乳品廢水臭氧處理工藝
一、乳品廢水的來(lái)源及特點(diǎn)
乳品廢水是煉乳、干酪、奶油、乳制飲料、冰激凌以及乳制品點(diǎn)心生產(chǎn)過(guò)程中排出的廢水。乳品廢水通常分為三類(lèi)，即冷卻水、廠區(qū)生活廢水和生產(chǎn)廢水。冷卻水包括鮮奶蒸發(fā)濃縮排出的水，主要來(lái)自各工段的冷卻過(guò)程，這部分水基本不受污染，COD只有40～50mg/L，但水量較大，約占總水量的60%～90%，通常直接排放到環(huán)境中去。廠區(qū)內(nèi)的生活污水，包括食堂廢水，澡堂廢水、宿舍區(qū)和辦公區(qū)廢水等，這部分廢水在整個(gè)廢水中占的比例相對(duì)較小，通常和生產(chǎn)廢水一起處理。
乳品廠主要處理的廢水是生產(chǎn)廢水，通常在乳制品生產(chǎn)加工過(guò)程中各生產(chǎn)工藝段的設(shè)備及車(chē)間地面的沖刷水、蒸發(fā)器的冷凝水、超高溫滅菌的凝結(jié)水等。其他廢水來(lái)源是在加工過(guò)程中牛奶和乳產(chǎn)品的散落、*牛奶和乳產(chǎn)品的外排以及包裝操作的散落等引起的。
乳品加工廠中的廢水水量每天波動(dòng)很大，該波動(dòng)與產(chǎn)品加工周期中的清洗程序直接相關(guān)。另外由于每個(gè)季節(jié)所接收的加工乳液數(shù)量不同，因此水量季節(jié)變化也比較大，一般是夏天高，冬天低。乳品廢水隨著產(chǎn)品的種類(lèi)變化，水質(zhì)波動(dòng)也非常大，但是廢水的BOD和COD的比值通常在0.5以上，屬于生化性很好的廢水。乳品加工廢水的SS通常來(lái)源于絮狀牛奶、干酪凝結(jié)物微?；蛘呤钦{(diào)味成分如水果和堅(jiān)果等，一般情況下大約76%的SS是可揮發(fā)性的。廢水中的磷主要以有機(jī)物或聚磷酸鹽的形式存在，而大部分的氮以有機(jī)氮的形式存在，如蛋白質(zhì)。
普通乳品廢水的水質(zhì)特性
| 產(chǎn)品類(lèi)型 | COD/(mg/L) | BOD/(mg/L) | SS/(mg/L) | TP(mg/L) | NH??-N(mg/L) | PH值 |
| 液態(tài)奶+冰激凌 | 2000～6000 | 1200～4000 | 350～1000 | 8.0～11.0 | ||
| 液態(tài)奶 | 800～1500 | 500～800 | 500～700 | 2.8 | 6.8～7.5 | |
| 液態(tài)奶 | 950～2400 | 500～1300 | 90～450 | 2.0～9.0 | ||
| 液態(tài)奶 | 1420～4730 | 1670～2200 | 220～3300 | 4.4～12.1 | 3.25～12.0 | |
| 液態(tài)奶 | 1500～5500 | 1000～3000 | 200～700 | 10.0～11.0 | ||
| 干酪類(lèi) | 785～7619 | 565～5722 | 326～3560 | 29～181 | 1.0～34.1 | 6.2～11.3 |
二、傳統(tǒng)乳品廢水處理工程實(shí)例
（一） 工程概況
某乳品廠是以生產(chǎn)酸奶、鮮奶等乳制品為主的企業(yè)，年產(chǎn)乳品58000t，其中鮮奶44000t，各種酸奶14000t。該項(xiàng)目為改擴(kuò)建項(xiàng)目，原廢水處理工藝為氣浮+接觸氧化，處理能力250m³/d，后由于該廠擴(kuò)大了生產(chǎn)能力，原處理規(guī)模難以滿足環(huán)保要求，同時(shí)該廠廠區(qū)面積極為有限，廢水處理工程只能在原有用地范圍內(nèi)建設(shè)。
該廢水的特點(diǎn)是廢水中COD、油脂含量較高，易發(fā)生*變質(zhì)現(xiàn)象。結(jié)合國(guó)內(nèi)乳品廢水特點(diǎn)，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，本工程采用水解酸化+曝氣生物濾池處理工藝作為主體工藝。項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)模650 m³/d，于2000年9月正式投產(chǎn)運(yùn)行，2006年該廠由于搬遷停產(chǎn)，運(yùn)行6年間出水水質(zhì)較為穩(wěn)定，水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到了工藝設(shè)計(jì)要求。
（二） 處理工藝
1、 設(shè)計(jì)水質(zhì)
該乳品廠所排放的廢水中80%以上為奶制品生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水。主要來(lái)自設(shè)備消毒沖洗、灌裝設(shè)備清洗、酸奶瓶清洗以及純水制備中排放的離子交換樹(shù)脂再生廢水等。廢水中含有大量的可溶性有機(jī)物（糖類(lèi)、脂肪酸、蛋白質(zhì)、淀粉等），主要污染物為COD、BOD、動(dòng)植物油、SS、酸堿物質(zhì)等，屬中高濃度有機(jī)廢水。廢水可生化性很好，不含有毒有害物質(zhì)，外觀呈乳白色。根據(jù)當(dāng)?shù)氐胤江h(huán)保部門(mén)要求，廢水處理后外排應(yīng)滿足地方水污染物排放二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)進(jìn)出水質(zhì)見(jiàn)表3-1-3。
乳品廢水設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)
| 項(xiàng) 目 | COD/(mg/L) | BOD5/(mg/L) | SS/(mg/L) | 動(dòng)植物油/(mg/L) | pH值 |
| 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì) | 2200 | 750 | 50-250 | 250-500 | 8-10.5 |
| 設(shè)計(jì)出水水質(zhì) | 60 | 20 | 50 | ＜2 | 8.5 |
2、 處理工藝
該項(xiàng)目為改擴(kuò)建項(xiàng)目，經(jīng)工藝的比較選擇，確定了水解酸化+好氧生物處理的工藝流程，考慮到占地面積的限制，選擇好氧工藝時(shí)，采用了占地面積較小的曝氣生物濾池工藝。
3、 工藝流程
本工程的主要處理工藝流程可分為：預(yù)處理工藝、水解酸化工藝和曝氣生物濾池工藝三部分，工藝流程見(jiàn)圖3-1-1。
（三） 平面設(shè)計(jì)
本項(xiàng)目建設(shè)在生產(chǎn)區(qū)，占地面積約830㎡，長(zhǎng)41.5m，寬近20m，東西向布置。
（四） 運(yùn)行情況
1、 監(jiān)測(cè)結(jié)果
該廢水處理工程運(yùn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表
2000-2005年運(yùn)行檢測(cè)數(shù)據(jù)
| 項(xiàng) 目 | pH值 | COD/(mg/L) | BOD/(mg/L) | 動(dòng)植物油/(mg/L) | SS/(mg/L) |
| 進(jìn)水范圍 | 8-10.5 | 1500-3000 | 700-1500 | 250-500 | 50-250 |
| 進(jìn)水平均 | 2250 | 1100 | 375 | 150 | |
| 出水范圍 | 6-9 | <40 | <10 | <2 | <5 |
| 出水平均 | 24 | 7 | 1 |
2、 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
該乳品廠廢水處理改造工程投資150萬(wàn)元，其中設(shè)備投資59.8萬(wàn)元，土建投資90.2萬(wàn)元，勞動(dòng)定員3人，裝機(jī)溶劑74kW，運(yùn)行日耗電471kW·h，年運(yùn)行費(fèi)30.2萬(wàn)元。噸水處理費(fèi)1.55元/m³。
三、乳品行業(yè)廢水新型臭氧生化處理工藝（簡(jiǎn)稱(chēng)OAO工藝）介紹
中合元乳品廢水的臭氧生化處理工藝特點(diǎn)說(shuō)明
1、臭氧同步污泥減量技術(shù)：
在廢水處理工程中，剩余污泥處理和處置問(wèn)題的日益突出使得污泥減量技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)。在目前國(guó)內(nèi)外研究的污泥減量技術(shù)中，利用臭氧同步對(duì)隱性生長(zhǎng)的污泥減量，取得很好的效益。該技術(shù)由于其破解效率高、不產(chǎn)生毒副作用，只產(chǎn)生少量的污泥等特點(diǎn)，不僅降低了設(shè)備采購(gòu)成本、減少了工程占地面積，運(yùn)營(yíng)成本也降低10---20%，所以，很快便被應(yīng)用于水處理實(shí)踐。
臭氧具有強(qiáng)的殺傷力,它能夠滲入細(xì)胞壁從而破壞細(xì)菌有機(jī)體鏈狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)致細(xì)菌的死亡,細(xì)胞溶解釋放有機(jī)物質(zhì)到水中, 而這些自產(chǎn)底物可重新被用于生物代謝,這樣部分有機(jī)碳的重復(fù)使用將會(huì)導(dǎo)致污泥產(chǎn)量的減少。利用臭氧對(duì)剩余污泥進(jìn)行破解,可以使污泥胞內(nèi)外物質(zhì)溶出進(jìn)入液相,改變污泥特性。
2、 高級(jí)氧化法（Advanced Oxidation processible, 簡(jiǎn)稱(chēng)AOP)技術(shù)：
目前，廢水處理常用的生物法處理的缺點(diǎn)在于：對(duì)可生化性差、相對(duì)分子質(zhì)量從幾千到幾萬(wàn)的物質(zhì)處理較困難，處理速度慢，耗時(shí)較長(zhǎng)，因此處理效率較低。臭氧高級(jí)氧化法可將其其直接礦化或通過(guò)氧化提高污染物的可生化性，同時(shí)還對(duì)環(huán)境類(lèi)激素等微量有害化學(xué)物質(zhì)的處理方面有很大的優(yōu)勢(shì)。因此，廢水生物法處理的效率大為提高。
水處理過(guò)程中以羥基自由基為主要氧化劑的氧化過(guò)程稱(chēng)為AOPs過(guò)程，用于水處理則稱(chēng)為AOP法。臭氧化學(xué)處理速度快，效率高。二者有機(jī)結(jié)合，可以*提高污水的處理效率。不僅處理效果提高，而且單位時(shí)間的污水處理量大為增加，使污水處理工程小型化成為可能。
3、臭氧閉環(huán)矢量控制投加技術(shù)：
臭氧設(shè)備的選項(xiàng)以及臭氧投加量的精準(zhǔn)控制是該技術(shù)的關(guān)鍵。普通的臭氧投加采用曝氣器或射流器等，需要設(shè)計(jì)較大的投加量，但利用效率卻很低，臭氧大量溢出，不僅污染環(huán)境，而且造成*浪費(fèi)。
臭氧閉環(huán)矢量控制技術(shù)根據(jù)污水流量及需求量精準(zhǔn)投加臭氧量，使臭氧產(chǎn)量與需求量達(dá)到精確匹配，既達(dá)到設(shè)計(jì)處理要求，又無(wú)臭氧溢出。這個(gè)過(guò)程，都在計(jì)算機(jī)的精準(zhǔn)控制下進(jìn)行。所以，該技術(shù)不僅能精確控制處理效果，而且使臭氧用量大幅減少。從而大幅降低了設(shè)備的采購(gòu)成本和使用成本。
4、OAO生化處理工藝占地面積：
生物法污水處理工藝，由于其處理效果好，成本低的特點(diǎn)已經(jīng)成為有機(jī)廢水處理的主體。但是，其仍存在一些不容忽視的缺點(diǎn)：耐沖擊負(fù)荷能力差、易發(fā)生污泥膨脹、構(gòu)筑物占地面積大、基建投資多、運(yùn)行條件要求高以及日常管理復(fù)雜等。近幾十年來(lái)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)以上這些問(wèn)題進(jìn)行了不懈地探索和研究，開(kāi)發(fā)了多種新工藝，使得生物法污水處理工藝朝著低投資、高效、節(jié)能的方面發(fā)展。OAO生化處理工藝，正是采用臭氧AOP技術(shù)，結(jié)合生物法污水處理工藝優(yōu)點(diǎn)，很好的解決了傳統(tǒng)生物法污水處理工藝占地面積大、運(yùn)行條件高、管理復(fù)雜等缺點(diǎn)，*的提高了污水處理工程的效率。在保證相同處理效果的前提下，工程平面占地大幅縮小30---50%，高程降低30---50%。因此，工程造價(jià)大幅降低，且運(yùn)轉(zhuǎn)更高效，節(jié)能。
5、 OAO生化處理工藝的運(yùn)行管理：
傳統(tǒng)生物法污水處理工藝因?yàn)槠涔に囂攸c(diǎn)，處理效果極易受污水組成成分、污水溫度、PH值、水力負(fù)荷、有機(jī)負(fù)荷等條件影響，所以運(yùn)行管理對(duì)人員要求較高，并且實(shí)驗(yàn)設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備投入也較高。較高的日常運(yùn)行管理成本會(huì)造成“買(mǎi)得起，用不起”的難題。
OAO生化處理工藝相對(duì)簡(jiǎn)捷，一次性投入低，后期運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。采用OAO生化處理工藝小型化污水處理工程，僅需極少人員操作的工作量。
OAO生化處理工藝的核心設(shè)備臭氧發(fā)生器及控制設(shè)備，臭氧的生產(chǎn)原料為空氣，單位時(shí)間用電成本低，后續(xù)投入極少。中合元核心技術(shù)的臭氧發(fā)生器，單位質(zhì)量 (kg/h)的臭氧生產(chǎn)成本僅需10元/h。
6、OAO生化處理工藝水質(zhì)目標(biāo)持續(xù)可達(dá)性：
水質(zhì)處理目標(biāo)的可達(dá)性是污水處理工程的核心目的。同時(shí)，建設(shè)者還應(yīng)考慮以下因素：
科學(xué)性和合理性------尋求盡可能簡(jiǎn)潔、高效、經(jīng)濟(jì)、配置合理的技術(shù)途徑達(dá)到既定處理目標(biāo)，充分借鑒國(guó)內(nèi)外*的相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)。
可靠性------工藝應(yīng)成熟可靠，能滿足*穩(wěn)定運(yùn)行，系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)性較小，故障率在可控范圍內(nèi)。
*性------在保證可靠的前提下，應(yīng)盡量開(kāi)來(lái)采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備來(lái)提高效率，降低消耗。
經(jīng)濟(jì)性------在預(yù)算內(nèi)，應(yīng)重點(diǎn)考慮節(jié)省投資，用地面積小，節(jié)省能耗運(yùn)行費(fèi)用低。
可擴(kuò)展性------應(yīng)適當(dāng)考慮未來(lái)發(fā)展對(duì)處理設(shè)施的要求，應(yīng)首先考慮擴(kuò)充容量成本較低，便于擴(kuò)容的工藝。
中合元核心技術(shù)的OAO生化處理工藝，在以上諸多領(lǐng)域均做了縝密考慮，產(chǎn)品設(shè)計(jì)，容量擴(kuò)充，工藝可靠性，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性均有可靠數(shù)據(jù)可供建設(shè)者參考。
乳品廢水臭氧處理工藝
