曲拉干酪素工业废水处理方法探究

　　工业废水处理毕业论文第四篇：曲拉干酪素工业废水处理方法探究

　　摘要：曲拉干酪素生产工业废水结构特点为废水量大,大分子有机物及悬浮物质较多,COD及BOD含量均较高,在其废水处理中势必需要选择不同方法对其处理,本论述综述了多种废水处理方法工艺,并对应用较为广泛的气浮-CASS及UASB废水处理方法进行介绍,提出曲拉干酪素废水处理采用混凝气浮+水解酸化+CAST的处理方法,其优点在于废水处理效果好、循环利用率高、投资建设及运行费用低、操作便捷。

　　关键词：曲拉; 干酪素; 废水处理; 处理方法;

　　Discussion on the Applicability of Casein Wastewater Treatment Method

　　Cui Guangzhi Li Yaping Yin Lan Luo Li Su Deliang Song Li

　　0 引言

　　干酪素又称酪蛋白，是存在于牛乳中的蛋白质，曲拉干酪素是指将牦牛乳离心脱脂后经自然发酵凝结风干制成曲拉，再以曲拉为原料经粉碎、碱溶解、离心脱脂、酸沉、脱水干燥等过程制成的干酪素[1,2]。干酪素营养价值丰富，并以其优良的产品特性作为天然的食品添加剂、营养物质和产品质地改良剂广泛应用于食品、皮革、造纸、建筑、轻纺、医药、包装等行业[3]。

　　近年来，随着曲拉干酪素研究的深入，如生物活性肽的研究制备，曲拉干酪素的高附加值逐渐体现，某些特定品质和功能也不断提升，其用途也不断扩展，可见干酪素的市场前景非常广阔[4]。此外，干酪素加工技术越来越成熟，自动化程度也越来越高，以甘肃华羚乳品股份有限公司为例，其于2015年新建的干酪素生产基地引进国际先进生产线后极大提高了干酪素的自动化生产水平，生产效率得到极大提升，达到年生产曲拉干酪素5 000 t。然而随着庞大的市场需求及产量的不断递增，干酪素生产过程中产生的工业废水总量也随之增加，若废水不经处理或处理不达标会直接污染地下水或河流，将会造成水生植物及水生物大量减少，甚至灭亡，这对生态环境的影响和破坏是巨大的。

　　因此，干酪素生产废水的处理显得尤为重要，有效处理干酷素生产废水对环境保护及人与自然的可持续发展有着重要意义。本论述对工业废水处理的不同方法进行浅析，并针对干酪素生产废水处理的适用性方法提出建议。

　　1 曲拉干酪素工业废水的组成结构及特点

　　1.1 曲拉干酪素工业废水的组成结构

　　曲拉干酪素生产产生的工业废水组成结构主要是清洗废水和生产加工废水两个方面[5]。清洗废水主要指生产车间地面、设备外表面、器皿及工器具的洗涤水，生产清场对生产线CIP清洗时酸水和碱水，设备内部及生产管线的洗涤水，人员、车间卫生消毒剂冲洗废水及人员工服、工装、鞋帽清洗废水等[6,7]。此类废水通常非全天持续排出，主要集中在生产结束或生产换班清场时产生，每天排放1～2次。

　　生产加工废水在生产时持续性排出，主要组成为生产原料曲拉洗涤、浸泡、研磨工序产生的废水[8]；其次是在生产过程中酸沉洗涤及板框过滤工序排出的滤液，这部分滤液为生产加工废水的主要来源。

　　1.2 曲拉干酪素工业废水的特点

　　清洗废水主要是酸碱等化学清洗剂、洗涤剂或消毒剂等，有机物含量相对较少，清洗时水的用量也随着清洗程度波动较大，所以污染物浓度变化不均一。干酪素生产加工废水主要特点是有机物浓度高，其中废水排出量较小的曲拉洗涤、浸泡产生的废水中含有一定量的污泥、草屑、毛发及少量油脂等；生产过程中酸沉洗涤及板框过滤后排出的废水中含有机物最多，通常固形物含量在1%左右，这些固形物包括酪蛋白、乳清蛋白、乳糖及钠、钙、氯及磷酸盐等无机盐类，其中酪蛋白含量在0.15～0.2%之间，废水中这些污染物以溶解态或以悬浮态等多种形式存在[6]。

　　但无论清洗废水还是生产加工废水，它们均具有COD、BOD含量高的共性，尤其生产加工废水中COD含量可达到5 000-6 000 ml/L，这说明废水中含有大量有机物，可被微生物利用分解，干酪素生产废水具有良好的生化性。

　　2 工业废水处理方法与工艺技术特点

　　2.1 工业废水处理基本方法

　　工业废水处理基本方法有物理法、化学法、物化法、生物法。

　　其中物理法是通过天然或机械的分离过程，通常采用过滤、沉淀、离心分离等形式，此方法主要去除污水中悬浮状的固体颗粒物质，通常作为污水处理的预处理。

　　化学法采用向污水中加入化学试剂与某些污染物发生化学反应，如中和、氧化还原、氧化分解、混凝、沉淀等，产生无污染或更易处理的物质的方法。

　　物化处理技术主要有气浮、吸附、萃取、电解及离子交换等，是物理和化学方法的结合，对废水中胶体及乳浊液的处理能力较强，具有设备简单、占地面积小的特点，但费用较高[9]。

　　生物法是利用微生物特性及其生长代谢特点对废水中有机物进行氧化分解，微生物处理废水是目前采用的最为广泛的方法，也是食品行业处理生产废水的主要方法，其技术较为成熟，处理程度高，处理效果也较好，处理过程分为好氧处理及厌氧处理，采用的工艺方法通常为活性污泥法、生物转盘、水解酸化、生物膜、氧化塘等。

　　工业废水通常含有较多不同种类的污染物质，在进行污水处理时仅采用单一处理方法往往局限性很大，无法达到预期效果及排放要求。通过对废水的组成特点分析，结合经济条件等因素，通常将多种处理方法按适宜的技术合理组合协调形成一个完善的净化处理系统[10]，乳制品废水处理中主要采用物化法进行预处理，以生物法为主进行处理，例如目前应用较广泛的气浮+CASS工艺、CAST法、UASB工艺、生物膜法等，以满足排放标准要求。

　　2.2 气浮+CASS工艺处理方法

　　此工艺为好氧生物处理方法，适用于有机物较为丰富的废水，是废水通过格栅进入集水池后进行气浮处理，气浮工艺是物化法，是在废水中加入混凝剂将废水中的悬浮颗粒凝聚，再通过制造水中微小气泡，使气泡上升过程中粘附废水中的悬浮颗粒，由于密度小于水故而上浮于水面达到固液分离的目的，此工艺步骤可将部分乳脂肪及乳蛋白等高分子化合物去除[11,12]。然后引入CASS循环式曝气活性污泥系统进行生物处理，CASS反应池中由鼓风机提供曝气过程中所需要的氧气，废水中的溶解性有机物通过微生物及酶的反应而迅速被降解去除，再通过回流污泥中再经过反硝化处理氨氮及磷，而后通过沉淀实现水与污泥的分离，排出清水，系统中回流污泥硝化-反硝化多次交替进行，氨氮及磷的脱除效果较好[13]。

　　气浮+CASS工艺其优点是设备安装、操作、控制运行参数调整方便，设备使用寿命长，抗冲击性好，处理效果稳定，出水水质较好等。与CASS相似的处理工艺为CAST系统，它与CASS的区别是除组成结构有差别外，进水方式CAST采用间歇式进水，且在沉淀阶段不进水，这使得沉淀时泥水分离效果更好。刘恒明等通过采用CAST工艺处理乳制品废水的研究表明CODCr的去除率可达95%以上，SS的去除率可达90%以上，其他污染物指标也均达到排放标准[14]。此工艺可替换CASS进行废水处理，在工业废水处理上选用CAST处理工艺也较为广泛。

　　2.3 UASB工艺处理方法

　　在厌氧处理工艺中UASB应用最为广泛，上流式厌氧污泥床（UASB）工艺利用反应器中微生物在厌氧条件下与污染物接触，将废水中的有机物酸化分解并产生甲烷从而达到废水净化的目的。它具有结构简单、处理量大、停留时间短、低能耗、无需设置污泥循环装置和机械搅拌系统、以及处理产物可利用等优点[15]。

　　UASB反应器运行的特点是将预处理后的废水由底部进入反应器，在进水搅动下与反应器中的污泥颗粒充分接触，污泥中微生物开始降解有机物并不断产生微小甲烷气泡，甲烷气泡在上升的过程中逐渐合并成大气泡向上翻滚，反应器上部安装有三相分离器，在此将甲烷气体导出收集，污泥和处理水经过沉淀区在凝絮及重力作用下分离开来，处理水澄清后排出反应器。马三剑等采用UASB-TF工艺处理乳制品有机废水，CODCr、BOD5、SS去除率分别达到94%、98%、84%，其中UASB工艺过程CODCr去除率达到88%[16]。温燕等采用UASB-CASS工艺处理乳制品综合废水的研究中，CODCr、BOD5、SS去除率分别达到96.4%、98.8%和83%，处理水质达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级要求[17]。可见运用UASB工艺处理废水效果明显。

　　3 曲拉干酪素工业废水处理方法探究

　　根据曲拉干酪素工业废水的组成结构及特点，废水的预处理阶段，由于生产加工过程产生的废水中含有一定量的污泥、草屑、毛发及少量油脂等悬浮物，废水预处理时设置格栅井阻挡较大漂浮物后进入调节池，采用混凝气浮的物化方法凝聚悬浮颗粒，在此去除部分COD、BOD及SS，完成预处理操作。

　　经检测生产加工废水中COD含量在5000～6000ml/L,BOD含量在2000 ml/L左右，从整个废水情况看COD、BOD都较高，然而可生化性不足，所以适宜采用厌氧处理，去除较少COD含量以提高好氧的可生化性，再经过好氧处理方法的组合来去除绝大部分污染物。

　　在厌氧处理方法的选择方面，干酪素酸沉洗涤及板框过滤排出的废水为偏酸性且污染物大多为大分子有机物，所以采用水解酸化进行处理一方面无需调节PH，同时能够充分利用水解酸化菌有效降解大分子有机物，另一方面可减少后续好氧处理时的曝气量及处理难度，降低能耗节约成本[18,19,20]。

　　好氧处理设计采用间歇循环式活性污泥工艺CAST进行后续处理，CAST处理工艺设有吸附选择器，可有效防止污泥膨胀造成水质污染，在生物选择区可充分利用活性污泥的快速吸附作用对溶解性有机物进行有效去除，反应体系中硝化及反硝化作用可去除废水中的氨氮，使出水水质稳定，能够有效达到废水净化处理的效果。

　　4 结束语

　　曲拉干酪素的生产工艺性质决定了其工业废水的特殊性，与一般食品及其他乳制品工业生产中的废水相比废水量大，大分子有机物及悬浮物质较多，COD及BOD含量均较高，在其废水处理中势必需要选择不同方法对其处理，处理方法的选择和工艺设计时也需要根据实际既要考虑处理效果好坏还要考虑经济投入、占用场地大小、后期运行维护成本以及处理系统可操作性及便捷性等多方面因素。

　　本论述通过对曲拉干酪素生产工业废水结构特点的分析，同时对不同处理方法工艺进行介绍，提出曲拉干酪素废水处理采用混凝气浮+水解酸化+CAST的处理方法，其优点在于废水处理效果好、循环利用率高、投资建设及场地占用较少、运行费用低、操作便捷、管理方便等。目前针对干酪素生产工业废水处理方法的研究较少，本论述目的也是针对不同处理方法对干酪素生产废水处理方法的选取及适用性提出建议，以供干酪素生产企业参考选择。

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