CN108017237B

CN108017237B - 一种乳制品废水处理方法

Info

Publication number: CN108017237B
Application number: CN201810005823.1A
Authority: CN
Inventors: 陈志伟; 陈佛颂; 徐瑞娥
Original assignee: Huizhou Hexin Technology Co ltd
Current assignee: Huizhou Hexin Technology Co ltd
Priority date: 2018-01-03
Filing date: 2018-01-03
Publication date: 2020-08-21
Anticipated expiration: 2038-01-03
Also published as: CN108017237A

Abstract

本发明揭示一种乳制品废水处理方法，包括等电点沉淀、过滤、两级发酵反应、反硝化及亚硝化的步骤。本申请的乳制品废水处理工艺通过等电点沉淀提取酪蛋白，可回收利用；通过两级厌氧发酵反应池产出清洁能源氢气与甲烷，获得可利用资源。仅反硝化滤池和亚硝化滤池需要轻微曝气，能耗低，且产生的剩余污泥较少，减少二次污染与处理费用。

Description

一种乳制品废水处理方法

技术领域

本发明涉及乳制品废水处理技术领域，具体地，涉及一种乳制品废水处理方法。

背景技术

乳制品在生产制作的过程中会产生大量废水，废水的化学需氧量COD在 1000～5000mg/L，以蛋白质、脂肪、乳糖的形式存在，总氮含量在60～120mg/L 之间，以蛋白质的形式存在。而乳制品工业水污染物排放标准为COD不超过 100mg/L,总氮含量不得超过30mg/L，若不经处理直接排放，会造成水体污染，也造成营养损失。

乳制品废水通常采用隔油、沉淀、混凝气浮、电化学絮凝等物化处理法及生物滤池、接触氧化、曝气池、氧化沟、生物塘等生化处理方法进行处理。但这些方法存在一些缺点，例如，混凝方法会产生污泥，引起二次污染，提高处理费用；而厌氧、好氧处理不能完全降解蛋白和脂肪，且降解蛋白的过程中会产生大量氨氮，提高处理难度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种乳制品废水处理方法。

本发明公开的一种乳制品废水处理方法，其包括以下步骤：

将废水流入等电点沉淀池，加入酸性溶液，将废水的pH值调节至4.7～ 4.9，废水中的酪蛋白胶束在凝聚过程中吸附部分脂肪和乳清蛋白，生成酪蛋白沉淀；

将含有酪蛋白沉淀的废水流入过滤池，过滤去除其中的悬浮物和沉淀物；

将过滤后的废水流入两级厌氧发酵反应池，两级厌氧发酵反应池包括依序连通的产氢厌氧发酵反应池和产甲烷厌氧发酵反应池，过滤后的废水先流入产氢厌氧发酵反应池，产氢厌氧发酵反应池中的第一微生物把脂肪、乳清蛋白和乳糖分解为有机酸、醇类、氢气或氨基酸，并生成氢气，其中产氢厌氧发酵反应池内的pH值维持在6～7，温度维持在30～37℃，废水停留时间为6～24H；将分解后的废水流入产甲烷厌氧发酵反应池，产甲烷厌氧发酵反应池中的第二微生物将有机酸、二氧化碳及氢气转化为甲烷，其中产甲烷厌氧发酵反应池内的pH值维持在7～8，温度维持在20～37℃，废水停留时间为6～24H；

将转化后的废水进入生物滤池，生物滤池包括依次且双向连通的反硝化滤池和亚硝化滤池，反硝化滤池的溶解氧为0.1～0.2mg/L，pH值为7～7.5，温度30℃，且反硝化滤池中含有反硝化菌；亚硝化滤池的0.8～1mg/L，pH 值为7～7.5，温度30℃，且亚硝化滤池中含有亚硝化菌；当转化后的废水流经反硝化滤池再进入亚硝化滤池后，亚硝化滤池的亚硝氮与废水混合，再回流至反硝化滤池，反硝化菌把亚硝氮及废水中的氨氮转化为氮气，废水在反硝化滤池与亚硝化滤池循环流动，直至废水的COD不超过100mg/L，总氮含量不超过30mg/L。

根据本发明的一实施方式，上述第一微生物包括水解酸化菌、产氢产乙酸菌和同型产乙酸菌。

根据本发明的一实施方式，上述第二微生物包括同型产乙酸菌和产甲烷菌。

根据本发明的一实施方式，上述过滤池为砂滤池。

根据本发明的一实施方式，上述生物滤池内的填料为陶粒、活性炭或天然沸石。

根据本发明的一实施方式，上述反硝化滤池设有气泵。

根据本发明的一实施方式，上述亚硝化滤池设有气泵。

根据本发明的一实施方式，上述酸性溶液为硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、乙酸或丙酸。

与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：

本申请的乳制品废水处理工艺通过等电点沉淀提取酪蛋白，可回收利用；通过两级厌氧发酵反应池产出清洁能源氢气与甲烷，获得可利用资源。仅反硝化滤池和亚硝化滤池需要轻微曝气，能耗低，且产生的剩余污泥较少，减少二次污染与处理费用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为实施例中的乳制品废水处理方法的系统示意图。

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本申请的乳制品废水处理方法用于处理乳制品废水，请参阅图1，其为本申请的乳制品废水处理方法的系统示意图，如图所示，本申请的乳制品废水处理方法将废水依次流经等电点沉淀池1、过滤池2、两级厌氧发酵反应池3 及生物滤池4，将废水中的COD含量及总氮含量处理至符合排放标准，同时还可获得氢气、甲烷等可再生能源。

未处理的乳制品废水中含有蛋白质、脂肪、乳糖、盐等杂质，将未处理的乳制品废水通过水泵抽入等电点沉淀池1，等电点沉淀池1中设有pH测量仪，用pH测量仪测试废水的pH值，未处理的乳制品废水的一般为酸性。根据测试值加入酸性溶液，将废水的pH值调节至4.7～4.9，酸性溶液可以为硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、乙酸或丙酸。当pH值为4.8左右时，其为酪蛋白的等电点，此时酪蛋白发生凝聚并沉淀。酪蛋白在凝聚的过程中，部分脂肪和乳清蛋白被酪蛋白吸附形成沉淀物。在废水中的酪蛋白沉淀后，废水中还存在游离的脂肪、乳清蛋白、乳糖及盐。

接着将废水通入过滤池2，优选地，过滤池2可为砂滤池，砂滤池可有效过滤的同时节约过滤成本。通过过滤池2去除废水中的沉淀物和悬浮物，废水中的总氮主要以酪蛋白的形式存在，过滤酪蛋白沉淀物后，即降低废水中的总氮含量。

接着，将过滤后的废水通过水泵抽入两级厌氧发酵反应池3中。两级厌氧发酵反应池3包括依序连通的产氢厌氧发酵反应池31和产甲烷厌氧发酵反应池32，过滤后的废水先流入产氢厌氧发酵反应池31。

产氢厌氧发酵反应池31内含有以水解酸化菌、产氢产乙酸菌、同型产乙酸菌为主的第一微生物，且为了保持第一微生物的活性最大化，产氢厌氧发酵反应池31的pH值维持在6～7，温度维持在30～37℃，第一微生物把脂肪、乳清蛋白和乳糖等大分子分解为有机酸、醇类、氢气或氨基酸等小分子，并生成氢气，将氢气回收利用。优选地，产氢厌氧发酵反应池31内设有pH在线检测仪，实时检测产氢厌氧发酵反应池31内的pH值，随着小分子有机酸的不断产生，产氢厌氧发酵反应池31内的pH值不断下降，根据检测到的pH 值泵送相应的氢氧化钠等碱性溶液至产氢厌氧发酵反应池31内，以此维持反应池的pH值在所需范围内。进一步地，根据废水中的杂质浓度，废水在产氢厌氧发酵反应池31内的停留时间为6～24H，通过足够长的停留时间，乳清蛋白可被分解为多肽、氨基酸、乙酸、丁酸、氢气、二氧化碳等，脂肪可被分解为乙酸、丁酸、氢气、二氧化碳等，乳糖可被分解为乙酸、丁酸、氢气、二氧化碳等。

进一步地，将分解后的废水流入产甲烷厌氧发酵反应池32。产甲烷厌氧发酵反应池32中含有同型产乙酸菌和产甲烷菌等第二微生物。为保持第二微生物的活性最大化，产甲烷厌氧发酵反应池32内的pH值维持在7～8，温度维持在20～37℃。废水在产甲烷厌氧发酵反应池32内停留时间为6～24H，根据废水中的杂质的浓度调整停留时间，使第二微生物充分地将有机酸、二氧化碳及氢气转化为甲烷。经过两级厌氧发酵反应池32对废水的发酵反应，废水中的总氮以氨氮的形式存在。

将转化后的废水泵入生物滤池4。生物滤池4包括依次放置且双向连通的反硝化滤池41和亚硝化滤池42，即反硝化滤池41和亚硝化滤池42的废水可循环流动。其中反硝化滤池的溶解氧为0.1～0.2mg/L，pH值为7～7.5，温度30℃，且反硝化滤池41中含有反硝化菌，反硝化菌在此条件下成为优势菌种，保持较高的活性，处理效率较高。亚硝化滤池42的溶解氧为0.8～1mg/L， pH值为7～7.5，温度30℃，且亚硝化滤池42中含有亚硝化菌，亚硝化菌在此条件下成为优势菌种，保持较高的活性，把氨氮转化为亚硝氮的能力较高。转化后的废水流经反硝化滤池41再进入亚硝化滤池42后，亚硝化滤池42内的亚硝氮与废水混合，再回流至反硝化滤池41，反硝化菌41把亚硝氮及废水中的氨氮转化为氮气，废水在反硝化滤池41与亚硝化滤池42循环流动，直至废水的COD不超过100mg/L，总氮含量不超过30mg/L。

优选地，反硝化滤池41和亚硝化滤池42内的填料为陶粒、活性炭或天然沸石，从而有助于其中的微生物的繁殖。进一步地，反硝化滤池41和亚硝化滤池42内分别设有气泵43，通过气泵43轻慢速搅动滤池内的废水，使其轻微曝气，使滤池内的溶解氧维持在上述范围内，有助于微生物的活性的保持。

以下将通过两个实施例试验上述步骤。

实施例1

以奶粉配置模拟乳品废水为处理对象，其COD浓度为3000mg/L、总氮浓度为70mg/L的。将其先流入等电点沉淀池1中，去除酪蛋白、部分乳清蛋白和脂肪，经此环节测得废水COD浓度降到2100～2300mg/L，总氮浓度下降到13～17mg/L。接着流入过滤池2，过滤悬浮物后，废水进入两级厌氧发酵反应池3。废水先进入产氢厌氧发酵反应池31，废水停留时间为12h，COD 浓度下降到1700～2100mg/L，总氮浓度下降到11～16mg/L。接着废水进入产甲烷厌氧发酵反应池32，废水停留时间为24h，COD浓度进一步下降到150～ 250mg/L，总氮浓度进一步下降到11～15mg/L。将两级厌氧发酵反应池3的出水进入反硝化滤池41和亚硝化滤池42，反硝化滤池41和亚硝化滤池42的回流比为0.5～1。废水在反硝化滤池41内停留时间3h，出水COD浓度为 50～10mg/L，总氮浓度为4～7mg/L。废水在亚硝化滤池42停留时间3h，出水COD浓度为30～60mg/L，总氮浓度为3～5mg/L，经过上述过程，本实施例的模拟乳品废水的COD浓度及总氮浓度符合排放标准。

实施例2

以实际乳品废水为处理对象，其COD浓度1800mg/L，总氮浓度50mg/L。首先将废水通入等电点沉淀池1，去除酪蛋白、部分乳清蛋白和脂肪，废水的 COD浓度降到1200～1400mg/L，总氮浓度下降到10～13mg/L。废水接着流入过滤池2，过滤悬浮物后，废水进入两级厌氧发酵反应池3。废水先进入产氢厌氧发酵反应池31，废水的停留时间为12h，COD浓度下降到1000～1200 mg/L，总氮浓度下降到9～12mg/L。废水再进入产甲烷厌氧发酵反应池32，其停留时间24h，COD浓度进一步下降到100～200mg/L，总氮浓度下降到 8～11mg/L。两级厌氧发酵反应池3的出水进入反硝化滤池41和亚硝化滤池 42，二者的回流比为0.5～1。废水在反硝化滤池41的停留时间3h，出水 COD浓度为40～90mg/L^-1，总氮浓度为2-6mg/L。废水在亚硝化滤池42的停留时间3h，出水COD浓度为30～60mg/L，总氮浓度为1～4mg/L。经过上述过程，本实施例的模拟乳品废水的COD浓度及总氮浓度符合排放标准。

综上所述，本申请的乳制品废水处理工艺通过等电点沉淀提取酪蛋白，可回收利用；通过两级厌氧发酵反应池产出清洁能源氢气与甲烷，获得可利用资源。仅反硝化滤池和亚硝化滤池需要轻微曝气，能耗低，且产生的剩余污泥较少，减少二次污染与处理费用。

上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。

Claims

1.一种乳制品废水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

将废水流入等电点沉淀池，加入酸性溶液，将废水的pH值调节至4.7～4.9，废水中的酪蛋白胶束在凝聚过程中吸附部分脂肪和乳清蛋白，生成酪蛋白沉淀；

将过滤后的废水流入两级厌氧发酵反应池，所述两级厌氧发酵反应池包括依序连通的产氢厌氧发酵反应池和产甲烷厌氧发酵反应池，过滤后的废水先流入所述产氢厌氧发酵反应池，所述产氢厌氧发酵反应池中的第一微生物把脂肪、乳清蛋白和乳糖分解为有机酸、醇类、氢气或氨基酸，并生成氢气，其中产氢厌氧发酵反应池内的pH值维持在6～7，温度维持在30～37℃，废水停留时间为6～24H；将分解后的废水流入产甲烷厌氧发酵反应池，产甲烷厌氧发酵反应池中的第二微生物将有机酸、二氧化碳及氢气转化为甲烷，其中产甲烷厌氧发酵反应池内的pH值维持在7～8，温度维持在20～37℃，废水停留时间为6～24H；

将转化后的废水进入生物滤池，所述生物滤池包括依次且双向连通的反硝化滤池和亚硝化滤池，所述反硝化滤池的溶解氧为0.1～0.2mg/L，pH值为7～7.5，温度30℃，且所述反硝化滤池中含有反硝化菌；所述亚硝化滤池的0.8～1mg/L，pH值为7～7.5，温度30℃，且所述亚硝化滤池中含有亚硝化菌；当转化后的废水流经反硝化滤池再进入亚硝化滤池后，亚硝化滤池的亚硝氮与废水混合，再回流至反硝化滤池，反硝化菌把亚硝氮及废水中的氨氮转化为氮气，废水在反硝化滤池与亚硝化滤池循环流动，直至废水的COD不超过100mg/L，总氮含量不超过30mg/L。

2.根据权利要求1所述的乳制品废水处理方法，其特征在于，所述第一微生物包括水解酸化菌、产氢产乙酸菌和同型产乙酸菌。

3.根据权利要求2所述的乳制品废水处理方法，其特征在于，所述第二微生物包括同型产乙酸菌和产甲烷菌。

4.根据权利要求1至3任一所述的乳制品废水处理方法，其特征在于，所述过滤池为砂滤池。

5.根据权利要求1至3任一所述的乳制品废水处理方法，其特征在于，所述生物滤池内的填料为陶粒、活性炭或天然沸石。

6.根据权利要求1至3任一所述的乳制品废水处理方法，其特征在于，所述反硝化滤池设有气泵。

7.根据权利要求1至3任一所述的乳制品废水处理方法，其特征在于，所述亚硝化滤池设有气泵。

8.根据权利要求1至3任一所述的乳制品废水处理方法，其特征在于，所述酸性溶液为硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、乙酸或丙酸。