豆制品是我國城鄉(xiāng)人民重要的蛋白質(zhì)食品之一，其因蛋白質(zhì)含量高，氨基酸組成合理，并且有生理活性功能而越來越受廣大消費(fèi)者的歡迎，我國豆制品的消耗也在不斷增長。但是，在豆制品加工過程中會產(chǎn)生大量的有機(jī)廢水。傳統(tǒng)豆制品有非發(fā)酵類(豆腐、百頁、素雞、豆腐皮等)和發(fā)酵類豆制品(腐乳、豆瓣醬、醬油、臭豆腐等)[1]。豆制品廢水是一種高濃度有機(jī)廢水[2]，其COD、BOD5 高至上萬毫克每升，且水量大，主要有洗豆水、泡豆水、漿渣分離水、壓濾水、各生產(chǎn)工藝容器的洗滌水、地面沖洗水等[3]。隨著豆制品加工的不斷擴(kuò)大，環(huán)境污染問題也越來越引起人們的重視[4]，若處理不善，未達(dá)標(biāo)就排入水體，會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。
豆制品廢水排放相對集中，有機(jī)物濃度高，適用于生物方法處理。其污染物大都是可降解的有機(jī)物，可生化性達(dá)到0.55~0.65；廢水的C：N：P 平均為100：4.7：0.2，適合微生物的生長；除pH 較低外，豆制品廢水的有毒有害物質(zhì)很少[5]。根據(jù)實際工程經(jīng)驗，豆制品廢水處理易出現(xiàn)以下問題：(1)豆制品生產(chǎn)屬于間歇生產(chǎn)方式，排水時間較集中，水量和水質(zhì)很不均勻；(2)SS 高達(dá)1000~1500 mg/L，厭氧條件下易在廢水表面形成浮渣層；(3)高濃度廢水在厭氧處理過程中易酸化，使厭氧單元的處理效果惡化；(4)好氧階段采用活性污泥法處理，易產(chǎn)生污泥膨脹[6]。以80 年代上海為例，每年排入水體的BOD5 達(dá)3000 t 以上，嚴(yán)重污染了受納水體[7]。此外，豆制品廢水的N、P 含量高，未經(jīng)處理排放會導(dǎo)致水體的富營養(yǎng)化。因此，采用適用的豆制品廢水處理工藝是非常必要的。
1、主要處理工藝
對于豆制品廢水的處理，國外從60 年代開始研究并應(yīng)用于工程實踐[8]；國內(nèi)70 年代以來也進(jìn)行了廣泛而深入的研究，其中研究和應(yīng)用最多的是厭氧與好氧相結(jié)合的處理工藝。
1.1 UASB-SBR-砂濾-生物活性炭過濾工藝
北京某豆制品食品工業(yè)公司年產(chǎn)1.5 t各類豆腐、2000 t豆制品和10000 t豆?jié){，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的高濃度有機(jī)廢水，決定建設(shè)一座處理規(guī)模為900 m3/d的廢水處理廠。廢水主要由泡豆水、黃泔水及洗滌器具的廢水組成。其中，高濃度廢水的COD為12000mg/L，BOD5為6000 mg/L，SS為1500 mg/L，pH為5~6，水量160m3/d；低濃度廢水COD為2500 mg/L，BOD5為1200 mg/L，SS為1000mg/L，pH為6~7，水量740 m3/d。
本工藝針對豆制品生產(chǎn)廢水水質(zhì)水量變化大、SS高、易酸化、易產(chǎn)生污泥膨脹等特點(diǎn)，采用UASB-SBR-砂濾-生物活性炭過濾相結(jié)合的方法進(jìn)行處理，在處理工藝中貫徹了分質(zhì)分流的原則[6]。工程實踐證明，該工藝處理效果良好，最終出水水質(zhì)COD≤60mg/L，BOD5≤20 mg/L，SS≤50 mg/L，pH為6~8.5，達(dá)到《北京市水污染排放標(biāo)準(zhǔn)(試行)》中排入地表水體及其匯水范圍的二級標(biāo)準(zhǔn)。
1.2 酸化水解-厭氧消化處理工藝
杭州市紅光豆制品廠生產(chǎn)豆制品10 t/d，是杭州市最大的豆制品生產(chǎn)企業(yè)之一。其高濃度有機(jī)廢水系豆制品加工中生產(chǎn)，COD高達(dá)24000 mg/L，BOD5為10800 mg/L，SS為12000 mg/L，pH為5，水量80 m3/d；低濃度廢水系大豆浸泡、洗滌及衛(wèi)生沖洗時排出，COD為400 mg/L，BOD5為180 mg/L，SS為550 mg/L，pH為6，水量250 m3/d。
根據(jù)豆制品廢水的特點(diǎn)及經(jīng)處理后的廢水接入城市污水管網(wǎng)的要求，對高濃度廢水采用酸化水解-厭氧消化處理工藝[9]，充分利用其能耗低、處理效率高、耐負(fù)荷并能產(chǎn)生沼氣等特點(diǎn)。高濃度廢水經(jīng)酸化水解-厭氧消化后，出水與低濃度廢水混合，泵入城市排污管網(wǎng)。水解酸化池的設(shè)置，把復(fù)雜且難降解、大顆粒的有機(jī)物水解成易降解的簡單有機(jī)物，大大降低廢水中的SS含量，與此同時使pH有所提高，以減少廢水對厭氧消化的沖擊。處理工程經(jīng)過近2年的運(yùn)行，處理效果穩(wěn)定且達(dá)到和超過設(shè)計指標(biāo)，處理設(shè)備和裝置運(yùn)行正常，在低投入、低成本下運(yùn)行。
1.3 UASB-A/O工藝
河南三色鴿豆業(yè)有限公司是目前河南省內(nèi)規(guī)模較大的以生產(chǎn)經(jīng)營豆制品為主的食品企業(yè)，日產(chǎn)各類豆制品10t，目前主要產(chǎn)品有豆腐、豆?jié){等。豆制品加工過程中產(chǎn)生黃泔水、泡豆殘余水、豆渣漂白廢水，質(zhì)量濃度高達(dá)20×103~30×103 mg/L，水量較?。涣硪徊糠謴U水來自設(shè)備清洗工段。廢水處理廠設(shè)計規(guī)模300m3/d，進(jìn)水綜合水質(zhì)COD為8850 mg/L，BOD5為4880 mg/L，NH3-N為600mg/L，pH為4~5，出水水質(zhì)COD≤150 mg/L，BOD5≤30 mg/L，NH3-N≤25 mg/L，pH為6~9，執(zhí)行污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)中二級排放標(biāo)準(zhǔn)[11]。
豆制品廢水排水時間較集中，水量和水質(zhì)不均勻；SS質(zhì)量濃度較高，厭氧條件下易在廢水表面形成浮渣層；車間出水溫度較高，廢水極易腐敗酸化，廢水pH一般在4~5左右[12]。針對廢水上述特點(diǎn)，預(yù)處理采用氣浮工藝去除浮渣并且設(shè)置調(diào)節(jié)池緩沖水質(zhì)水量，生化處理采用UASB+A/O工藝去除廢水中的有機(jī)物和總氮，出水各項指標(biāo)達(dá)標(biāo)排放[10]。原水懸浮物濃度高，在進(jìn)入UASB之前必須去除大部分懸浮物，以減輕對其可能產(chǎn)生的沖擊；原水pH低、揮發(fā)性酸含量較高(VFA為1800~3000mg/L)，在進(jìn)入UASB前調(diào)節(jié)pH和堿度；采用內(nèi)循環(huán)UASB反應(yīng)器[13]，出水部分回流到廢水系統(tǒng)，提高UASB反應(yīng)器對進(jìn)水水溫和污染物的適應(yīng)能力，強(qiáng)化進(jìn)水與厭氧微生物接觸，提高厭氧處理效率。該工程各項指標(biāo)達(dá)到并優(yōu)于污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)二級排放標(biāo)準(zhǔn)，具有處理效果好、運(yùn)行穩(wěn)定、投資和運(yùn)行費(fèi)用低的特點(diǎn)，有較高的行業(yè)推廣價值。
1.4 折流式厭氧反應(yīng)器(ABR)-改良序批式活性污泥(MSBR)工藝
湖南婁底某生物食品工廠以豆制品深加工為主，主要生產(chǎn)新型速凍腐竹、腐乳、臘八豆、豆豆鮮等大豆系列產(chǎn)品，廢水中的主要污染物為高濃度的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等，還有少量的食用油、辣椒、食鹽和食品添加劑等。加工過程中產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水一部分濃度很高，COD高達(dá)2萬~3萬mg/L，水量較?。涣硪徊糠謴U水來自大豆浸泡、洗滌及工作人員的生活污水，COD只有400 mg/L左右，水量卻占整個廢水排放量的大部分。該廠結(jié)合試驗研究和工程經(jīng)驗設(shè)計了一套以ABR-MSBR為主體的廢水處理站[14] ，其設(shè)計處理能力為220 m3/d。原水綜合水質(zhì)COD為1500~3000 mg/L，BOD5為850~2000 mg/L，SS為200~800 mg/L，NH3-N為25~40 mg/L，TP為4~10 mg/L，pH為4.5~6.5；出水水質(zhì)COD≤100 mg/L，BOD5≤20 mg/L，SS≤70 mg/L，NH3-N≤15mg/L，TP≤0.5 mg/L，pH為6~9，達(dá)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級標(biāo)準(zhǔn)。
MSBR池屬于改良型SBR工藝，實質(zhì)是由A2/O工藝與SBR系統(tǒng)串聯(lián)而成，具有生物除磷脫氮和連續(xù)進(jìn)水、出水的功能，與傳統(tǒng)的SBR有著本質(zhì)的區(qū)別。MSBR池運(yùn)行方式為連續(xù)進(jìn)、排水，由于采用恒水位運(yùn)行，避免了傳統(tǒng)SBR變水位操作水頭損失大、水池容積利用率低的缺點(diǎn)。豆制品加工廢水污染物濃度高，可生化性好。在優(yōu)化與處理階段的除渣以及臭氣處理的基礎(chǔ)上，通過采用ABR-MSBR好氧生化處理工藝處理，出水可以穩(wěn)定達(dá)到并優(yōu)于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級標(biāo)準(zhǔn)，具有處理效果好、運(yùn)行穩(wěn)定、投資和運(yùn)行費(fèi)用低的特點(diǎn)，有較高的行業(yè)推廣價值。
2、結(jié)論
(1)豆制品廢水的排放相對集中，水量和水質(zhì)不均勻，有機(jī)物濃度高，成分復(fù)雜，較難處理。廢水的產(chǎn)生量一般是大豆重的5倍以上，COD 及BOD5 值達(dá)上萬毫克每升，SS 的質(zhì)量濃度高達(dá)1000~1500 mg/L，pH 較低，有毒有害物質(zhì)很少，可生化性好，適用于生物法處理。
(2)豆制品廢水是一種高濃度有機(jī)廢水，對于這類廢水的處理，厭氧生物處理與好氧生物處理相比，具有剩余污泥量少、設(shè)施所占空間小的優(yōu)點(diǎn)；但只通過厭氧處理，很難達(dá)標(biāo)排放，因此一般都會采用厭氧+好氧處理的方法。二者結(jié)合，既可取得較好的經(jīng)濟(jì)效益，又使出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
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