申请日2016.10.20
公开(公告)日2017.01.18
IPC分类号C02F9/14; C02F103/32
摘要
本发明属于工业废水处理技术领域，具体涉及一种乳品废水处理集成系统及工艺。本发明解决了乳品废水中COD、油脂含量较高，较易发生腐败变质等处理难题，提高乳品废水处理的智能化、集成化程度，针对不同性质的乳品废水特点和处理难点，选择高效、稳定的处理工艺组合，实现处理过程的优化配置，工艺流程简洁流畅、操作方便，有广泛的推广价值。
摘要附图
权利要求书
1.一种乳品废水处理集成系统，其特征在于由在线监测分析系统、智能反馈控制系统和废水处理系统组成;其中所述的废水处理系统由物理分离模块、物化处理模块、生化处理模块、深度处理模块和臭气处理模块组成，所述的物理分离模块包括一个固定式水力筛;所述的物化处理模块包括混凝气浮池和初沉隔油调节池;所述的生化处理模块包括厌氧子模块和好氧子模块，其中厌氧子模块包括间歇式水解酸化反应器和AAFEB，好氧子模块包括旋流氧化沟反应器和多级缺氧/好氧悬浮填料污泥床A/O-MBBR;所述的深度处理模块包括微絮凝装置、滤布滤池、双尾纤维滤料过滤装置和紫外线消毒装置;所述的臭气处理模块包括非平衡等离子体除臭装置;
所述的在线监测分析系统包括多参数全自动水质检测分析仪，所述的智能反馈控制系统包括PLC可编程逻辑控制器，多参数全自动水质检测分析仪的信号输入端与物理分离模块、物化处理模块、生化处理模块、深度处理模块和臭气处理模块的信号输出端相连，信号输出端与PLC可编程逻辑控制器的信号输入端相连，PLC可编程逻辑控制器的信号输出端与物理分离模块、物化处理模块、生化处理模块、深度处理模块和臭气处理模块的信号输入端相连;
上述废水处理系统中，固定水力筛的出水端与混凝气浮池进水端和初沉隔油调节池进水端分别连接，初沉隔油调节池出水端与混凝气浮池进水端连接，混凝气浮池出水端分别与间歇式水解酸化反应器进水端和AAFEB进水端相连，间歇式水解酸化反应器出水端和旋流氧化沟反应器进水端相连，AAFEB出水端和A/O-MBBR进水端相连，间歇式水解酸化反应器出水端与AAFEB出水端也相连，旋流氧化沟反应器出水端和A/O-MBBR出水端与微絮凝装置进水端相连，微絮凝装置出水端分别与滤布滤池进水端和双尾纤维滤料过滤装置进水端相连，滤布滤池出水端和双尾纤维滤料过滤装置出水端与紫外消毒装置进水端相连，紫外消毒装置出水端与非平衡等离子体除臭装置进水端相连，非平衡等离子体除臭装置最终出水。
2.根据权利要求1所述的一种乳品废水处理集成系统，其特征在于所述的固定式水力筛由曲面栅条和框架组成，筛面自上而下形成一个倾角逐渐减小的曲面，栅条水平放置，栅条截面为楔形，栅条间距为0.25～0.5mm。
3.采用如权利要求1所述的乳品废水处理集成系统进行乳品废水处理的工艺，其特征在于按照以下步骤进行：
启动在线监测分析系统多参数全自动水质检测分析仪对进入系统的乳品废水进行监测分析，分析乳品废水水质成分，根据成分参数，PLC可编程逻辑控制器选择废水处理系统的具体启动模块，成分参数处理的优先级依次为：动植物油含量、c(COD)及c(BOD)/c(COD)、c(NH3-N)或c(NH3-N)/TN、C/N、c(SS)，具体是：
当乳品废水中动植物油>250mg/L时，将其送入固定式水力筛，启动运行物化模块的初沉隔油调节池-混凝气浮池、生化模块的间歇式水解酸化反应器、旋流氧化沟反应器、深度处理模块的微絮凝装置、滤布滤池装置、紫外线消毒装置和臭气处理模块的非平衡等离子体除臭装置;其中混凝气浮池投药量PAFC 10～25mg/L乳品废水，PEO0.8～3mg/L乳品废水;间歇式水解酸化反应器的运行参数：T=20℃、HRT=4～4.8h、SRT=2～3d、COD容积负荷15～22kg/(m3﹒d)，旋流氧化沟反应器运行参数：扬水量0.25～0.8m/s、悬浮固体浓度3000～5000mg/L、氧转移效率1.2～2.5kgO2/(kW﹒h);微絮凝装置中投药剂PAC和粉末活性炭;
当乳品废水中c(COD)>2000mg/L，且c(BOD)/c(COD)<0.6时，将其送入固定式水力筛，启动运行生化模块的间歇式水解酸化反应器、A/O-MBBR、深度处理模块的滤布滤池、紫外线消毒装置和臭气处理模块的非平衡等离子体除臭装置;其中间歇式水解酸化反应器的运行参数：T=20℃、HRT=4～4.8h、SRT=2～3d、COD容积负荷15～22kg/(m3﹒d);A/O-MBBR的运行参数：好氧填料填充比45～50%、厌氧填料填充比30～35%、三级进水流量分配比40%：40%：20%、消化液回流比200～250%，填料COD容积负荷8.5～12.8kg/(m3﹒d)、HRT=30～35h;微絮凝装置中投药剂PAC和粉末活性炭;
当乳品废水中c(NH3-N)≥70mg/L，或c(NH3-N)/总氮(TN)≤40%时，将其送入固定式水力筛，启动运行生化模块AAFEB、A/O-MBBR、深度处理模块的滤布滤池、紫外线消毒装置和臭气处理模块的非平衡等离子体除臭装置;其中AAFEB的运行参数：35～40%体积比添加氧化铝颗粒、氧化铝颗粒粒径500～600μm、颗粒密度2.5～3.0g/cm3、体积密度0.5～1.0g/cm3、有机负荷8～10kgCOD/(m3﹒d);A/O-MBBR运行参数：好氧填料填充比45～50%、厌氧填料填充比30～35%、三级进水流量分配比40%：40%：20%、消化液回流比100～200%，填料总氮容积负荷0.05～0.2kg/(m3﹒d)、HRT=25～30h;
当乳品废水中C/N<3时，将其送入固定式水力筛，启动运行生化模块中的AAFEB-A/O-MBBR、深度处理模块中的滤布滤池装置、紫外线消毒装置和臭气处理模块的非平衡等离子体除臭装置;其中AAFEB运行参数：35～40%体积比添加氧化铝颗粒、氧化铝颗粒粒径500～600μm、颗粒密度2.5～3.0g/cm3、体积密度0.5～1.0g/cm3、有机负荷8～10kgCOD/(m3﹒d);A/O-MBBR运行参数：好氧填料填充比45～50%、厌氧填料填充比30～35%、三级进水流量分配比40%：30%：30%、消化液回流比250～300%，填料总氮容积负荷0.05～0.1kg/(m3﹒d)、HRT=30～35h;
当乳品废水中c(SS)≥100mg/L时，将其送入固定式水力筛，启动运行深度处理模块的微絮凝装置、双尾纤维滤料过滤装置-紫外线消毒装置和臭气处理模块的非平衡等离子体除臭装置;其中微絮凝装置中投药剂PAC和粉末活性炭;双尾纤维滤料过滤装置的运行参数：过滤滤速15～30m/h、气水反冲洗、冲洗强度30L/(s﹒m2)、反洗周期18～24h;
当乳品废水水质成分指标不满足上述参数时，将其送入固定式水力筛，启动运行物化模块中的初沉隔油调节池、生化模块的AAFEB-旋流氧化沟反应器、深度处理模块中的微絮凝装置-滤布滤池装置-紫外线消毒装置和臭气处理模块的非平衡等离子体除臭装置;其中AAFEB运行参数：35～40%体积比添加氧化铝颗粒、氧化铝颗粒粒径500～600μm、颗粒密度2.5～3.0g/cm3、体积密度0.5～1.0g/cm3、有机负荷8～10kgCOD/(m3﹒d);旋流氧化沟反应器运行参数：扬水量0.25～0.8m/s、悬浮固体浓度3000～5000mg/L、氧转移效率1.2～2.5kgO2/(kW﹒h);
经上述程序步骤处理后，最终非平衡等离子体除臭装置出水达到排放标准。
说明书
一种乳品废水处理集成系统及工艺
技术领域
本发明属于工业废水处理技术领域，具体涉及一种乳品废水处理集成系统及工艺。
背景技术
乳制品工业多以牛乳为原料，包括以生产奶粉、酸奶、鲜奶、调制乳饮料等乳制品为主的企业。乳制品加工需用大量水，大部分水(约80%)是冷凝、冷却、加热用水，一般可循环使用。乳制品工业排放的废水80%以上为奶制品生产过程中产生的废水，主要来源于牛乳输送、灌装的容器、管道及设备加工面清洗以及纯水制备中排放的离子交换树脂再生废水，此部分为高浓度废水，其COD值在5000～15000mg/L之间，特殊情况还会更高，废水量约每加工l吨原料乳产生1.0m3，随着生产品种、产量、工厂管理等因素的变化，废水量有所变化。乳品废水特点是COD、油脂含量较高，较易发生腐败变质现象，废水中含有大量的可溶性有机物，如糖类、脂肪酸、蛋白质和淀粉等，主要污染物有COD、BOD、动植物油、SS、酸碱物质等。废水可生化性较好，不含有毒物质，外观呈乳白色。其它还包括生产车间、场地的清洗和工人卫生用水，为低浓度废水，一般COD值在1000mg/L以下。综合以上水质通常乳品废水水质如下表1：
表1乳品废水水质情况表
项目COD/(mg/L)BOD/(mg/L)氨氮/(mg/L)SS/(mg/L)动植物油/(mg/L)pH水质2000～3000700～80040～8050～250250～5007.8～10.5
乳品废水处理目前国内比较成熟、可靠的废水处理工艺有：水解酸化+好氧生化处理工艺及厌氧UASB+好氧生化处理工艺。其中采用水解酸化+好氧生化处理工艺，废水处理管理简单、处理效果稳定、出水水质具有较高的达标率，但运行费用较高、浮渣及污泥量较大。目前国内大型乳制品生产企业开始实施废水处理达标排放，但是分散于农村的小型乳制品加工工厂污水处理情况并不乐观，大部分工厂没有建设污水处理设施，或者有污水处理设施但污水处理设施不能正常运转。一般小型加工厂采用工艺和设施的不合理，污水处理设施在设计参数选取上面没有参考依据;另外，没有专业的污水运行管理人员，污水运行出现异常时运行人员无法作出正确反应，这样污水处理设施就不能够发挥最大的作用。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种乳品废水处理集成系统及工艺，目的是解决乳品废水中COD、油脂含量较高，较易发生腐败变质等处理难题，提高乳品废水处理的智能化、集成化程度，针对不同性质的乳品废水特点和处理难点，选择高效、稳定的处理工艺组合，实现处理过程的优化配置。
为了解决上述技术问题，本发明的乳品废水处理集成系统由在线监测分析系统、智能反馈控制系统和废水处理系统组成;其中所述的废水处理系统由物理分离模块、物化处理模块、生化处理模块、深度处理模块和臭气处理模块组成，所述的物理分离模块包括一个固定式水力筛;所述的物化处理模块包括混凝气浮池和初沉隔油调节池;所述的生化处理模块包括厌氧子模块和好氧子模块，其中厌氧子模块包括间歇式水解酸化反应器和厌氧接触膜膨胀床反应器(AAFEB)，好氧子模块包括旋流氧化沟反应器和多级缺氧/好氧悬浮填料污泥床(A/O-MBBR);所述的深度处理模块包括微絮凝装置、滤布滤池、双尾纤维滤料过滤装置和紫外线消毒装置;所述的臭气处理模块包括非平衡等离子体除臭装置;
所述的在线监测分析系统包括多参数全自动水质检测分析仪，所述的智能反馈控制系统包括PLC可编程逻辑控制器，多参数全自动水质检测分析仪的信号输入端与物理分离模块、物化处理模块、生化处理模块、深度处理模块和臭气处理模块的信号输出端相连，信号输出端与PLC可编程逻辑控制器的信号输入端相连，PLC可编程逻辑控制器的信号输出端与物理分离模块、物化处理模块、生化处理模块、深度处理模块和臭气处理模块的信号输入端相连。
上述废水处理系统中，固定水力筛的出水端与混凝气浮池进水端和初沉隔油调节池进水端分别连接，初沉隔油调节池出水端与混凝气浮池进水端连接，混凝气浮池出水端分别与间歇式水解酸化反应器进水端和AAFEB进水端相连，间歇式水解酸化反应器出水端和旋流氧化沟反应器进水端相连，AAFEB出水端和A/O-MBBR进水端相连，间歇式水解酸化反应器出水端与AAFEB出水端也相连，旋流氧化沟反应器出水端和A/O-MBBR出水端与微絮凝装置进水端相连，微絮凝装置出水端分别与滤布滤池进水端和双尾纤维滤料过滤装置进水端相连，滤布滤池出水端和双尾纤维滤料过滤装置出水端与紫外消毒装置进水端相连，紫外消毒装置出水端与非平衡等离子体除臭装置进水端相连，非平衡等离子体除臭装置最终出水。
其中，所述的固定式水力筛由曲面栅条和框架组成，筛面自上而下形成一个倾角逐渐减小的曲面，栅条水平放置，栅条截面为楔形，栅条间距为0.25～0.5mm。
采用上述乳品废水处理集成系统进行乳品废水处理的工艺按照以下步骤进行：
启动在线监测分析系统多参数全自动水质检测分析仪对进入系统的乳品废水进行监测分析，分析乳品废水水质成分，根据成分参数，PLC可编程逻辑控制器选择废水处理系统的具体启动模块，成分参数处理的优先级依次为：动植物油含量、c(COD)及c(BOD)/c(COD)、c(NH3-N)或c(NH3-N)/总氮(TN)、C/N、c(SS)，具体是：
当乳品废水中动植物油>250mg/L时，将其送入固定式水力筛，启动运行物化模块的初沉隔油调节池-混凝气浮池、生化模块的间歇式水解酸化反应器、旋流氧化沟反应器、深度处理模块的微絮凝装置、滤布滤池装置、紫外线消毒装置和臭气处理模块的非平衡等离子体除臭装置;其中混凝气浮池投药量聚合氯化铝(PAFC)10～25mg/L乳品废水，聚氧化乙烯(PEO)0.8～3mg/L乳品废水;间歇式水解酸化反应器的运行参数：T=20℃、水力停留时间(HRT)=4～4.8h、污泥停留时间(SRT)=2～3d、COD容积负荷15～22kg/(m3﹒d)，旋流氧化沟反应器运行参数：扬水量0.25～0.8m/s、悬浮固体浓度3000～5000mg/L、氧转移效率1.2～2.5kgO2/(kW﹒h);微絮凝装置中投药剂聚合氯化铝(PAC)和粉末活性炭;
当乳品废水中c(COD)>2000mg/L，且c(BOD)/c(COD)<0.6时，将其送入固定式水力筛，启动运行生化模块的间歇式水解酸化反应器、A/O-MBBR、深度处理模块的滤布滤池、紫外线消毒装置和臭气处理模块的非平衡等离子体除臭装置;其中间歇式水解酸化反应器的运行参数：T=20℃、HRT=4～4.8h、SRT=2～3d、COD容积负荷15～22kg/(m3﹒d);A/O-MBBR的运行参数：好氧填料填充比45～50%、厌氧填料填充比30～35%、三级进水流量分配比40%：40%：20%、消化液回流比200～250%，填料COD容积负荷8.5～12.8kg/(m3﹒d)、HRT=30～35h;微絮凝装置中投药剂PAC和粉末活性炭;
当乳品废水中c(NH3-N)≥70mg/L，或c(NH3-N)/总氮(TN)≤40%时，将其送入固定式水力筛，启动运行生化模块AAFEB、A/O-MBBR、深度处理模块的滤布滤池、紫外线消毒装置和臭气处理模块的非平衡等离子体除臭装置;其中AAFEB的运行参数：35～40%体积比添加氧化铝颗粒、氧化铝颗粒粒径500～600μm、颗粒密度2.5～3.0g/cm3、体积密度0.5～1.0g/cm3、有机负荷8～10kgCOD/(m3﹒d);A/O-MBBR运行参数：好氧填料填充比45～50%、厌氧填料填充比30～35%、三级进水流量分配比40%：40%：20%、消化液回流比100～200%，填料总氮容积负荷0.05～0.2kg/(m3﹒d)、HRT=25～30h;
当乳品废水中C/N<3时，将其送入固定式水力筛，启动运行生化模块中的AAFEB-A/O-MBBR、深度处理模块中的滤布滤池装置、紫外线消毒装置和臭气处理模块的非平衡等离子体除臭装置;其中AAFEB运行参数：35～40%体积比添加氧化铝颗粒、氧化铝颗粒粒径500～600μm、颗粒密度2.5～3.0g/cm3、体积密度0.5～1.0g/cm3、有机负荷8～10kgCOD/(m3﹒d);A/O-MBBR运行参数：好氧填料填充比45～50%、厌氧填料填充比30～35%、三级进水流量分配比40%：30%：30%、消化液回流比250～300%，填料总氮容积负荷0.05～0.1kg/(m3﹒d)、HRT=30～35h;
当乳品废水中c(SS)≥100mg/L时，将其送入固定式水力筛，启动运行深度处理模块的微絮凝装置、双尾纤维滤料过滤装置-紫外线消毒装置和臭气处理模块的非平衡等离子体除臭装置;其中微絮凝装置中投药剂PAC和粉末活性炭;双尾纤维滤料过滤装置的运行参数：过滤滤速15～30m/h、气水反冲洗、冲洗强度30L/(s﹒m2)、反洗周期18～24h;
当乳品废水水质成分指标不满足上述参数时，将其送入固定式水力筛，启动运行物化模块中的初沉隔油调节池、生化模块的AAFEB-旋流氧化沟反应器、深度处理模块中的微絮凝装置-滤布滤池装置-紫外线消毒装置和臭气处理模块的非平衡等离子体除臭装置;其中AAFEB运行参数：35～40%体积比添加氧化铝颗粒、氧化铝颗粒粒径500～600μm、颗粒密度2.5～3.0g/cm3、体积密度0.5～1.0g/cm3、有机负荷8～10kgCOD/(m3﹒d);旋流氧化沟反应器运行参数：扬水量0.25～0.8m/s、悬浮固体浓度3000～5000mg/L、氧转移效率1.2～2.5kgO2/(kW﹒h);
经上述程序步骤处理后，最终非平衡等离子体除臭装置出水达到排放标准。
与现有技术相比，本发明的特点和有益效果为：
(1)本发明的乳品废水处理集成系统适于COD、油脂含量较高，较易发生腐败变质且波动大的乳品废水处理;
(2)本发明的乳品废水处理集成系统集成化、智能化、模块化程度高，有利于技术转化为集成设备，节省空间;
(3)本发明的乳品废水处理集成工艺能够同时处理油、氮和SS，稳定达标，出水可再生利用;
(4)本发明的乳品废水处理集成工艺流程简洁流畅、操作方便，有广泛的推广价值。