乳品废水臭氧处理工艺

一、乳品废水的来源及特点

        乳品废水是炼乳、干酪、奶油、乳制饮料、冰激凌以及乳制品点心生产过程中排出的废水。乳品废水通常分为三类，即冷却水、厂区生活废水和生产废水。冷却水包括鲜奶蒸发浓缩排出的水，主要来自各工段的冷却过程，这部分水基本不受污染，COD只有40～50mg/L，但水量较大，约占总水量的60%～90%，通常直接排放到环境中去。厂区内的生活污水，包括食堂废水，澡堂废水、宿舍区和办公区废水等，这部分废水在整个废水中占的比例相对较小，通常和生产废水一起处理。

        乳品厂主要处理的废水是生产废水，通常在乳制品生产加工过程中各生产工艺段的设备及车间地面的冲刷水、蒸发器的冷凝水、超高温灭菌的凝结水等。其他废水来源是在加工过程中牛奶和乳产品的散落、*牛奶和乳产品的外排以及包装操作的散落等引起的。 

        乳品加工厂中的废水水量每天波动很大，该波动与产品加工周期中的清洗程序直接相关。另外由于每个季节所接收的加工乳液数量不同，因此水量季节变化也比较大，一般是夏天高，冬天低。乳品废水随着产品的种类变化，水质波动也非常大，但是废水的BOD和COD的比值通常在0.5以上，属于生化性很好的废水。乳品加工废水的SS通常来源于絮状牛奶、干酪凝结物微粒或者是调味成分如水果和坚果等，一般情况下大约76%的SS是可挥发性的。废水中的磷主要以有机物或聚磷酸盐的形式存在，而大部分的氮以有机氮的形式存在，如蛋白质。

普通乳品废水的水质特性

产品类型

COD/(mg/L)

BOD/(mg/L)

SS/(mg/L)

TP(mg/L)

NH₄⁺-N(mg/L)

PH值

液态奶+冰激凌

2000～6000

1200～4000

350～1000

8.0～11.0

液态奶

800～1500

500～800

500～700

2.8

6.8～7.5

液态奶

950～2400

500～1300

90～450

2.0～9.0

液态奶

1420～4730

1670～2200

220～3300

4.4～12.1

3.25～12.0

液态奶

1500～5500

1000～3000

200～700

10.0～11.0

干酪类

785～7619

565～5722

326～3560

29～181

1.0～34.1

6.2～11.3

二、传统乳品废水处理工程实例

（一）   工程概况

        某乳品厂是以生产酸奶、鲜奶等乳制品为主的企业，年产乳品58000t，其中鲜奶44000t，各种酸奶14000t。该项目为改扩建项目，原废水处理工艺为气浮+接触氧化，处理能力250m³/d，后由于该厂扩大了生产能力，原处理规模难以满足环保要求，同时该厂厂区面积极为有限，废水处理工程只能在原有用地范围内建设。

    该废水的特点是废水中COD、油脂含量较高，易发生*变质现象。结合国内乳品废水特点，进行技术经济比较后，本工程采用水解酸化+曝气生物滤池处理工艺作为主体工艺。项目设计规模650 m³/d，于2000年9月正式投产运行，2006年该厂由于搬迁停产，运行6年间出水水质较为稳定，水质指标达到了工艺设计要求。

（二）   处理工艺

1、  设计水质

        该乳品厂所排放的废水中80%以上为奶制品生产过程中产生的废水。主要来自设备消毒冲洗、灌装设备清洗、酸奶瓶清洗以及纯水制备中排放的离子交换树脂再生废水等。废水中含有大量的可溶性有机物（糖类、脂肪酸、蛋白质、淀粉等），主要污染物为COD、BOD、动植物油、SS、酸碱物质等，属中高浓度有机废水。废水可生化性很好，不含有毒有害物质，外观呈乳白色。根据当地地方环保部门要求，废水处理后外排应满足地方水污染物排放二级标准。设计进出水质见表3-1-3。

乳品废水设计进出水水质

项  目

COD/(mg/L)

BOD5/(mg/L)

SS/(mg/L)

动植物油/(mg/L)

pH值

设计进水水质

2200

750

50-250

250-500

8-10.5

设计出水水质

60

20

50

＜2

8.5

2、  处理工艺

        该项目为改扩建项目，经工艺的比较选择，确定了水解酸化+好氧生物处理的工艺流程，考虑到占地面积的限制，选择好氧工艺时，采用了占地面积较小的曝气生物滤池工艺。

3、  工艺流程

  本工程的主要处理工艺流程可分为：预处理工艺、水解酸化工艺和曝气生物滤池工艺三部分，工艺流程见图3-1-1。

（三）   平面设计

        本项目建设在生产区，占地面积约830㎡，长41.5m，宽近20m，东西向布置。

（四）   运行情况

1、  监测结果

该废水处理工程运行检测数据见下表

                                                                                     2000-2005年运行检测数据

项  目

pH值

COD/(mg/L)

BOD/(mg/L)

动植物油/(mg/L)

SS/(mg/L)

进水范围

8-10.5

1500-3000

700-1500

250-500

50-250

进水平均

2250

1100

375

150

出水范围

6-9

<40

<10

<2

<5

出水平均

24

7

1

2、  主要技术经济指标

        该乳品厂废水处理改造工程投资150万元，其中设备投资59.8万元，土建投资90.2万元，劳动定员3人，装机溶剂74kW，运行日耗电471kW·h，年运行费30.2万元。吨水处理费1.55元/m³。

三、乳品行业废水新型臭氧生化处理工艺（简称OAO工艺）介绍

                                                                     中合元乳品废水的臭氧生化处理工艺特点说明

 1、臭氧同步污泥减量技术：

        在废水处理工程中，剩余污泥处理和处置问题的日益突出使得污泥减量技术成为研究的热点。在目前国内外研究的污泥减量技术中，利用臭氧同步对隐性生长的污泥减量，取得很好的效益。该技术由于其破解效率高、不产生毒副作用，只产生少量的污泥等特点，不仅降低了设备采购成本、减少了工程占地面积，运营成本也降低10---20%，所以，很快便被应用于水处理实践。

        臭氧具有强的杀伤力,它能够渗入细胞壁从而破坏细菌有机体链状结构导致细菌的死亡,细胞溶解释放有机物质到水中, 而这些自产底物可重新被用于生物代谢,这样部分有机碳的重复使用将会导致污泥产量的减少。利用臭氧对剩余污泥进行破解,可以使污泥胞内外物质溶出进入液相,改变污泥特性。

2、 高级氧化法（Advanced Oxidation processible, 简称AOP)技术：

        目前，废水处理常用的生物法处理的缺点在于：对可生化性差、相对分子质量从几千到几万的物质处理较困难，处理速度慢，耗时较长，因此处理效率较低。臭氧高级氧化法可将其其直接矿化或通过氧化提高污染物的可生化性，同时还对环境类激素等微量有害化学物质的处理方面有很大的优势。因此，废水生物法处理的效率大为提高。

       水处理过程中以羟基自由基为主要氧化剂的氧化过程称为AOPs过程，用于水处理则称为AOP法。臭氧化学处理速度快，效率高。二者有机结合，可以*提高污水的处理效率。不仅处理效果提高，而且单位时间的污水处理量大为增加，使污水处理工程小型化成为可能。

 3、臭氧闭环矢量控制投加技术：

        臭氧设备的选项以及臭氧投加量的精准控制是该技术的关键。普通的臭氧投加采用曝气器或射流器等，需要设计较大的投加量，但利用效率却很低，臭氧大量溢出，不仅污染环境，而且造成*浪费。

        臭氧闭环矢量控制技术根据污水流量及需求量精准投加臭氧量，使臭氧产量与需求量达到精确匹配，既达到设计处理要求，又无臭氧溢出。这个过程，都在计算机的精准控制下进行。所以，该技术不仅能精确控制处理效果，而且使臭氧用量大幅减少。从而大幅降低了设备的采购成本和使用成本。

4、OAO生化处理工艺占地面积：

        生物法污水处理工艺，由于其处理效果好，成本低的特点已经成为有机废水处理的主体。但是，其仍存在一些不容忽视的缺点：耐冲击负荷能力差、易发生污泥膨胀、构筑物占地面积大、基建投资多、运行条件要求高以及日常管理复杂等。近几十年来。国内外学者对以上这些问题进行了不懈地探索和研究，开发了多种新工艺，使得生物法污水处理工艺朝着低投资、高效、节能的方面发展。OAO生化处理工艺，正是采用臭氧AOP技术，结合生物法污水处理工艺优点，很好的解决了传统生物法污水处理工艺占地面积大、运行条件高、管理复杂等缺点，*的提高了污水处理工程的效率。在保证相同处理效果的前提下，工程平面占地大幅缩小30---50%，高程降低30---50%。因此，工程造价大幅降低，且运转更高效，节能。

5、 OAO生化处理工艺的运行管理：

        传统生物法污水处理工艺因为其工艺特点，处理效果极易受污水组成成分、污水温度、PH值、水力负荷、有机负荷等条件影响，所以运行管理对人员要求较高，并且实验设备、检测设备投入也较高。较高的日常运行管理成本会造成“买得起，用不起”的难题。

        OAO生化处理工艺相对简捷，一次性投入低，后期运行维护费用低。采用OAO生化处理工艺小型化污水处理工程，仅需极少人员操作的工作量。

        OAO生化处理工艺的核心设备臭氧发生器及控制设备，臭氧的生产原料为空气，单位时间用电成本低，后续投入极少。中合元核心技术的臭氧发生器，单位质量 (kg/h)的臭氧生产成本仅需10元/h。

6、OAO生化处理工艺水质目标持续可达性：

水质处理目标的可达性是污水处理工程的核心目的。同时，建设者还应考虑以下因素：

        科学性和合理性------寻求尽可能简洁、高效、经济、配置合理的技术途径达到既定处理目标，充分借鉴国内外*的相关工程经验。

        可靠性------工艺应成熟可靠，能满足*稳定运行，系统风险性较小，故障率在可控范围内。

        *性------在保证可靠的前提下，应尽量开来采用新技术、新工艺、新设备来提高效率，降低消耗。

        经济性------在预算内，应重点考虑节省投资，用地面积小，节省能耗运行费用低。

        可扩展性------应适当考虑未来发展对处理设施的要求，应首先考虑扩充容量成本较低，便于扩容的工艺。

中合元核心技术的OAO生化处理工艺，在以上诸多领域均做了缜密考虑，产品设计，容量扩充，工艺可靠性，运行经济性均有可靠数据可供建设者参考。

乳品废水臭氧处理工艺