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2018年第40卷第2期化学与黏合CHEMISTRYANDADHESION前言乳制品是人们的主要食物之一，但是在乳制品加工过程中要排放大量的废水。乳品废水由乳厂、乳品接收站、乳品加工废水三部分组成[1~6]。废水中有机物浓度高、pH值波动大、废水的可生化性好、废水中的有机氮含量高。乳品废水具有生化性较好、污染负荷较高等特点，目前国内外在乳品废水处理中常用的处理方法主要有生化处理法和物化与生化相结合的处理方法。应用较多的处理工艺有：单独好氧处理、气浮+好氧处理、水解酸化+好氧处理以及厌氧+好氧处理等。乳制品废水具有良好的可生化性性能，因此生物处理法效果较好，乳品废水处理技术已经比较完善成熟。MBBR（移动床生物膜反应器）是在传统活性污泥法基础上，在反应器中投加能悬浮在水中的填料，微生物在填料表面能够更好地生长，从而复合水解酸化-MBBR工艺处理乳品废水的研究*王广智1，申海瑞2，黄丽坤2，王卓然1（1.哈尔滨工业大学环境学院，黑龙江哈尔滨150090；2.哈尔滨商业大学食品工程学院，黑龙江哈尔滨150076）摘要：乳品废水具有水量变化大、有机物含量高、可生化性好以及含有大量SS和油类物质的特点。其组成部分主要为糖类、蛋白质、脂肪酸、淀粉等可生物降解的有机污染物。通过常规的生物处理工艺处理的效果不稳定，针对这一问题，研究了强化生物方法处理稳定达标。采取复合水解酸化-MBBR工艺处理乳品废水。水解酸化是利用厌氧过程的前两个阶段兼性酸化细菌把非溶物质水解为溶解性物质，可将废水中的乳糖降解为乳酸，并将部分蛋白质水解。废水通过水解酸化一方面减轻了后续处理的负荷，另一方面使污水中大分子污染物分解为小分子污染物，从而提高废水的可生化性。利用MBBR工艺处理乳品废水的特点是污泥负荷低、有机物去除率高、脱氮效果好、易于维护管理、不易产生污泥膨胀。本实验将两种工艺组合，水解填料选用交叉流球体填料，HRT为10h，曝气量为0.6L/min、硝化液回流比为200%、污泥回流比为150%、进水COD在1500~2500mg/L之间，出水可以达到污水排放一级标准COD≤100mg/L。关键词：有机污染物；乳品废水；MBBR工艺；水解酸化中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1001-0017（2018）02-0075-04StudyontheDairyWastewaterTreatmentbyaCombinationHydrolyticAcidification-MBBRProcessWANGGuang-zhi1,SHENHai-rui2,HUANGLi-kun2andWANGZhuo-ran1（1.CollegeofEnvironment,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150090,China;2.CollegeofFoodEngineering,HarbinUniversityofCommerce,Harbin150076,China）Abstract:Thedairywastewaterhasthecharacteristicsofhighwateryieldchangeandorganiccontent,goodbiodegradabilityandcontaininglargeamountofSSandoil.Themaincomponentsofthedairywastewateraremostlybiodegradableorganicpollutants,suchascarbohydrates,proteins,fattyacidsandstarches,etc.Themethodofenhancedbiologicalmethodsfortreatingdairywastewaterisstudiedwhichcanmeetthestandardstablyinor－dertodealwiththeproblemofunstableeffectofconventionalbiologicaltreatmentprocess.Acombinationhydrolyticacidificationprocessisusedtotreatdairywastewater.Inthefirsttwostagesofhydrolyticacidificationthefacultativeacidifiedbacteriamakestheinsolublesubstanceshydrolyzeintothesolubleonesduringtheanaerobicprocess.Thus,thelactoseinthewastewaterdegradesintolacticacid,andthiswillalsomakeapartofproteinhydrolyzed.Ontheonehand,thewastewaterreducestheloadsofsubsequenttreatmentbymeanofhydrolyticacidification.Ontheotherhand,itmakesthemacromolecularpollutantsinthewastewaterdecomposeintomicro-molecularcontaminants;therebythebiodegradabilityofwastewaterisimproved.UsingMBBRprocesstotreatdairywastewaterhasmanygoodcharacteristics,suchaslowsludgeloading,highorganicmatterremovalrate,gooddenitrificationeffect,easymanagementandlesssludgebulking.Thisexperimentcombinesthetwokindsofprocess,selectscrossflowspherefillerashydrolyticfiller,theHRTis10h,theaerationrateis0.6L/min,therefluxratioofnitrifyingliquidis200%andthesludgerefluxratio150%;WhentheCODconcentrationoftheinfluentwaterisinrangeof1500~2500mg/L,theeffluentcanmeetthedischargestandard（COD≤100mg/L）.Keywords:Organicpollutant;dairywastewater;MBBRprocess;hydrolyticacidification收稿日期：2018-01-09*基金项目：国家“十二五”科技重大专项（编号：2013ZX07201007-001）作者简介：王广智（1979-），男，河北冀州人，博士，副教授，主要从事水污染控制技术研究。75··Vol．40，No．2，2018达到对污染物的去除，被广泛用于农村污水、城市污水和工业污水的处理[7~12]。Loukidou等研究了MBBR工艺处理垃圾渗滤液的性能，悬浮载体使用聚亚胺酯和颗粒活性炭，对污染物同时进行物理、化学和生物降解作用，试验发现，MBBR工艺可有效地去除有机物，降低色度和浊度[13]。Jahren等对基于A/O工艺的MBBR系统对造纸废水的处理效能研究发现，在温度保持55℃左右的条件下，其厌氧段与好氧段对COD的去除率分别达到3.4kgCOD/（m3·d）和1.8kgCOD/（m3·d），污水处理性能有大幅度提升[14]。本实验采用水解酸化-MBBR工艺处理乳品废水，利用水解酸化将水中大分子污染物降解成小分子物质，提高了乳品废水的可生化性，也减轻了后续处理的负荷。经酸化处理的废水进入MBBR反应器对水中污染物进一步降解处理，通过两种工艺的组合取得较好的COD的去除效果。1实验材料与方法1.1实验装置1—水箱，2—进水泵，3—水解反应器，4—MBBR反应器，5—穿孔曝气管，6—二沉淀池反应器，7—气体计量计，8—曝气泵图1复合水解酸化-MBBR反应示意图Fig.1Theschematicdiagramofcombinationhydrolyticacidification-MBBRprocess单个水解反应器由有机玻璃组成，水解反应器直径D=10cm，有效高度20cm，有效容积3L。污水储存在进水水箱中，经进水泵抽吸，经三通器分流抽吸至水解反应器下端进水口。污水由水解反应器上端出水。水解+MBBR组合工艺流程中水箱、水解反应器和膜生物反应器均由有机玻璃组成，水解反应器直径D=13cm，有效高度60cm，有效容积为8L；MBBR装置分为缺氧区、好氧区和沉淀区。MBBR反应器尺寸为长×宽×高=32cm×17cm×28cm，有效容积15.23L，其中缺氧区有效容积3.81L，好氧区有效容积为11.42L。缺氧区和好氧区之间为可移动挡板，用以调节缺氧区和好氧区的体积。污水储存在进水水箱1中，经进水管由进水泵2抽吸至水解反应器中，污水经水解反应器处理后自流至膜生物反应器内，空气泵9连续向MBBR反应器的好氧区进行曝气以提供溶解。1.2实验用水及污泥培养1.2.1实验用水实验用水为自配乳品废水，主要由奶粉配制而成，奶粉的当量值为1.137∶1（1g奶粉约相当于1.137gCOD），在水解反应系统结构内，要维持微生物细菌良好的状态，氮磷元素的足量是必不可少的。考虑这两种营养物质的需要，向废水中加入氯化铵和磷酸二氢钾，投加量根据微生物生长所需要元素比值确定。其污水指标如表1所示。表1综合配水水质指标Table1Thewaterqualityindexofgeneralwaterdistribution1.2.2污泥培养本实验复合水解酸化反应器的接种污泥为某乳品厂水解酸化池产生的水解污泥，MBBR反应器的接种污泥为生物接触氧化池产生的好氧污泥。复合水解酸化池在启动阶段采用低负荷的连续性进水方式，污泥投加量14g/L，培养驯化期进水COD浓度逐渐增加。MBBR反应器在启动阶段采用SBR运行方式，闷曝10h，沉淀2h，排出上清液后加入自配综合乳品废水。检测复合水解酸化及MBBR反应器出水的COD、NH4-N等指标稳定变化不大时，将组合工艺进行串联运行，当组合工艺的出水达到排放标准时，即认为复合水解酸化-MBBR组合工艺反应器启动完成。1.3分析方法1.3.1分析指标的测定实验测定各阶段负荷下该工艺系统进出水的COD浓度及去除率变化，探讨该工艺处理乳品废水的稳定性及可行性。COD的测定采用重铬酸钾法，生化需氧量BOD5采用五日生化法。1.3.2生物量的计算水解和MBBR填料生物量的测定：把填料从反应器内取出，使用清水缓慢地把非附着态杂质从填料表面和空隙中冲掉，将填料置于烘箱内，于105℃干燥2~3h，干燥后的填料放入干燥箱冷却至室温，而后称填料的质量，记为W1，用20%NaOH溶液在超声仪中加热清洗填料，超声使填料上的微生物脱落，随后清水冲洗填料，再次将填料置于烘箱内于105℃烘干至重量不再变化，填料放入干燥箱冷却COD/mg/L1500~2500NH4+-N/mg/L30~60SS/mg/L160~220TP/mg/L2~6TN/mg/L40~75pH值6.5~7温度/℃15~25王广智等，复合水解酸化-MBBR工艺处理乳品废水的研究76··2018年第40卷第2期化学与黏合CHEMISTRYANDADHESION至室温，称重，记为W2，附着生物填料的重量为W=W1—W2，以填料填充比折算出生物附着量。MBBR反应器悬浮的生物量的测定：坩埚重量记为W1，取50mL的反应器内好氧区的污泥混合液、复合水解酸化池混合液置于坩埚中，坩埚放在烘箱中，于105℃烘干到重量不变，记为W2，悬浮生物填料重量W=W1—W2，MLSS等于