其取去除。因此，采用连续二级气浮，一级气浮部分投加PAC和PAM，去除其他悬浮状态物质，降低COD浓度，在一级气浮出水底部加碱作为絮凝剂，调节pH至8～8.5之间，二级气浮去除乳清蛋白及多肽蛋白，节省占地面积，为EGSB反应器创造更好的运行条件；

3）考虑到经济成本，采用高浓度、高负荷的活性污泥运行工艺，能提高污染物去除率，节小池容，降低造价，且污泥池中的污泥通过浓缩脱水后泥饼外运，避免对环境造成二次污染；

4）本方案在处理过程中采用节能降噪设备，A/O池曝气风机采用变频控制好氧池的溶解氧浓度与风机转速实现自动连锁，随着水量与有机物浓度的变化，风机转速相应的变化，有效降低能耗，运行费用低，噪音小。

2.3 设计进、出水水质

根据企业提供的进水水量及水质参数，目前，设计废水处理量为2000m3/d。生产废水处理工程的工艺选择与设计分析，目前，整个工艺运行稳定，处理后出水水质达到 《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级排放标准后进入市政管网，见表1。

表1 设计进水水质

污水排放标准执行 《污水处理综合排放标准》 （GB8978-1996）中的一级排放标准规定。见表2。

表2 设计出水水质

3 污水处理工艺主要构筑物及参数

3.1 预处理构筑物

预处理主要包括粗格栅、细格栅、调节隔油池、加药装置、连续二级气浮装置和中间水池。

3.1.1 粗格栅、细格栅

设置简易粗格栅一道，栅宽0.5m，栅隙20mm，格栅倾角60°。选用回转式机械细格栅一道，栅宽0.5m，栅隙6mm，格栅倾角60°。粗格栅和细格栅的设计流量为85m3/h，功率为0.55kW，将粗、细格栅设置于格栅渠内，主要拦截污水中的大颗粒漂浮物，以确保管道设备等正常运行。

3.1.2 调节隔油池

调节隔油池有效容积500m3，钢筋混凝土结构。设置WQ型污水提升泵2台，功率7.5kW；QJB400/740-2.5型搅拌器2台，功率2.5kW；浮油收集器1个，功率1.1kW。液位控制器2个，一用一备。

调节隔油池中配套两台提升泵，考虑到业主生产运行的不稳定性及季节性因素的影响，提升泵由液位控制，高液位时提升泵运行，后续系统设备运行；低液位时提升泵停止运行，后续系统设备间歇运行，实现污水处理序批式进水。

3.1.3 加药装置

分别设置PAC、PAM和 NaoH加药装置各 1套，型号均为JY-Ⅰ，为碳钢衬胶材质。该装置全自动连续配置并投加药物，从粉剂到配制好的溶液，整个过程均能达到全自动、安全、连续运行。

3.1.4 连续二级气浮装置

采用HQF-50型连续二级气浮装置2套，每套长6.0m，宽3.7m，高 2.0m，设计单台流量50m3/h，水力停留时间控制在0.7h，最大气压为0.23kg/cm2，气浮池湿重为36.80t。

3.1.5 中间水池

气浮出水进入中间水池，为后续EGSB反应器提供进水条件。设计1座中间水池，钢筋混凝土结构，有效容积为36m3，池中配套3台提升泵，两用一备，由液位控制器控制水泵的启停。每台提升泵的功率为7.5kW。

3.2 生物处理构筑物

生物处理构筑物主要包括EGSB反应器和A/O池。

3.2.1 EGSB反应器

设置两套EGSB反应器，为并联关系根据实际水量可单套运行。每套EGSB反应器直径4.5m，高16m，由配水系统、反应区、三相分离器、沉淀区、出水系统、出水循环部分组成一个完整系统， 建筑材料为碳钢加防腐涂层。

EGSB设计液体上升流速为6m/h，采用出水外循环方式，回流比控制在200%，设计容积负荷15.0kgCOD/m3d，管道循环泵3台，两用一备，功率7.5kW。运行控制温度为：中温厌氧反应的最适宜温度范围为 35～38°C，运行过程中的温度波动≤2°C/d。pH：正常情况下进水pH值控制在6.5以上，出水6.8～7.2。

3.2.2 A/O池

设置一组生物处理池(合建），钢筋混凝土结构。A池（缺氧池）容积425m3，溶解氧控制在0.2～0.4mg/L。A池采用新型弹性立体填料。这种填料具有不易堵塞、重量轻、比表面积大，处理效果稳定等优点，并且易于检修和更换。

O池（好氧池）容积1190m3，气水比为18:1左右，有效水深4m。好氧池采用EPDM橡胶膜微孔爆气器，每个曝气器服务面积0.5m2，氧的利用率为30%以上。空气量典型值为 5±2Nm3／h·只。填料采用柱状生物载体填料，该填料比表面积大，为一般生物填料的16～20倍(同单位体积)，因此池内保持较高的生物量，达到高速高效去除有机污染物的目的。配套2台变频控制曝气风机，一用一备，每台风机供气量为26.15m3/min，功率为30kW。

3.3 污泥处置系统

污水处理过程中产生的污泥，除无机惰性物质外，还含有较多的有机物，有机物颗粒较细，含有病原菌和寄生虫卵，易腐化发臭，若不经处理，直接排入自然环境中，将会造成二次污染，故必须进行污泥处理。

设置一座容积为90m3的污泥浓缩池，设计停留时间为1h。配置SDG1000型污泥脱水机1套；浓缩污泥进料螺杆泵2台，一用一备，流量6m3/h，功率2.2kW。

4 工程运行效果及经济环境效益

该日处理2000m3/d干酪素生产废水处理项目于2017年5月份开始建设，2017年11月建设完毕，2018年5月开始运行调试，EGSB调试污泥接种的是污水处理厂的消化污泥，通过3～4个月的调试试运行，基本达到了稳定运行状态，出水水质满足《污水处理综合排放标准》（GB8978-1996）中的一级排放标准，降低了环境污染，取得了良好的环境效益，见表3。

表3 废水监测结果及处理效果

该项目总投资约890万元，其中工程费用450.3万元，工程建设其他费用为366.7万元，预备费为73万元。生产成本为3.12～4.05元/m3，平均经营成本为1.78元/m3。

5 结论与建议

1）运行结果表明，该企业乳制品废水采用预处理+生物处理+深度处理的废水处理工艺，处理效果可稳定达到 《污水处理综合排放标准》（GB8978-1996）中的一级排放标准；

2）EGSB采用出水回流技术,反应器内的液体具有较高的上升流速,且出水回流可稀释硫酸盐及其它有毒有害物质的浓度,污水与微生物之间可充分接触,能承受较大的有机负荷,有效避免反应器内死角和短流的产生；

3）沼气产生量不太稳定，有时会出现因产生量少而未及时收集处置利用的现象。在以后的设计中，建议加强沼气的回收处理利用，避免浪费和污染环境。