HUSB-改良型SBR工艺处理乳品废水

2020-05-14刘勇，魏皓

工业水处理 2020年1期

刘勇，魏皓

（山东中新环境工程有限公司，山东济南250014）

乳品废水中的主要污染物有蛋白质、脂肪、乳糖等物质，有机污染物含量较高，属中高浓度有机废水，BOD/COD≈0.5，可生化性好，宜采用生化法处理，可采用全好氧处理、厌氧-好氧处理、水解-好氧工艺处理乳品废水〔1〕。由于乳品废水中的蛋白质、油脂等生物降解速率较为缓慢，若只采用全好氧工艺，为保证出水达到排放标准，需要延长曝气时间，增大池容，导致投资和运行费用高，因此，在废水COD较高时，可采用厌氧（或水解）-好氧工艺，通过厌氧反应提高蛋白质等大分子不溶性有机物的降解，增加溶解性、易降解的小分子有机物，同时去除部分COD，降低好氧工艺有机负荷〔2〕。

选择乳品废水处理工艺时，还应考虑脱氮功能，乳品废水中的氨氮虽然不高，但是废水中的蛋白质分解时会发生氨化反应，有机氮转化为氨氮，导致废水中氨氮升高，如果工艺选择时未考虑氨氮的去除，必然导致出水氨氮超标，这也是不少已建污水站处理出水氨氮经常超标的原因〔3〕。为实现脱氮要求，可选用A/O工艺、SBR、CASS或氧化沟工艺处理乳品废水。

乳品废水的另一个特点是间歇性排水，水质、水量波动大，用酸、碱液清洗罐体时，排放废水的pH变化较大，对生化工艺的稳定运行产生不利的影响，在生化处理前应设调节池或事故池，同时采用耐冲击负荷的处理工艺，以保证系统稳定运行。

本工程采用升流式水解酸化反应器（HUSB）-改良型SBR工艺，取得了较好的处理效果，出水水质达到《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）一级排放标准，出水最终排入梅江。

1 水质与水量

赣州某乳业公司主要生产灭菌乳、巴氏奶、酸奶、乳酸菌饮料等产品，产生的废水包括生产废水和少量生活污水，生产废水来自清洗收奶罐、发酵罐、玻璃瓶、奶车及清洗管道等环节产生的废水，设计水量为1 000 m3/d，设计进、出水水质指标见表1。

表1 设计进、出水水质指标

2 工艺选择及工艺流程

HUSB反应器的工作原理见图1。

图1 HUSB工作原理

本工程采用一管一孔式配水方式，原污水经水泵提升，经过配水管均匀地分配到反应器底部的布水装置，污水穿过污泥层，污水中的悬浮物和胶体物质被污泥层截留和吸附后上升到反应器顶部，经过溢流堰出水。厌氧反应过程控制在水解酸化阶段，水解、产酸菌可将废水中的乳糖降解为乳酸，脂肪分解为脂肪酸和丙酮酸，蛋白质分解为氨基酸，在厌氧菌作用下经过氨化反应进一步释放出氨氮，提高了污水的可生化性，并能去除部分COD，降低好氧处理有机负荷，减少了运行能耗。水解酸化过程可以在常温下进行，相对于完全厌氧反应，水解酸化反应对温度、pH等控制条件的要求低，运行操作更加简便，HUSB不需设机械搅拌器，运行能耗低，同时提高了抗冲击负荷能力，能够应对水质水量的变化，保证出水稳定，为好氧运行创造条件。

活性污泥法处理工艺容易出现丝状菌过度繁殖，产生污泥膨胀现象，造成污泥流失、系统运行不稳定、有机物去除率下降、出水悬浮物和COD超标等问题〔4〕，工程应用及研究表明，即便采用SBR间歇式曝气工艺，也会在低污泥负荷长期运行时，或有机负荷升高、溶解氧（DO）降低时，产生丝状菌污泥膨胀现象〔5〕。针对本工程废水量小的特点，在SBR池进水端设置暂存池储存水解池出水，提高SBR池的进水速度，缩短进水时间，进一步提高有机底物浓度梯度，促进菌胶团细菌繁殖，抑制丝状菌生长，提高了污泥活性，避免丝状菌污泥膨胀现象的出现。SBR工艺同时具有一定耐冲击负荷能力、操作灵活、适应性强的特点。

本工程采用格栅-隔油沉淀池-调节池-HUSB-改良型SBR池工艺处理乳品废水，废水及污泥处理工艺流程见图2。

图2 废水及污泥处理工艺流程

3 主要构筑物及设计参数

（1）格栅渠。尺寸 2.0 m×2.3 m×1.7 m，1座。内设间隙10 mm的细格栅，拦截废水中的漂浮物及大颗粒悬浮物，人工定时清渣。清洗容器时会用酸洗和碱洗，排放废水pH变化较大，对污水处理的稳定运行产生不利影响。在格栅渠内设pH计和控制装置，根据pH的变化，手动或自动控制将pH偏差大的废水排入事故池，待中和后再均匀少量调入调节池。

（2）隔油沉淀池。尺寸 8.0 m×2.0 m×3.7 m，1 座，HRT为0.6h。乳品废水含有油脂，隔油沉淀池具有去除浮油和悬浮物的能力，降低生化系统处理负荷。池内设有集油装置和泥渣泵，分离出来的浮油和泥渣通过泥渣泵输送到污泥处理系统，泥渣泵型号为50ZW-20PH，流量为10 m3/h，扬程为20 m，功率为4 kW。

（3）调节池。尺寸 15.0 m×10.0 m×5.2 m，1 座，HRT为12 h。乳品废水为间歇性排放，水质、水量不均匀，设置调节池以应对水质水量的波动，同时接纳事故池中和后废水。调节池内设有2台双曲面搅拌机，型号为GSJ—2000，功率为3 kW；潜污泵2台，1用1备。

（4）事故池。尺寸 10.0 m×7.0 m×5.2 m，1座。

（5）HUSB 反应器。尺寸 14.4 m×4.2 m×8.0 m，1座，HRT为6~10 h。HUSB反应器分两格，并联运行，单格尺寸7.2 m×4.2 m×8.0 m，为提高反应器布水均匀性和泥水混合程度，设有循环泵回流部分出水，循环泵流量为30 m3/h。

（6）改良型 SBR 池。尺寸 14.4 m×7.1 m×6.0 m，1座。SBR池设3格反应池，交替运行，每格有效容积为550 m3，进水端暂存池有效容积为180 m3，SBR池运行周期为12.0 h，进水1.0 h，反应8.0~9.0 h，沉淀 1.0 h，滗水 1.0~1.5 h，排水比为 1∶3，滗水深度为1.8 m，可根据水质变化情况灵活控制操作周期内的反应过程。反应池内设有潜水搅拌机，曝气系统采用管式曝气器，罗茨风机风量为8.7 m3/min，风压为53.9 kPa，功率为15 kW，排水采用无动力浮动式滗水器，滗水水量为180 m3/h；SBR池内设有液位计和电动控制装置，运行过程采用PLC控制，通过反应过程的时序控制，实现脱氮、去除COD功能。

（7）污泥浓缩池。尺寸 5.0 m×5.0 m×5.5 m，1座，HRT为24 h。污泥采用重力浓缩，上清液回流到调节池，浓缩污泥通过叠螺污泥脱水机进行脱水。

4 工程调试及运行

4.1 运行效果分析

该工程于2018年2月竣工并进行调试，采用城市污水处理厂脱水污泥接种于SBR池，经过2个月调试运行，各处理单元处理效果稳定，结果见表2。

由表2可知，HUSB反应器对COD、SS的平均

表2 各处理单元的处理效果

去除率分别为41.0%、35.1%，对COD和SS有良好的去除效果，可明显降低SBR池的有机负荷；蛋白质经水解反应分解为氨基酸，释放出氨氮，水解池的出水氨氮升高；SBR池对COD、SS、NH3-N的平均去除率分别为89.1%、71.3%、78.1%。系统运行稳定后，当地环保部门对出水连续检测，每天采样3次，结果表明，处理出水平均 COD、BOD、SS、NH3-N 分别为77、14.0、42、10.2 mg/L，达到《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）一级排放标准。

4.2 运行过程

（1）HUSB反应器运行时应保持一定的上升流速，实现泥水充分混合，以提高水解效果，流速范围为0.7~1.2 m/h；运行初期生产废水量不足，通过开启循环泵回流部分出水，维持HUSB反应器内的上升流速，保证了厌氧污泥和污水的均匀混合。SBR池排放剩余污泥可根据需要送至HUSB进行消化处理，减少污泥排放量。

（2）工程运行初期，原水水量不足时，充分利用SBR工艺的灵活性，适时调整运行方式，采取白天运行、夜间闲置、间歇曝气的措施，最大限度地降低因SBR池在过低的污泥负荷下运行，产生丝状菌过度生长的可能，同时降低了运行能耗。缩短SBR池进水时间后，进一步增加进水有机底物浓度梯度，促进菌胶团细菌的繁殖，也抑制了丝状菌的生长。

（3）乳品废水水质、水量波动大，当进水有机物浓度偏高时，容易造成SBR池的有机负荷增加，DO不足，此时延长曝气时间，增加曝气量，通过强化曝气保证DO充足，促进菌胶团细菌的繁殖，抑制丝状菌生长，达到良好的处理效果，项目运行期间，未发生因丝状菌过度繁殖而引起的污泥膨胀现象。

4.3 运行费用

直接运行费用包括电费、药剂费。本工程装机容量为107 kW，工作容量为80.5 kW，平均日耗电为721.6 kW·h，按电价以 0.7 元/（kW·h）计，电费为 0.51元/m3；PAM 消耗量为 0.40 kg/d，价格为 20 000元/t，药剂费用为0.01元/m3。直接运行费用合计0.52元/m3。