引言

随着工业进步和社会发展，水污染呈现出更加严重的趋势。工业废水成为了污染水环境的罪魁祸首之一，长期制约着我国的现代化的建设与发展^[1]。乳品废水作为工业废水的重要组成部分，具有水量大、水质变化大、可生化性好等特点。

随着经济的不断发展，乳制品逐步成为人们日常生活的极其重要的一部分。在许多发达国家里，居民对牛奶和奶制品的需求的大幅上升，这就促进着乳制品行业的飞速发展^[2]。乳品废水主要是由乳场、乳品接收站和乳品加工厂的废水三部分组成^[3]。乳场废水是指乳品厂内的生活污水，其中包括餐厅废水、洗澡废水、宿舍和办公区废水等。乳场废水在乳品废水中所占比例相对较少。乳品接收站废水是指运输乳品所用设备的洗涤水，主要为冲洗奶罐车奶罐外罐废水和奶罐车奶罐内罐的洗涤水。乳品场加工的废水是乳品厂乳品加工过程中所使用的设备、管道的洗涤，车间洗涤，以及蒸发器的冷凝水，鲜奶蒸发浓缩排出的废水。乳品场加工废水在乳品废水所占比例非常大。乳品场加工的废水的浓度和成分的组成由乳品生产工艺、生产方法和生产工厂决定。

根据资料显示，乳制品可以提供20%的蛋白质，72%的钙，33%的镁，12%的VA和11%的VB的营养物质。乳品废水组成部分主要为糖类、蛋白质、脂肪酸、淀粉等有机物，有机物进入水体后，会使水体处于缺氧或者厌氧，破坏水体系统的平衡，使水体产生富营养化。乳制品年产量的增长速度已超过20%，鲜奶的加工量急速增长，因此乳制品工业用水量和污水排放量也急速增长，这使乳品废水的处理以及副产品污泥资源化成为迫不及待解决的问题。

乳品废水中不含有对微生物生长有毒害作用的物质，也不含大颗粒的悬浮物质。乳品废的COD浓度平均为 900～2800mg/L，BOD₅平均浓度为 600～1500mg/L。乳品废水中含有大量的营养物质和有机物，有机物大多数为油脂、溶解的蛋白质，这些物质的存在增加了废水中BOD₅浓度。

研究人员对乳业废水处理工艺进行了广泛的研究。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, 以及物化与生化相结合的处理方法。目前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。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，国内外对乳品工业废水的研究主要集中在新工艺流程的设计和运行参数的优化上，国内外对其处理主要以生物处理技术为主，并通过物理化学处理技术如隔油气浮、混凝澄清等处理技术进行预处理，或着通过膜过滤方法，地下渗滤等进行深度处理并予以回用。本文对国内外乳品废水处理技术进行了分析。

1 处理方法

1.1 混凝沉淀法

混凝沉淀法是指向乳品废水中投加混凝剂，乳品废水在混凝剂的作用下，乳品废水中的胶体和细微的悬浮物凝聚成絮体，然后通过沉淀法将其分离。根据研究发现，乳品废水的乳蛋白和脂肪类物质被生物降解的时间过长，在生物法前用混凝沉淀法处理乳品废水中的悬浮物质，使乳品废水中的蛋白质和脂肪颗粒凝聚脱稳，可以减轻后续生物处理负荷，其效果优于单一生物处理法。Qi Fuli等研究了混凝沉淀法处理奶牛养殖废水处理效果，试验发现，通过向废水中投加聚合氯化铝150mg/L、聚丙烯酰胺4g/L时，废水中的COD去除率为61.4%，SS去除率达94.5%，浊度去除率为86.6%^[4]。魏平霞等研究了通过研究三种去除乳品废水中磷元素，通过比较运行成本，发现当向乳品废水中投加熟石灰浓度为14mg/L时，对总麟的去处效果可以达到90%以上。

1.2 膜处理法

膜处理技术是一种新型材料的分离技术，具有分离浓缩、纯化和精制的性能，又有高效、节能、环保、以及过程简单易于自动化控制等优点。膜处理法在乳品废水处理中发展极快，效果极佳，越来越受到各界的关注，呈现出了广阔的前景。Burhanettin Farizoglu等研究了通过陶瓷膜处理乳品废水的效能，试验发现，在2.8d的水力停留时间下，陶瓷膜对废水COD的去除率达98%，TN去除率达96.5%，TP去除率达92%，SS去除率达83.3%，同时由于超滤膜的截留作用，使得反应器内可以保持很高的活性污泥浓度，结果表明喷射环流膜生物反应器系统对乳制品工业废水而言是一种行之有效的处理手段^[5]。张永锋等研究的低压纳滤膜法是以废水回用、回收废水中的营养物质为目的的乳制品工业废水处理工艺,试验发现，在操作压力1.3MPa,进料流量28L/min,pH值为 7.0的最佳工艺条件下，废水COD去除率达95%以上,乳品废水出水的浊度和SS均检测不到，该出水可以达到乳制品生产过程中回用水的标准并用于回用^[6]。乳品厂生产工艺不同，乳品废水的成分复杂性不同，可根据实际乳品废水的组成成分，结合多种膜处理工艺对乳品废水处理，提高处理效率。

1.3 气浮法

气浮法是固液分离或者液液分离的一种技术，通过一定方法产生大量的微小的气泡，微小的气泡与废水中密度接近于水的固体或液体微粒相互粘附，形成密度小于水的气浮体，在浮力的作用下上浮至水面形成浮渣，进行固液或液液分离。在乳品废水处理中应用较多的是气浮法。乳品废水处理中采用气浮法主要去除其中的乳蛋白、乳脂肪、乳脂肪等高分子有机物。气浮法作为乳品废水生物处理的预处理技术非常有效，可以去除进水中40%的COD和70%以上的固形物(乳脂肪、乳蛋白等)，使总氮含量降至30mg/L以下。J.O.Babatola等研究溶气气浮法处理乳品废水的效能，试验发现，乳品废水通过溶气气浮后，COD去除率达65.89%，BOD5去除率达66.09%，SS去除率达65.89%^[7]。

1.4 生物处理法

乳品废水中具有有机物质含量高，可生化性性能好，废水中有机物可以被微生物直接或者间接利用。乳品废水中不含对微生物有毒害作用的物质，因此乳品废水处理主要是采用生物处理方法。生物处理法中的微生物主要包括好氧微生物、兼性微生物、厌氧微生物、藻类等。

1.4.1 厌氧生物处理法

（1）水解酸化工艺    水解酸化是利用厌氧过程中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成小分子污染物，从而提高了废水的可生化性，这是乳制品废水处理工艺中不可缺少的步骤。孙明东等采用水解酸化-SBR法处理乳制品废水，常温条件下，水解酸化最佳停留时间为6h,水解酸化池对COD、SS的去除率均在40~50%左右，BOD5与COD的比值升高，大大提高了废水的可生化性。pH值也降至7 以下,而氨氮及 VFA的质量浓度却增加了。Katarzyna Bialek等研究水解酸化反应器处理乳品废水，试验发现，通过倒置的流化床生物反应器处理乳品废水，废水的COD去除率为69%^[8]。毛永灏等研究了水解酸化-SBR处理乳品废水工程应用，工程稳定运行的情况下，水解酸化阶段COD去除率达34.6%，BOD5去除率达20.3%，氨氮去除率达23.3%。方义等研究了改进型CSTR+SABR处理乳品废水的应用，通过激发颗粒污泥的活性，快速提高乳品废水进水浓度和缩短停留时间，对COD的去处率达90.6%^[9]。

（2）升流式厌氧污泥床（UASB）工艺    厌氧工艺发展中最大的突破是荷兰的Lettinga等人开发的升流式厌氧污泥床(UASB)反应器,作为一种高效厌氧处理系统,该反应器具有厌氧过滤及厌氧活性污泥法的双重特点。与厌氧接触反应器、厌氧生物滤池等工艺相比较,具有运行费用低、投资省、处理效果好、耐冲击负荷、适应pH和温度变化的能力强、结构简单以及便于操作等优点。Leal等则将研究重点放在UASB之前乳制品废水的酶法水解上，主要研究了酶法水解对UASB处理效率的影响.试验表明，当油脂浓度为10000mg/L时，在35℃下经过14h酶法水解的废水COD去除率达到90%，比对照高8%，整个试验从侧面表明了升流式厌氧污泥床反应器对乳制品废水的处理是实际可行的，对冲击负荷有较强的适应能力^[10]。关英杰等通过研究某乳品加工厂废水处理工程，试验发现，通过UASB-SASS处理乳品废水，进水COD浓度为4500~5000mg/L,出水COD浓度降到700mg/L,去除率达85%。

1.4.2好氧生物处理法

好氧生物处理技术是在污水中有氧气存在的条件下利用好氧或兼性微生物，使其稳定、无害化的处理方法。污水当中的有机物被微生物吸附之后，通过新陈代谢作用，约有1/3被分解氧化成CO2、H2O等无机物质，另外的2/3 则被微生物同化成自身的组成物质。好氧生物处理工艺无论是在技术本身还是在运营管理上都积累了丰富的经验，对于乳制品工业废水的处理可以很快地加以应用。李旭东等研究了多级好氧系统处理乳品工业废水，试验发现，以新型螺旋状纤维填料作为载体，当进水COD浓度为4500~5000mg/L,进水NH₄⁺-N浓度为30.1~52.1mg/L，进水TN浓度为36.3~92.2mg/L，在水力停留时间为6h下，系统对COD、NH₄⁺-N、TN平均去除率分别为93.3%、73.3%和80.7%^[11]。孙浩等研究A/O生活处理工艺，当回流水量满足氮碳比要求时，系统对TN去处效果明显。张菁等研究日处理1万吨的乳品废水方案，发现好氧处理工艺对COD的去除率稳定维持在95%以上。

2 乳品废水资源化

乳品工业废水主要来源于牛乳输运、加工过程中排出的洗涤水及加工设备的冲刷水，调查发现，乳品生成过程中约1.5%的鲜奶流失到乳品废水中。乳品废水中含有大量的糖类、蛋白质、脂肪酸、淀粉等有机物，并且废水中蛋白质、脂肪、乳糖的存在状态与原乳相同，乳品废水中的有机物排放会造成资源浪费。脂肪是乳品废水资源化重要的产品。将乳品废水中蛋白质、脂肪等有机物进行回收利用，即解决了环境污染，又产生了额外的经济效益。魏利等研究了乳品废水浮渣脂肪酸的回收利用，试验发现，盐酸浓度为12%，酸用量3mg/L，温度50^oC，水解时间60min，混合脂肪酸的提取率和酸值分别为54.3%和215mgKOH/g^[12]。同时研究发现，向乳品废水中投加微生物菌，对乳品废水的有机物分解，可以得到发酵生物制品或安全性的食物添加剂。乳品废水通过处理后水质可满足中水回用的标准，中水可回用于乳品厂内的景观补水、消防水池补水等，充分发挥乳品行业再生水的价值。

3 展望

①乳品行业废水应注重乳品生产阶段研究。乳品行业废水的水质水量与乳制品的加工种类、生产工艺和生产水平有所联系。通过确定乳制品加工工艺进而确定乳制品废水的主要来源，进一步确定乳品废水中不同组分所占的比例，从而对乳品废水可以进行针对性的处理，采用全过程控制废水综合处理，实现乳品行业废水零排放。

②乳品废水中含有大量的糖类、蛋白质、脂肪酸、淀粉等有机物。含有高浓度有机物的废水处理排放，会造成资源浪费并污染环境。未来应注重乳品废水中有机物回收的研究，并着重研究低耗高能的回收有机物技术。以此提高资源利用率，使节能减排在乳品废水中得以实现。

③乳品废水处理的传统技术存在着成本高、效率低、设备维护困难等问题，并且单纯的一种工艺不能满足处理要求。因此研究新型技术及综合多种技术处理乳品废水是未来的研究热点。

4 结语

本文通过研究乳品废水的不同处理方式的优缺点，提出未来乳品废水工艺组合处理方式，并提出如何将乳品废水中有机物资源化方向，有效推动低碳高效处理乳品废水。

参考文献

[1] 周朝勇, 杨娜, 叶树强. 工业废水处理方法研究[J]. 科技创新与应用, 2016(8):161-161.

[2] Chokshi K, Pancha I, Ghosh A, et al. Microalgal biomass generation by phycoremediation of dairy industry wastewater: An integrated approach towards sustainable biofuel production[J]. Bioresource Technology, 2016, 221:455.

[3] Shifare Berhe, Seyoum Leta. Two Phase Anaerobic Co Digestion of Tannery Wastewater and Dairy Wastewater: Effect of Operational Parameters on Performance of Hydrolytic–Acidogenic Step[J]. International Journal of Sustainable and Green Energy,2017,6(1):1-9.

[4] Qi F. Treatment of Wastewater from Dairy Farm by Coagulation Sedimentation[J]. Animal Husbandry & Feed Science, 2016(2).

[5] Farizoglu B, Uzuner S. The investigation of dairy industry wastewater treatment in a biological high performance membrane system[J]. Biochemical Engineering Journal, 2011, 57(1):46-54.

[6] 张永锋, 付振娟, 郝云升. 低压纳滤膜法回用乳制品废水的研究[J]. 内蒙古工业大学学报, 2006, 25(3):204-209.

[7] Babatola J O, Oladepo K T, Lukman S, et al. Failure Analysis of a Dissolved Air Flotation Treatment Plant in a Dairy Industry[J]. Journal of Failure Analysis and Prevention, 2011, 11(2):110-122.

[8] Katarzyna Bialek，Denise Cysneiros. Hydrolysis, acidification and methanogenesis during low-temperature anaerobic digestion of dilute dairy wastewater in an inverted fluidised bioreactor[J]. Environmental biotechnology，2014，98（20）：8737-8750

[9] 方义,陈志莉. 改进型CSTR+SABR处理乳品废水及其颗粒污泥的特性的研究 [D]. 桂林理工大学，2023

[10] Leal M C M R, Freire D M G, Cammarota M C, et al. Effect of enzymatic hydrolysis on anaerobic treatment of dairy wastewater[J]. Process Biochemistry, 2006, 41(5):1173-1178.

[11] 李旭东, 汪群慧, 李祎飞,等. FCR多级接触氧化系统处理乳品工业废水的研究[J]. 环境科学, 2007, 28(9):2020-2024.

[12] 马放, 阎灵均, 魏利,等. 乳品废水处理中水解酸化池浮渣资源化[J]. 沈阳建筑大学学报(自然科学版), 2008, 24(3):472-475.