乳品废水的特点是具有很高的BOD及COD含量,并且含大量蛋白质,常规的方法有采用厌氧酸化,但如果处理不当,可能容易氨化发臭并对处理系统产生毒害,出水的氨氮可能会超标带来水体富营养化问题。另外常规的化学絮凝等手段存在污泥量大,污泥处理不容易等问题。
从资源化角度来说,乳品废水富有很高的营养,如高含量的非溶液性物质(悬浮固体物)包括脂肪、油等;含有很高的营养素,如钙、磷、镁、乳糖等;并且不含EPA有毒物质排放清单的物质,所以具有很高的回收价值。目前对乳品废水资源化的研究,主要集中于废水的处理及回用,如单纯采用无机混凝剂(如FeSO4)、生物絮凝剂(如壳聚糖、单宁酸类絮凝剂等)等絮凝的方法实现悬浮固体的去除,COD则需要后续进一步处理;如采用生物反应器结合纳滤的技术,能达到较好的回用水标准。基于乳品废水蛋白的回收,有采用低氧序批式反应器(micro-aerobic SBR)实现酸性条件下蛋白的沉淀及COD的降低,为蛋白质回收提供了可能。
目前并没有一种技术可以实现乳品废水的全面资源化,即蛋白、脂类回收及废水的回用。微生物絮凝剂(microbial flocculant,MFB)是一种环境友好,资源可再生的絮凝剂。其主要成分为生物多糖,容易降解,污泥量少,并且污泥有再资源化的可能。本课题采用生物絮凝剂处理模拟乳品废水,探讨蛋白沉淀及回收的可能,未来可以把微生物絮凝剂沉淀的污泥制成饲料等,提升经济效益并减少二次污染的可能。
1、实验与方法
1.1 微生物絮凝剂
菌种HHE-A8,为半知菌类从梗孢科曲霉属烟曲霉(Aspergillus fumigatus),来源于华南理工大学胡勇有教授课题组,所制成的微生物絮凝剂MBF8在使用前配制成1.0g/L的溶液。该微生物絮凝剂为淡黄色透明溶液,主要成分是酮多糖,含有很少量的核酸,相对分子量约为10.47×105,为阴离子型絮凝剂。
1.2 模拟乳品废水的制作
牛奶稀释液可用来模拟牛奶厂废水,本实验使用雀巢全脂奶粉制作成1g/L的模拟牛奶厂废水。COD测定方法为****法;总糖测定方法为硫酸苯酚法;总氮测定方法为过硫酸钾氧化紫外分光光度法。蛋白质含量由总氮含量乘以乳制品的蛋白质系数(6.38)。该废水水质情况如表1。
1.3 絮凝实验体系
絮凝试验在六联搅拌机(JTZ-6型)上进行,取1L模拟牛奶废水,快速搅拌3min,期间加入微生物絮凝剂(MBF)、助凝剂10%的CaCl2溶液及0.1N的NaOH溶液,而慢速搅拌则采取逐渐减慢的方式,先150rpm搅2min,然后50rpm搅10min,后静置15min。絮凝前后分别取上清液测试浊度(2100P型)并算出浊度去除率,把污泥用滤纸过滤干燥称重得到污泥干重。
1.4 微生物絮凝剂处理模拟牛奶废水效果因素
研究影响微生物絮凝剂处理效果的因素包括:搅拌程序、MBF投加量、CaCl2投加量、加碱量、加碱的顺序。确定在佳条件下的絮凝处理效果。
1)搅拌程序。
设计了快搅拌分别为400rpm及200rpm两组。(每升废水中药剂的投加量为:0.1N的NaOH投加5mL,CaCl2(10%)投加3mL,MBF投加量6mL。)
2)加碱顺序。
原水pH为7.5,絮凝需要把pH调至所需的值(8.0或以上值),可以在投药前调,也可以在投药后调。设计两组实验,其中一组在投加MBF和CaCl2前投加0.1N的NaOH调pH,另外一组在投加MBF和CaCl2后的快搅拌阶段投加0.1N的NaOH调pH。(每升废水中药剂的投加量为:0.1N的NaOH投加5mL,CaCl2(10%)投加3mL,MBF投加量6mL。)
3)MBF投加量。
分别研究MBF投加量为2、4、6、8、10mL时的絮凝效果。每升废水中其它药剂投加量为:0.1N的NaOH投加5mL(pH约为8),CaCl2(10%)投加3mL。
4)CaCl2投加量。
分别研究CaCl2投加量为2、3、4、5、6mL时的絮凝效果。(每升废水中其它药剂的投加量为:0.1N的NaOH投加5mL(pH约为8),MBF投加6mL。)
5)加碱量(pH)。
别研究0.1N的NaOH投加量为3、5、8、12、18mL时的絮凝效果。(每升废水中其它药剂的投加量为:CaCl2(10%)投加3mL,MBF投加量6mL。)