技术：乳渣废水处理工艺
乳业废水处理工程设计方案
乳业废水处理工程设计方案一、引言乳制品生产过程中产生的废水含有大量有机物质和悬浮物，若直接排放或未经处理地排放到环境中将对环境造成严重污染。
因此，乳业废水处理工程至关重要。
本文将针对乳业废水的特点和处理需求，提出一种合理、高效的废水处理工程设计方案。
二、废水特点分析1. 含有大量有机物: 乳业废水中含有脂肪、蛋白质、乳糖等有机物质，需进行有效的有机物去除处理。
2. 高浓度的悬浮物: 乳业废水中悬浮物含量较高，需要进行固液分离处理。
3. 酸碱度较高: 乳业废水的pH值一般在6~9之间，需进行中和处理。
4. 含有大量的营养物质: 乳业废水中含有大量氮、磷等营养物质，若未经处理排放将引发水体富营养化。
三、废水处理工程设计方案1. 预处理单元（1）格栅除渣系统: 乳业废水中的悬浮物较多，需设置格栅除渣系统进行初步除渣处理。
（2）调节池: 乳业废水中有机物质浓度不稳定，需设置调节池进行水质的平衡调节。
2. 有机物处理单元（1）好氧生物处理系统: 利用好氧菌对有机物进行降解处理，使有机物得到有效的去除。
（2）接触氧化池: 对好氧生物处理后的水进行二次氧化处理，提高水质的稳定性。
3. 固液分离单元（1）絮凝沉淀池: 添加絮凝剂，使悬浮物得到有效聚集并沉淀下去。
（2）压滤机或离心机: 对沉淀后的污泥进行脱水处理，减少污泥的数量，提高处理效率。
4. 中和处理单元（1）中和池: 对乳业废水的酸碱度进行中和处理，使其达到排放标准。
（2）pH自动调节装置: 根据实际水质情况进行自动调节，保持处理水的稳定性。
5. 营养物质去除单元（1）生物滤池: 利用硝化细菌对污水中的氮进行脱氮处理。
（2）生物接触氧化池: 利用磷酸细菌对污水中的磷进行脱磷处理。
6. 消毒单元（1）紫外线消毒器: 对处理后的水进行紫外线消毒，杀死悬浮的细菌和病原体，确保水质安全。
7. 排放单元（1）排放标准检测装置: 定期对处理后的水进行排放标准检测，确保水质符合排放标准。
乳化液废水处理工艺
乳化液废水处理工艺
乳化液废水处理工艺
乳化液废水是含有高浓度有机物、钠、氯等物质的废水，处理难度相
对较大。
以下是一种可行的乳化液废水处理工艺。
1. 预处理：先经过初级沉淀池，将废水中的沉淀物分离出来。
2. 生物处理：将初步沉淀后的废水经过生化池处理。
生化池中添加一
定量的好氧菌和厌氧菌，通过菌群作用将废水中有机物分解为水和二
氧化碳等无害物质。
生化池分为好氧和厌氧两个池体，分别处理不同
类型的有机物。
好氧菌分解大分子有机物，厌氧菌分解小分子有机物。
3. 沉淀处理：将生化池处理后的水再次进行净化，通过二次沉淀池让
废水沉淀，进一步净化水质。
二次沉淀后的清水可以进行再利用或排放。
4. 活性炭吸附处理：对于废水中有机物质量比较高，难以通过上述处
理方式去除完全的情况，可以使用活性炭吸附处理。
将二次沉淀后的
水加入活性炭，通过吸附作用将水中的有机物降解。
活性炭可以反复
使用，经过再生后可以多次利用。
5. 水质检测：对处理后的废水进行水质检测，确保水质符合国家标准和企业自身要求后，可以进行排放或再利用。
此工艺可有效去除乳化液废水中的有机物和其他杂质，实现对废水的净化和资源化利用。
乳制品工业废水处理及除臭技术综述
（指定排版 1.5 个版）重庆市天友乳业股份有限公司乳品一厂摘要：乳制品生产废水含有大量的蛋白类、脂肪大分子污染物，COD高达1000-5000 mg/L，属于典型的高浓度有机废水，特别是因厌氧发酵导致废水具有较为强烈的臭味。
对乳制品生产废水采用技术先进、高效、运转良好的的处理工艺使其达标排放同时减少臭味，满足企业清洁的生产环境以及实现我国经济和社会的可持续发展方面目标有重要意义。
本文分析了乳制品工业废水的污染物来源和主要处理工艺，阐述了恶臭污染物防治措施，以期对实际废水处理工作提供参考。
关键词：乳制品；废水；除臭；处理技术近年来，乳制品已成为我国人民生活中重要的营养食品，乳制品产业也已成为我国发展潜力很大的新型食品行业。
乳制品产业主要分为奶牛场、奶接收站以及奶生产工厂等，乳制品工业废水主要是指液奶、酸奶、奶粉、炼乳、干酪、奶油、乳制清凉饮品、冰淇淋生产过程中所排放的工业废水。
废水中大部分来源于缸体、管道、灌装机内的冲洗、清洗、热消毒用水，主要成分含有加工食品原料[1]。
乳制品废水要经过严格的处理并达到排放标准才能予以排放。
同时排出的恶臭困扰着工业企业环境发展、对我国经济社会的可持续发展有着不利影响。
一、乳制品工业废水来源、特点及影响（一）来源乳制品的主要废水来源是乳制品生产过程排放的工业废水，包括牛奶运输、加工过程中的洗涤水。
洗涤水是一种浓缩的有机废水，它通常含有牛奶、洗涤剂和杀菌剂等成分。
废水每天排放频次很高（具体与品类结构相关），包括各种乳制品生产过程中的产生的污水，以及新鲜牛奶的部分流失。
当乳制品开始、中断或停止生产时，在整个过程中所出现的奶顶水、水顶奶产生的牛奶损失，以及乳制品生产设施洗涤中损失的牛奶，据统计，在乳制品加工中鲜奶的损失占加工鲜奶的1%～3%[2]。
1.主要特征：（1）废水产量大：由于乳制品处理的性质，每天的污水量波动，污染物浓度变化大，废水的产量通常是乳制品的3倍及以上。
乳制品废水处理工艺及方案研究
乳制品废水处理工艺及方案研究随着乳制品消费量的增加，乳制品工业废水的排放量也在不断增加。
乳制品废水的处理是一项重要的环保工作，因为乳制品废水中含有高浓度的有机物、脂肪、蛋白质、乳糖等物质，如果直接排放到环境中，会对水体造成污染，对生态环境产生负面影响。
因此，研究乳制品废水处理工艺及方案具有重要的现实意义。
乳制品废水处理的关键是降解、去除其中的有机物和悬浮物，达到可排放的水质标准。
下面将介绍几种常用的乳制品废水处理工艺及其方案。
1. 物理化学处理工艺物理化学处理工艺是乳制品废水处理的一种传统方法。
它包括物理处理、化学处理和混凝沉淀等步骤。
物理处理包括固体分离、沉淀、澄清等过程，通过沉淀作用将悬浮物和一部分有机物去除。
化学处理主要是添加化学药剂，如聚合氯化铝、聚丙烯酰胺等凝聚剂，增加悬浮物的沉淀速度，提高固液分离效果。
混凝沉淀是通过混凝剂的作用，使悬浮物形成较大的团块，便于沉淀和分离。
这种工艺广泛应用于乳制品厂废水处理中，可以达到一定的处理效果。
2. 生化处理工艺生化处理工艺是通过微生物的作用降解有机物，是目前乳制品废水处理的主要方法之一。
它包括好氧生物处理和厌氧生物处理两种方式。
好氧处理是通过加入空气或氧气，利用氧化分解微生物将有机物降解为无机物，达到净化水体的目的。
厌氧处理是在没有氧气的条件下，通过产气微生物将有机物转化为甲烷和二氧化碳等物质，起到净化水体的作用。
生化处理工艺具有处理效果好、运行稳定等特点，但对操作要求较高，需要精确控制好氧/厌氧条件、温度、pH值等参数。
3. 膜分离工艺膜分离是一种较为先进的乳制品废水处理工艺。
膜分离技术包括超滤、反渗透和微滤等方法。
超滤是通过纳滤膜将废水中的悬浮物、胶体和高分子有机物截留，让水通过，达到分离的目的。
反渗透是利用半透膜的物质分离特性，通过对废水施加一定的压力，使溶质从高浓度溶液转移到低浓度溶液中，从而达到除盐、浓缩和净化水体的效果。
膜分离工艺具有处理效果好、节能、占地面积小等优点，但运行成本较高，对设备运维和维护要求较高。
乳制品废水处理技术综述
乳制品废水处理技术综述乳制品加工产生的废水是一种复杂的废水类型，含有脂肪、蛋白质、糖类和氮、磷、钙等无机盐等多种有机物和无机物。
若不经过有效处理就直接排放，会对水环境造成严重污染。
因此，乳制品废水处理技术的研究与应用至关重要。
目前，乳制品废水处理技术主要包括物理处理、生物处理和化学处理三种技术手段。
物理处理主要包括悬浮物和溶解物的分离技术，常见的有网格过滤、沉淀池和压滤等方法。
物理处理适用于初步的固液分离，能够去除废水中的悬浮物和大部分颗粒物，但对于废水中的溶解物和微小颗粒物的去除效果有限。
生物处理是通过微生物对有机物进行降解和转化，将有机物转化为微生物生长所需的生物体和气体产物，以达到处理废水的目的。
生物处理技术分为好氧处理和厌氧处理两种。
好氧处理适用于有机物质较高的情况，通过充分供氧促进微生物生长，提高废水中有机物的降解效率。
厌氧处理适用于有机物质较低的情况，通过在缺氧或无氧环境下微生物降解有机物，减少能耗和产物的生成。
生物处理技术具有操作简单、处理效果好等优点，但对废水中一些难降解的有机物和微污染物的处理效果较差。
化学处理主要采用化学方法对废水进行处理，通过添加化学试剂来达到去除污染物的目的。
常见的化学处理技术有氧化、沉淀、吸附和离子交换等。
化学处理技术可以有效去除废水中的难降解有机物和微污染物，但操作复杂，对投药量的控制要求较高。
综合运用上述三种处理技术，可以实现对乳制品废水的高效处理。
首先，采用物理处理技术去除悬浮物和颗粒物，减少废水中的固体悬浮物。
其次，应用生物处理技术对废水中的有机物进行降解，提高废水的生物降解性能。
最后，利用化学处理技术对难降解有机物和微污染物进行去除，以达到废水处理的要求。
除了传统的处理技术，一些新兴的废水处理技术也正在被研究和应用于乳制品废水处理中。
例如，电化学技术结合电解分解和电化学氧化等过程，可以高效降解废水中的有机物。
膜技术如超滤、纳滤和反渗透等技术，可以实现对废水中溶解性有机物和无机盐的高效去除和浓缩。
乳化液污水处理工程施工方案
本项目为某企业乳化液污水处理工程，主要处理企业生产过程中产生的乳化液废水。
该工程采用物理法、化学法、生物法相结合的工艺流程，确保废水达到排放标准。
二、工艺流程1. 物理法：采用隔油池进行隔油处理，将乳化液中的油脂分离出来。
2. 化学法：采用絮凝沉淀法，向废水中投加絮凝剂，使悬浮物、油脂等杂质沉淀。
3. 生物法：采用好氧生物处理，利用微生物分解废水中的有机物，使其转化为无害物质。
4. 深度处理：采用活性炭吸附法，进一步去除废水中的有机物、色度等污染物。
三、施工方案1. 施工准备（1）成立施工组织机构，明确各岗位职责。
（2）制定详细的施工计划，包括施工进度、质量、安全、环保等方面。
（3）组织施工人员培训，确保施工人员掌握相关技术。
（4）准备好施工所需的材料、设备、工具等。
2. 施工工艺（1）隔油池施工：根据设计图纸，进行隔油池的土建施工，确保池体结构稳定、密封良好。
（2）絮凝沉淀池施工：按照设计要求，进行絮凝沉淀池的土建施工，确保池体结构稳定、池壁光滑。
（3）好氧池施工：按照设计要求，进行好氧池的土建施工，确保池体结构稳定、池壁光滑。
（4）活性炭吸附池施工：根据设计图纸，进行活性炭吸附池的土建施工，确保池体结构稳定、吸附效果良好。
3. 施工进度安排（1）土建施工：根据设计图纸，进行土建施工，确保施工质量。
（2）设备安装：按照设备安装工艺要求，进行设备安装，确保设备运行稳定。
（3）调试运行：完成设备安装后，进行调试运行，确保设备性能符合设计要求。
4. 质量控制（1）严格执行施工规范，确保施工质量。
（2）对施工过程中的关键工序进行严格检验，确保工程质量。
（3）对施工材料、设备进行检验，确保其符合设计要求。
5. 安全与环保（1）加强施工现场安全管理，确保施工安全。
（2）严格执行环保法规，减少施工对环境的影响。
（3）对施工过程中产生的废弃物进行分类处理，确保废物得到妥善处理。
四、结论本工程采用物理法、化学法、生物法相结合的工艺流程，确保废水达到排放标准。
乳制品废水处理工艺综述
乳制品废水处理工艺综述乳制品废水是指在乳制品加工过程中产生的含有乳糖、乳蛋白质、脂肪、有机酸、盐类以及洗涤剂等物质的废水。
乳制品生产是一种重要的食品加工行业，但却会产生大量的废水，其中含有高浓度的有机物和微生物，对环境造成严重的污染。
乳制品废水的处理对于保护环境，维护公共卫生和可持续发展具有重要意义。
针对乳制品废水处理，现有各种工艺技术已经被开发出来。
下面将对乳制品废水处理工艺的综述进行介绍。
1. 生物处理工艺：生物处理是一种常见且有效的乳制品废水处理方法。
其中，厌氧处理和好氧处理是常用的两种生物处理工艺。
厌氧处理以及其组合工艺通常用于去除高浓度废水中的有机物，如乳糖、乳蛋白质和脂肪。
好氧处理主要用于降解废水中的有机物和氨氮。
2. 物理-化学处理工艺：物理-化学处理是乳制品废水处理的重要方法之一。
常见的物理-化学处理工艺包括：絮凝、沉淀、过滤、吸附等。
絮凝是通过添加絮凝剂使废水中的悬浮颗粒聚集形成较大的絮体，从而方便沉淀和过滤。
沉淀是通过重力或加入助凝剂使废水中的固体颗粒沉降，进一步去除悬浮颗粒。
过滤通过过滤介质，如沙、石英砂、活性炭等，去除废水中的悬浮颗粒和微生物。
吸附利用吸附剂将废水中特定污染物吸附到其表面，以实现脱除有机物和色度等目的。
3. 膜分离工艺：膜分离工艺是一种高效的乳制品废水处理方法。
通过选择合适的膜技术，如超滤、反渗透和微滤等，可以过滤掉废水中的悬浮颗粒、色度、有机物和微生物等。
这些膜技术具有高效、节能、节水等特点，并且可以实现对水质的精确控制。
4. 物化处理工艺：物化处理工艺指的是利用化学药剂和物理过程来处理乳制品废水。
常见的物化处理工艺包括：中性化、氧化、还原、沉降和过滤等。
中性化可以调节废水的酸碱度，以提供合适的条件进行后续处理。
氧化和还原可以分别用来氧化降解有机物和还原去除废水中的氧化剂。
沉降和过滤则分别用来去除废水中的固体颗粒和微生物。
5. 高级氧化工艺：高级氧化工艺是指利用强氧化剂，如臭氧、过氧化氢、高强度紫外线等，对乳制品废水中的有机物进行高效降解。
乳制品废水处理工艺的优化方案
乳制品废水处理工艺的优化方案乳制品废水是指在乳制品生产过程中产生的含油、含蛋白质、含乳糖、含盐等有机物及无机盐的废水。
乳制品废水的处理是乳品工业中的重要环节，合理的废水处理方案可以有效减少对环境的污染，保护生态环境。
本文将针对乳制品废水处理工艺的优化方案进行探讨。
1. 废水处理工艺流程的优化乳制品废水处理工艺的优化，首先需要对处理流程进行优化，采用先进的废水处理技术。
常用的处理工艺包括物理处理、化学处理和生物处理等。
可以采用沉淀、过滤、吸附等物理处理方法，去除乳脂、固体悬浮物等大颗粒物质。
同时，可利用生化反应进行废水的降解，通过厌氧发酵、好氧氧化等方法去除废水中的有机污染物。
2. 利用生物技术降解有机物质乳制品废水中含有一定量的有机物质，生物处理技术是目前废水处理领域中最常用的方法之一。
通过引入适宜的微生物，可以降解乳制品废水中的有机物质，实现废水的净化。
常用的生物处理方法包括好氧生物处理和厌氧生物处理。
好氧生物处理条件下，利用氧气供给微生物降解有机物质，产生二氧化碳和水。
厌氧生物处理则在无氧条件下进行，通过微生物的厌氧呼吸降解有机物质。
优化选择适宜的微生物菌剂、调节合理的环境参数，可以提高废水的降解效率，减少处理成本。
3. 水力配置的优化在乳制品废水处理过程中，水力配置也是一个重要的优化方面。
合理的水力配置能够优化处理工艺，提高废水的处理效果。
通过合理设置沉淀池、反应池和曝气池等处理设备的数量和容积，可以达到最佳处理效果。
同时，要根据乳制品废水的流量和水质特点，合理选择曝气方式，如表面曝气、悬浮曝气、气体曝气等，以提高废水的通气效果。
4. 土壤滤池的应用乳制品废水处理过程中，可以考虑引入土壤滤池技术进行二次处理。
土壤滤池是一种自然净化的处理方法，通过孔隙土壤介质的吸附、过滤和生物降解作用，进一步去除废水中的有机物质、氮、磷等污染物。
使用土壤滤池技术可以有效提高废水的处理效果，降低处理成本。
5. 能源回收的优化乳制品废水中含有丰富的有机物质和营养物质，可以考虑利用先进的技术手段进行能源回收。
乳制品废水处理工艺选择与设计
乳制品废水处理工艺选择与设计乳制品生产是重要的食品加工行业之一，但同时也产生大量的废水。
乳制品废水的处理对环境保护和可持续发展具有重要意义。
本文将介绍乳制品废水的特点和处理工艺的选择与设计。
乳制品废水的特点：1. 高有机负荷：乳制品废水含有较高浓度的有机物质，如脂肪、蛋白质和乳糖等。
这些有机物质容易导致水体富营养化和水生生物死亡。
2. 高氮负荷：乳制品废水中含有较高浓度的氮化合物，如氨氮、蛋氨酸等。
氮负荷的高低影响着废水处理的效果和处理工艺的选择。
3. 高磷负荷：乳制品废水中含有较高浓度的磷化合物，主要来自洗涤剂和清洁剂的残留。
4. 高COD/BOD比：乳制品废水的COD（化学需氧量）和BOD（生化需氧量）比值较高，表示废水中的有机物质难以被微生物降解。
乳制品废水处理工艺的选择与设计：1. 传统的乳制品废水处理工艺包括物理-化学处理和生物处理。
物理-化学处理主要通过沉淀、过滤、吸附等方法去除废水中的悬浮物和溶解性有机物。
生物处理则利用微生物降解有机物质。
传统工艺的优点是处理效果稳定，但对于高浓度有机物质的处理效果较差。
2. 高级氧化技术是一种新型的乳制品废水处理工艺，主要包括臭氧氧化、紫外光氧化、高级氧化过程等。
这些技术能够利用强氧化剂对废水中的有机物质进行高效降解，处理效果好且处理时间短，但成本较高。
3. 膜技术是一种有效的乳制品废水处理工艺，主要包括微滤、超滤、纳滤和反渗透。
这些技术能够通过膜孔径的控制实现对废水中溶质和颗粒的分离，达到废水净化的目的。
膜技术优点是处理效果好且操作简单，但对于高浓度有机物质的处理效果有限。
4. 离子交换是一种常用的乳制品废水处理工艺，通过合适的树脂选择和操作条件调控，将废水中的有害物质和杂质与树脂进行吸附和交换，达到净化废水的目的。
离子交换工艺适用于去除废水中的重金属和无机盐类等。
5. 综合利用是一种可持续发展的乳制品废水处理工艺，通过回收利用废水中的有用成分，如蛋白质、乳酸等，减少废水排放。
乳制品废水处理工艺研究
乳制品废水处理工艺研究乳制品废水是指在乳制品生产过程中产生的含有乳脂肪、蛋白质、糖类、悬浮物、有机酸和无机盐等物质的废水。
由于其高浓度有机物和高COD（化学需氧量）值的特性，乳制品废水处理工艺研究变得至关重要。
乳制品废水处理工艺的目标是将废水中的有机物和无机物质以及微生物污染物去除或降低到国家标准规定的排放限值。
下面将介绍几种常用的乳制品废水处理工艺。
1. 物理处理工艺：物理处理工艺主要是通过沉淀、过滤、旋流、吸附和膜分离等方式，将废水中的固体物质、悬浮物和油脂去除或分离。
其中，沉淀是最常用的物理处理方法，通过加入化学絮凝剂使废水中的悬浮物聚集成团，再采用沉淀池或沉淀器加以分离。
此外，过滤是另一种常用的物理处理方法，通过滤料或滤膜将废水中的固体颗粒去除。
2. 生物处理工艺：生物处理工艺是通过利用微生物降解废水中的有机物质，将有机物转化为无机物的过程。
常见的生物处理工艺包括活性污泥法、厌氧处理和氧化沟等。
其中，活性污泥法是最常用的生物处理方法，通过在污水中引入含有微生物的活性污泥，并提供适宜的温度、氧气和营养物质，让微生物降解废水中的有机物。
厌氧处理是指在无氧条件下，利用厌氧菌将废水中的有机物质分解为甲烷等无害物质。
氧化沟是一种利用废水中的藻类和微生物将废水中的有机物质降解为无机物质的处理方法。
3. 化学处理工艺：化学处理工艺主要是采用化学药剂对废水中的有机物质进行氧化、还原、中和、沉淀等处理。
常用的化学处理方法有高级氧化法（如臭氧氧化法、过氧化氢氧化法）、离子交换和络合沉淀等。
高级氧化法是指通过引入活性氧物质（如臭氧、过氧化氢）来氧化废水中的有机物质，使其分解为无害物质。
离子交换是一种通过固定离子交换树脂对废水中的离子进行去除的处理方法。
络合沉淀是一种通过加入化学络合剂使废水中的金属离子与络合剂结合形成沉淀物的方法。
总的来说，乳制品废水处理工艺应根据废水的性质和排放要求，综合运用物理、生物和化学处理等方法，以实现高效、经济、环保的废水处理目标。
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技术 | 乳渣废水处理工艺随着生活水平的提高,乳制品的生产量逐年增大,导致乳业废水的排放量也逐年增加。
乳业废水主要来源于牛乳输送、加工过程中排放的洗涤水以及加工设备的冲刷水。
废水的主要成分是蛋白质、乳糖、乳脂等。
目前,乳业废水常用处理方法是气浮+厌氧+好氧工艺,气浮阶段产生大量的乳渣。
据统计,乳渣中含有大量的蛋白质、糖类和脂肪等。
因此,乳渣可作为原料生产精饲料,也可发酵生产氨基酸。
乳渣废水厌氧发酵过程与污泥厌氧发酵相似,大体可分为3个阶段,即水解、酸化和产甲烷,其中水解阶段为大颗粒有机物在水解酶的作用下分解成可溶性小分子物质;酸化阶段为产酸菌利用水解产物生成可挥发性脂肪酸(SCFAs);产甲烷阶段则是产甲烷菌利用SCFAs生成CH4。
因此,乳渣废水厌氧发酵过程中微生物可将乳渣中的蛋白质和多糖转化为SCFAs。
研究表明,利用SCFAs合成聚羟基脂肪酸(PHA)成本可降低50%,而且PHA品质大幅度提升。
SCFAs也可作为碳源用于生物脱氮除磷,进而节约污水处理厂运行成本。
发酵副产物NH4+-N和PO4^3--P可通过鸟粪石沉淀回收用于农业生产。
因此,乳渣废水厌氧发酵产酸不仅能够有效回收乳渣废水中的资源和能源,还能使浮渣废水得到有效的处理。
目前乳渣废水处理主要是自然型厌氧发酵产甲烷为主,厌氧发酵产酸研究甚少。
发酵系统中投加填料,一方面增加废水与微生物的反应时间,同时填料表面能够富集功能菌团,提高系统内物种丰度。
pH不仅影响系统内微生物活性,而且影响其运行成本。
因此,本文以乳渣废水为研究对象,以提取SCFAs为目的,采用自然型发酵、填料型发酵以及中性型发酵,探讨不同厌氧发酵方式对乳渣废水水解酸化性能及产酸性的影响。
1、实验部分1.1污水来源及实验装置本实验中浮渣废水采用不同配方的冰激凌制品进行人工配水,主要水质指标如表1所示。
实验反应器材料为有机玻璃,总体积为3.5L,有效容积为3.0L,内设置转子及pH探头,采用磁力搅拌器进行匀速搅拌,转速为750r·min-1,反应温度为室温。
控制3#反应器pH为(7±0.2),每日根据测定的pH,采用1mol·L-1NaOH或者1%HCl调节pH一次。
2#反应器中投加填料,1#~2#反应器pH不控制,具体运行方式如表2所示。
1.2污泥来源及运行方法实验用活性污泥为SBR工艺全程脱氮除磷污泥,发酵前采用自来水清洗3次,浓缩污泥并控制其浓度为(12000±350)mg·L-1,分别向1#~3#投加1.5L浓缩污泥和1.5L配置的乳渣废水。
该实验共运行2个周期,系统启动后当SCFAs产量稳定后并有下降现象时视为第一个反应周期结束。
此时3个酸化系统停止搅拌,静止沉淀,移出1.5L上清液,并重新投入等量的乳渣废水,开始运行第2个反应周期,运行方式与第1个反应周期相同。
1.3分析方法化学需氧量(COD)、悬浮污泥浓度(MLSS)及可挥发性污泥浓度(MLVSS)、NH4+-N、PO4^3--P等根据标准方法测定。
可挥发性脂肪酸(SCFAs)采用Agilent6890气相色谱仪测定,色谱柱为DB-MAXETR(30m×530μm×1μm),氮气做载气(N2),流速为25mL·min-1;检测器为氢火焰离子检测器(FID);进样口温度为220℃;检测器温度控制在250℃。
采用程序升温,起始炉温80℃运行1min,然后以20℃·min-1的速度升温到160℃,运行1min,最后以5℃·min-1的速度升温到180℃,运行2min,一个样品的整个运行时间为20min。
进样量为2.0μL,每个样品测定3次,取平均值进行分析。
分析各种酸成分并换算成COD,乙酸(∗1.07)、丙酸(∗1.51)、异丁酸(∗1.82)、正丁酸(∗1.82)、异戊酸(∗2.04)及正戊酸(∗2.04)。
多糖采用硫酸-蒽酮分光光光度法测定,蛋白质采用Lowry-folin试剂分光光度法测定。
蛋白酶采用偶氮酪蛋白分光光度计方法测定。
α-葡萄糖苷酶采用对硝基-a-d-吡喃葡萄糖苷分光光度计法测定。
辅酶420采用异丙醇提取法测定。
pH采用oxi/340iWTW测定。
2、结果与讨论2.1不同厌氧发酵方式对乳渣废水水解性的影响乳渣废水富含蛋白质、糖类和脂类等物质。
水解酶将蛋白质及多糖分解成氨基酸和单糖等小分子物质,酸化菌则利用水解产物生成SCFAs,因此,蛋白质、多糖的水解是乳渣废水厌氧发酵产酸的关键步骤。
同时温度和pH是影响微生物生长、有机物降解的重要影响因素。
图1表示厌氧发酵方式对乳渣废水水解酸化过程SCOD(a)、蛋白质(b)和多糖(c)的影响。
图2表示酸化系统2个反应周期内温度和pH的变化。
由图1(a)可知,3个酸化系统SCOD随着发酵时间的延长而降低,而且2个运行周期内SCOD变化趋势相同。
其中,第1个周期系统的初始SCOD为11285.11mg·L-1,发酵至第27天时SCOD分别降低57.72%、49.52%及26.89%。
由于第1个周期结束时系统含有大量的SCOD,加入等量的乳渣废水导致第2个反应周期初始SCOD较高,分别为14891.08、15871.25及16541.76mg·L-1,发酵至25d时SCOD分别降低22.73%、17.87%及11.25%。
可见,3个系统处理效果为1#>2#>3#。
同时发现,发酵系统第2个反应周期内SCOD去除率显著低于第1个周期,这可能与第2反应周期时系统温度和处理废水性质有关。
COKGOR等发现温度对产酸菌具有显著的影响,25℃时VFA产量远大于16~8℃时VFA产量。
由图2(b)可知,第2个反应周期时系统温度较第1个反应周期系统温度低约10℃,导致微生物生长速率和有机质利用率降低,因此,发酵系统第2个反应周期有机物去除率较低。
同时SCFAs积累可能在数值上影响SCOD的变化(图3)。
分析图1(b)可知,发酵系统中蛋白质含量反应初期均出现先升高后稳定状态。
这是因为厌氧环境下部分微生物死亡并分解释放蛋白质,导致系统反应初期出现蛋白质增大的现象,后期由于蛋白质的水解及利用使蛋白质达到稳定状态,蛋白质含量分别为456.58、500.15及381.69mgCOD·L-1(第1个周期),450.11、520.03及430.05mgCOD·L-1(第2个周期)。
由图1(c)可知,发酵系统中多糖在反应初期均快速下降,第1个发酵周期反应至第10天多糖含量由5889.07mgCOD·L-1分别降至174.17、155.12及95.25mgCOD·L-1,第2个发酵周期内反应至第17天时糖类由6119.04、6393.35及6110.32mgCOD·L-1分别降至176.88、289.81、155.12mgCOD·L-1。
可见微生物对蛋白质和多糖的利用具有显著差别,也与发酵系统中产酸菌对基质的利用有关。
研究发现,相对于蛋白质,产酸菌更加倾向于利用糖类物质进行产酸活动。
因此,发酵系统中多糖出现大幅度降低而蛋白质增加的现象。
总结发现,3#发酵系统中蛋白质和多糖含量最低,这与酸化系统内的pH有关。
由图2(b)可知,3个酸化系统内pH为3#>2#>1#,且均先降低后升高。
其中,1#和2#酸化系统内pH在反应至第9天时降至最低,分别为3.526、3.801(第1个周期),3.234、3.515(第2个周期),然后pH缓慢增大。
3#系统pH控制在(7.0±0.2),尽管反应初期出现降低现象(4.409、5.367),但是反应第9天至反应末期系统内pH稳定维持在7.0左右,无需人工调节。
这可能是因为发酵系统中厌氧微生物将蛋白质和多糖转化成大量的可挥发性短链脂肪酸(SCFAs),导致1#和2#发酵系统中pH下降。
当发酵系统中SCFAs产量稳定后pH处于稳定状态,发酵后期pH略有升高,3#系统pH自动维持中性。
YU等研究发现明胶废水降解速率随着pH增加而增大,而且BREURE等研究发现明胶废水酸化过程中蛋白质降解速率随着pH增加而增加,最佳pH为7.0。
富含碳水化合物废水水解过程中,葡萄糖、乳糖和蔗糖的水解速率随着pH增大而增加,最佳水解pH为5.0~5.5。
由此发现,乳渣废水与明胶废水和碳水化物废水相似,有机物水解对于低pH更加敏感,这可能与水解酶活性有关。
2.2不同厌氧发酵方式对乳渣废水产酸性的影响2.2.1 SCFAs产量SCFAs是乳渣废水厌氧发酵过程中酸化阶段产物,同时SCFAs作为生物处理工艺中的优质碳源受到广泛关注。
水解酶(蛋白酶和α-葡萄糖苷酶)将蛋白质、多糖等有机物质转化为小分子物质,进而被酸化菌利用生成SCFAs。
辅酶420是衡量产甲烷菌活性的标准之一,辅酶420越大,说明产甲烷菌活性越强,SCFAs消耗量越大。
图3表示不同厌氧发酵方式对乳渣废水厌氧发酵系统中SCFAs及关键酶活性的影响。
由图3可知,厌氧发酵方式对乳渣废水产酸具有显著的影响。
分析图3(a),3#发酵系统在发酵初期SCFAs产量迅速增大,而1#和2#发酵系统SCFAs产量显著低于3#酸化系统。
3个发酵统反应末期SCFAs产量分别为3695.37、4564.47和7437.15mgCOD·L-1(第1个反应周期),4322.61、8258.58和12328.37mgCOD·L-1(第2个反应周期)。
因此,酸化系统SCFAs产量分别为3#>2#>1#。
这与发酵系统中蛋白质、多糖、水解酶及辅酶420有关,乳渣废水主要成分为蛋白质、多糖等物质,α-葡萄糖苷酶破坏麦芽糖内的α-1,4糖苷键并释放单糖,蛋白酶则可通过破坏蛋白质的肽链生成氨基酸等小分子物质。
酸化菌利用氨基酸和单糖等小分子物质生成SCFAs物质,产甲烷菌利用SCFAs生成CH4。
由图3(c)可知,3个酸化系统内水解酶活性具有显著的差别,其中蛋白酶和α-葡萄糖苷酶活性为3#>2#>1#,所以3#酸化系统SCFAs积累量最大,1#酸化系统SCFAs积累量最小。
同时由图3可知,3个系统中辅酶420活性基本相同且均较低,这说明3个酸化系统内SCFAs消耗量较少。
pH也是影响酸化系统产酸的重要因素,分析发现,蛋白质和多糖等有机物水解速率随着pH的增大而增加。
由图1可知,3#酸化系统对蛋白质和多糖的水解速率最大,因此,3#系统含有丰富的酸化基质。
1#酸化系统蛋白质和多糖的水解速率较低,导致SCFAs产量较低。
而中性反应环境对于酸化系统具有缓冲作用,减少偏酸环境对水解酸化菌活性的影响。