CN112047563B - 一种乳品废水处理方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种乳品废水处理方法，包括如下步骤：S1、将乳品废水进行初步隔油后加入萃取剂，萃取后得到含有萃取剂的油脂污染物和废水，并将二者分离；S2、将步骤S1中的含有萃取剂的油脂污染物通过蒸馏法进行分离后，萃取剂回收后循环利用；S3、将步骤S2中的油脂污染物利用浓度为2～20％的碱溶液水解，得到溶于水的产物；S4、将步骤S1中萃取后的废水和步骤S3得到的产物通过生化***好氧菌氧化成无害的水和二氧化碳，沉淀后剩余无法降解的部分随污泥排出。本申请通过萃取蒸馏的分离方式，使乳品废水中的油脂富集的同时分离的更彻底，油脂分离后的进一步利用碱液水解、生化处理后生成的物质可以直接排放，无二次污染产生。

Description

一种乳品废水处理方法

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种乳品废水处理方法。

背景技术

随着社会的进步，人们对乳制品的需求量越来越大，乳制品在生产加工的过程中产生的废水排放量也呈现上升趋势。乳品废水中一般含有许多细小颗粒，含有大量的油脂，这些油脂降解非常缓慢，附着在某一废料上时，不仅影响水泵的正常运行，还与可能导致好氧***的污泥膨胀。因此，在乳品废水的处理中，除油显得尤为重要。乳品废水的油脂处理，一直都是乳品废水处理工艺的难点，如何高效、清洁的去除废水中的油脂，使其降解可生化，是我们当前重点关注的问题。

目前关于乳品废水的处理方法主要有水解酸化+SBR组合工艺以及气浮+好氧组合工艺。水解酸化技术是将厌氧过程控制在水解与产酸阶段，利用水解和产酸菌的反应，将不溶性有机物水解成溶解性有机物、大分子物质分解成小分子物质，以改善废水的可生化性能，利于后续好氧处理。SBR，即Sequencing Batch Reactor，是序批式活性污泥法或者间歇式活性污泥法的简称，一种以间歇曝气方式来运行的污水处理方法。SBR法在同一个反应器内一次完成进水-反应-沉淀-排水和静置五个基本过程，通过污水与活性污泥的充分接触，实现有机物的去除，通过调整五个阶段的时间和曝气时间的长短，使***处于厌氧、缺氧、好氧等状态，从而使其具有良好的脱氮除磷效果。

气浮技术是国内外含油废水处理中广泛使用的一种水处理技术，其原理是在水中通入空气或其它气体产生微细气泡，使水中的一些细小悬浮油珠及固体颗粒附着在气泡上，随气泡一起上浮到水面形成浮渣，上浮速度可提高近千倍，从而完成固、液分离的，该法的油水分离效率很高。根据产生气泡的方式不同，又可分为加压溶气浮选法、叶轮浮选和曝气浮选法。为提高浮选效果,可再向废水中加入无机或有机高分子絮凝剂，对含油废水主要用混凝法，即向含油废水中加入絮凝剂，在水中水解后带正电荷的胶团与带负电荷的乳化油产生电中和，油粒聚集，粒径变大，同时生成絮状物吸附细小油滴，然后通过沉降或气浮的方法实现油水分离。常见的絮凝剂有聚合氯化铝(PAC)、三氯化铁、硫酸铝、硫酸亚铁等无机絮凝剂和丙烯酰胺、聚丙烯酰胺(PAM)等有机高分子絮凝剂。此法适合于靠重力沉降而不能分离的乳化状态的油滴和其它细小悬浮物，同时气浮装备占地面积大、药剂用量大、产生浮渣量较大，并没有对油脂进行彻底处理。

发明专利CN 103509611 A公开了一种乳品废水的处理工艺，包括进水，格栅，调节，水解酸化，曝气生物滤池，清水池，出水，其中水解酸化是在乳酸菌的作用下将乳糖降解为乳酸，部分水解蛋白质。本发明通过水解酸化工艺能够有效去除废水中含有的油脂类物质，同时曝气生物滤池工艺能够有效降低COD含量，进一步提高出水水质，减少对环境的污染，提高人们生活环境的质量。本发明工艺简单，成本低廉，废水净化效果明显，对环境有益，易大量处理。该工艺的缺点在于对COD浓度小于3000mg/L的乳品废水有一定效果，无法处理COD浓度高于3000mg/L的乳品废水。

发明专利CN 106336083 B公开了一种乳品废水集成***及工艺，利用隔油调节池和混凝气浮池去除废水中的油脂，气浮出水通过生化处理，进一步去除废水中的COD含量。该工艺的缺点在于隔油池只能去除乳品废水表面的重油，不能去掉废水内部的油脂，利用气浮法去除油脂，会产生大量浮渣。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本申请提供一种乳品废水处理方法，本申请处理工艺简单，通过萃取蒸馏的方式使乳品废水中的油脂分离更加彻底，油脂加碱液水解后生化处理为可溶于水的物质，无二次污染物产生，而且整个处理过程中***排渣量较现有气浮法处理方式可降低90％以上。

为了实现上述目的，本申请通过以下技术方案实现：

一种乳品废水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将乳品废水进行初步隔油后加入萃取剂，萃取后得到含有萃取剂的油脂污染物和废水，并将二者分离；

S2、将步骤S1中的含有萃取剂的油脂污染物通过蒸馏法进行分离后，萃取剂回收后循环利用；

S3、将步骤S2中的油脂污染物利用浓度为2～20％的碱溶液水解，得到溶于水的产物；

S4、将步骤S1中萃取后的废水和步骤S3得到的产物通过生化***好氧菌氧化成无害的水和二氧化碳，沉淀后剩余无法降解的部分随污泥排出。

进一步地，所述萃取剂为煤油、乙醇或***中的一种或多种。

进一步地，所述萃取剂为煤油，使用煤油进行萃取，萃取更为彻底。

进一步地，步骤S1中萃取剂与乳品废水的比例为1:1～8。

进一步地，步骤S1中的萃取时间为0.5～1h，萃取温度为70～100℃，油脂萃取量≥80％。

进一步地，步骤S3中的碱液为氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或两种。

进一步地，步骤S3中加入每吨废水加入碱液量为50～500ml。

进一步地，步骤S3中反应溶液的pH值为8～10。

进一步地，步骤S3中的水解时间为10～20h，油脂水解率为80％～90％。

处理原理如下：乳品废水经萃取后，含有萃取剂的油脂污染物和废水静置后分层，将二者分离，含有萃取剂的油脂污染物进行蒸馏，蒸馏后萃取剂回收后可以循环使用，萃取和蒸馏的过程相当于对油脂富集的过程，富集后的油脂污染物利用碱液水解，油脂污染物中包括约80％的油脂和20％蛋白，利用碱液与油脂间可以发生反应和碱液催化蛋白水解的原理，加碱液分解后油脂分解为高级脂肪酸和甘油，蛋白分解为氨基酸，最后将萃取后分离出来的废水和碱液水解后生成的高级脂肪酸、甘油和氨基酸经现有的生化***好氧菌氧化成无害的水和二氧化碳，剩余无法降解的部分随污泥随污泥排出。

本发明的有益效果如下：

(1)初次处理的乳品废水中，其油脂含量虽然较高，但是对比水量相差较大，可能有几个数量级，通过萃取和蒸馏的方式，实现对油脂的富集，减少了单独进行浓缩时产生的设备以及运费的费用问题。对乳品废水进行萃取和蒸馏后，富集的同时使油脂污染物和废水分离更为彻底。分离后的油脂污染物通过碱液分解后能够水解生成高级脂肪酸、甘油、氨基酸等易分解的小分子水溶性物质，将这些易分解水溶性物质进行生化处理，相比对油脂和蛋白直接进行生化处理，生化处理负荷小，出水效果更好。生化处理后生成的物质可以直接排放，无二次污染产生。

(2)初次处理的乳品废水中，其油脂含量虽然较高，但是对比水量的话相差较大，可能有几个数量级，首先，直接利用现有的乳酸菌水解酸化和曝气生物滤池组合对乳品废水进行处理，仅能对COD(Chemical Oxygen Demand，化学需氧量)浓度小于3000mg/L的乳品废水有一定效果；其次直接利用碱液处理，加入碱液量会非常大，处理效果也不好。因此本申请首先通过萃取蒸馏的方式的方式将油脂分离出来后，再利用碱液直接对油脂进行分解，不仅降低了碱液的用量而且提高了处理效果，由实验结果可知应用本申请可以处理COD浓度小于50000mg/L的乳品废水。

(3)本申请对乳品废水的处理方法与现有的气浮法相比，处理完成后***排渣量较现有处理方式可降低90％以上。

(4)本申请中萃取剂可以回收后循环使用，节约资源，生化处理后沉淀得到的污泥可以回流进行二次利用。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。

1、一种乳品废水的处理方法

实施例1

某牛奶加工厂，废水处理量为150吨/天，按照本发明的处理方法进行处理，步骤如下：

1、废水进行初步隔油后，萃取池温度在80℃左右，油脂和少量蛋白通过煤油萃取，反应1.0h后，萃取剂和废水分离，废水进入生化处理单元，含有萃取剂的油脂污染物进入蒸馏处理；

2、含有萃取剂的油脂和少量蛋白通过蒸馏的方式与萃取剂分离，萃取剂回流后循环使用，油脂和少量蛋白进行分解处理；

3、分解部含有浓度2％的氢氧化钠溶液50ml，油脂和少量蛋白在氢氧化钠溶液作用下发生水解反应，反应时间为10h，反应后生成高级脂肪酸、甘油、氨基酸水溶性物质；

4、水解完成后的水溶性物质(高级脂肪酸、甘油、氨基酸)经过pH调节后进入生化***，在生化***好氧菌作用下，被氧化成无害的水和二氧化碳，沉淀后无法降解的部分随剩余污泥排出。

实施例2

某牛奶加工厂，废水处理量为150吨/天，按照本发明的处理方法进行处理，步骤如下：

1、废水进行初步隔油后，萃取池温度在90℃左右，油脂和少量蛋白通过乙醇萃取，反应0.5h后，萃取剂和废水分离，废水进入生化处理单元，含有萃取剂的油脂污染物进入蒸馏处理；

2、含有萃取剂的油脂和少量蛋白通过蒸馏的方式与萃取剂分离，萃取剂回流后循环使用，油脂和少量蛋白进行分解处理；

3、分解部含有浓度10％的氢氧化钾溶液200mL，油脂和少量蛋白在氢氧化钾溶液作用下发生水解反应，反应时间为10h，反应后生成高级脂肪酸、甘油、氨基酸水溶性物质；

4、水解完成后的水溶性物质(高级脂肪酸、甘油、氨基酸)经过pH调节后进入生化***，在生化***好氧菌作用下，被氧化成无害的水和二氧化碳，沉淀后无法降解的部分随剩余污泥排出。

实施例3

某酸奶加工厂，废奶处理量为150吨/月，按照本发明的处理方法进行处理，步骤如下：

1、废水进行初步隔油后，萃取池温度在80℃左右，油脂和少量蛋白通过煤油萃取，反应1h后，萃取剂和废水分离，废水进入生化处理单元，含有萃取剂的油脂污染物进入蒸馏处理；

2、含有萃取剂的油脂和少量蛋白通过蒸馏的方式与萃取剂分离，萃取剂回流后循环使用，油脂和少量蛋白进行分解处理；

3、分解部含有浓度20％的氢氧化钠溶液300mL，油脂和少量蛋白在氢氧化钠溶液作用下发生水解反应，反应时间为20h，反应后生成高级脂肪酸、甘油、氨基酸水溶性物质；

4、水解完成后的水溶性物质(高级脂肪酸、甘油、氨基酸)经过pH调节后进入生化***，在生化***好氧菌作用下，被氧化成无害的水和二氧化碳，沉淀后无法降解的部分随剩余污泥排出。

实施例4

某酸奶加工厂，废奶处理量为150吨/月，按照本发明的处理方法进行处理，步骤如下：

1、废水进行初步隔油后，萃取池温度在80℃左右，油脂和少量蛋白通过煤油萃取，反应1h后，萃取剂和废水分离，废水进入生化处理单元，含有萃取剂的油脂污染物进入蒸馏处理；

2、含有萃取剂的油脂和少量蛋白通过蒸馏的方式与萃取剂分离，萃取剂回流后循环使用，油脂和少量蛋白进行分解处理；

3、分解部含有浓度10％的氢氧化钾溶液500mL，油脂和少量蛋白在氢氧化钾溶液作用下发生水解反应，反应时间为20h，反应后生成高级脂肪酸、甘油、氨基酸水溶性物质；

4、水解完成后的水溶性物质(高级脂肪酸、甘油、氨基酸)经过pH调节后进入生化***，在生化***好氧菌作用下，被氧化成无害的水和二氧化碳，沉淀后无法降解的部分随剩余污泥排出。

对比例1

某牛奶加工厂，废水处理量为150吨/天，处理方法如下：

1、废水进行初步隔油后，加入浓度20％的氢氧化钠溶液500mL，油脂和少量蛋白在氢氧化钠溶液作用下发生水解反应，反应时间为20h；

2、水解完成后的水溶性物质(高级脂肪酸、甘油、氨基酸)经过pH调节后进入生化***，在生化***好氧菌作用下，被氧化成无害的水和二氧化碳，沉淀后无法降解的部分随剩余污泥排出。

对比例2

某牛奶加工厂，废水处理量为150吨/天，处理方法如下：

1、废水进行初步隔油后，萃取池温度在80℃左右，油脂和少量蛋白通过煤油萃取，反应1h后，萃取剂和废水分离，废水进入生化处理单元，含有萃取剂的油脂污染物进入蒸馏处理；

2、含有萃取剂的油脂和少量蛋白通过蒸馏的方式与萃取剂分离，萃取剂回流后循环使用，油脂和少量蛋白进行分解处理；

3、油脂和少量蛋白送入水解酸化池，在乳酸菌的作用降解处理10h；

4、水解完成后的水溶性物质(高级脂肪酸、甘油、氨基酸)经过pH调节后进入生化***，在生化***好氧菌作用下，被氧化成无害的水和二氧化碳，沉淀后无法降解的部分随剩余污泥排出。

对比文件3

某牛奶加工厂，废水处理量为150吨/天，采用现有的气浮法进行处理，处理方法如下：

1、乳品废水先收集进入集水池，初步隔油后，经泵提升进入气浮处理***；

2、气浮***通过投加浓度7.5％的PAC溶液和浓度2‰的PAM药剂，废水中的油脂生成浮渣通过刮渣机排出***；

3、气浮***的出水自流进入生化单元，在生化***好氧菌作用下，被氧化成无害的水和二氧化碳，无法降解的部分随剩余污泥回流至生化处理部继续处理。

2、性能检测

测定乳品废水处理前后的悬浮物(SS)和化学需氧量(COD)进行比较，其中悬浮物(SS)检测参考GB 11901-1989进行测定；化学需氧量(COD)参考HJ/T399-2007进行测定。

将实施例1-4和对比例1-3相比，结果如表1所示：

表1

实施例1-4为采用本申请的方法处理的乳品废水，对比例1为没有使用萃取蒸馏的方法，而是直接加碱液处理，对比例2为采用萃取蒸馏的方法，而没有使用碱液处理，利用现有的水解酸化菌方法处理，对比例3为采用气浮法处理。由表1可知，对于悬浮物的处理，对比例1与实施例1-4相比，不用萃取蒸馏的方法对油脂进行富集，直接对乳品废水进行碱液处理，即使加入20％的氢氧化钠溶液500mL，其处理率仅为53.7％，处理量仅为一半；对比文件2中进行富集后没有使用碱液处理，利用乳酸菌加生化处理，处理量仅为21.1％，说明直接对油脂和蛋白等大分子物质进行水解酸化菌加曝气池处理，对于水解酸化菌和生化处理菌来说，其生化处理负荷大，处理效果较差。而实施例1-4的处理量均大于90％，说明利用碱液将乳品废水中的油脂和蛋白水解为小分子的可溶性的高级脂肪酸、甘油、氨基酸等，在利用生化处理，其生化处理负荷小，可生化性较高，处理效果较好。对比文件3为利用目前经常使用的气浮法处理，处理量虽然有所增加，但其产生浮渣较多。

对于COD的处理，由表1可知，对比例1与实施例1-4相比，不用萃取蒸馏的方法对油脂进行富集，直接对乳品废水进行碱液处理后，即使加入20％的氢氧化钠溶液500mL，其COD去除率仅为18.2％，说明初次处理的乳品废水中，其COD浓度虽然较高，但是对比水量的话相差较大，因此在废水量较大的情况下，其处理效果是有限的；对比文件2中进行富集后没有使用碱液处理，处理量仅为9％，说明直接对油脂和蛋白等大分子物质进行水解酸化菌加曝气池处理，对于水解酸化菌和生化处理菌来说，其生化处理负荷大，处理效果较差，而实施例1-4的处理量均在88％以上，说明利用碱液将乳品废水中的油脂和蛋白水解为小分子的可溶性的高级脂肪酸、甘油、氨基酸等，在利用生化处理，其生化处理负荷小，可生化性较高，处理效果更好。对比文件3为利用目前经常使用的气浮法处理，虽然处理量相对较多，但其产生浮渣较多。

将实施例1-4和对比例3处理后产生的浮渣量进行对比，结果如表2所示：

表2

对比例3中采用絮凝剂PAM和PAC处理油脂，反应包括凝聚和絮凝两个过程，其原理为在凝聚阶段水中的胶体双电层被压缩失去稳定而形成较小的微粒，在絮凝阶段这些微粒互相聚结或由于高分子物质的吸附架桥作用相助形成大颗粒絮体，这些絮体在一定的沉淀条件下可以从水中分离去除。实施例1-4中为本申请的采用碱液处理方法处理油脂，由表2可知，应用本申请处理的乳品废水废水的浮渣量与对比例3的处理工艺相比，排渣量大为减少。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只限于这些说明。对于本发明所属领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种乳品废水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将乳品废水进行初步隔油后加入萃取剂，萃取后得到含有萃取剂的油脂污染物和废水，并将二者分离，其中萃取剂与乳品废水的比例为1:1～8；

S2、将步骤S1中的含有萃取剂的油脂污染物通过蒸馏法进行分离后，萃取剂回收后循环利用；

S3、将步骤S2中的油脂污染物利用浓度为2～20％的碱溶液水解，得到溶于水的产物，其中每吨废水加入碱液量为50～500ml；

S4、将步骤S1中萃取后的废水和步骤S3得到的产物通过生化***好氧菌氧化成无害的水和二氧化碳，沉淀后剩余无法降解的部分随污泥排出；

所述萃取剂为煤油。

2.根据权利要求1所述的一种乳品废水处理方法，其特征在于，步骤S1中的萃取时间为0.5～1h，萃取温度为70～100℃，油脂萃取量≥80％。

3.根据权利要求1所述的一种乳品废水处理方法，其特征在于，步骤S3中的碱液为氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的一种乳品废水处理方法，其特征在于，步骤S3中反应溶液的pH值为8～10。

5.根据权利要求1所述的一种乳品废水处理方法，其特征在于，步骤S3中的水解时间为10～20h，油脂水解率为80％～90％。