豆制品废水处理工程

采用ABR一改良序批式活性污泥(MSBR)工艺处理豆制品废水。工程实践表明，处理后出水的COD、BOD、氨氮去除率分别在97％、98％、80％以上，各项水质指标均达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)一级标准。并对该工程提出了优化建议。

1. 工程概况

湖南娄底某生物食品加工厂隶属于某农产品高科技集团，是一座新建的以豆制品深加工为主的食品加工厂，具备年加工大豆万吨的生产能力，并配套建设有15000亩的大豆生产基地。该厂于2006年底投入试生产，并于2007年中旬逐步达到设计生产规模。目前主要生产新型速冻腐竹、腐乳、腊八豆、豆豆鲜等大豆系列产品。豆制品加工过程中产生的生产废水一部分浓度很高，COD往往高达2万-3万mg／L，水量较小。另一部分废水来自于大豆浸泡、洗涤及工作人员的生活污水，COD只有400 mg／L左右，水量却占整个废水排放量的大部分。废水中的主要污染物为高浓度的碳水化合物、蛋白质、脂肪等，还含有少量的食用油、辣椒、食盐和食品添加剂等。废水中大部分污染物均可以生物降解，BOD／COD高达0．6～O．7，且有毒有害物质很少，除了pH较低外，非常适合污水处理所需微生物生长。

由于该厂所在开发区未建废水集中处理厂，因此，工厂排放的废水必须经由自己的废水处理站处理后才能外排。笔者根据该厂的生产工艺，结合试验研究和工程经验设计了一套以ABR--MSBR为主体工艺的废水处理站。废水处理站设计处理能力220T／d，出水要求达到《污水综合排放标准》(GB8978--1996)一级标准，废水水质及排放标准详见表1。

2处理工艺流程及主要构筑物
2．1工艺流程
废水处理工艺流程见图1。

废水首先经格栅拦截体积较大的不溶物质。格栅分为粗、细两道，细格栅采用钢丝网形式。随后废水经隔油沉淀池分离豆渣以及少量食用油后自流入调节池。调节池内设置穿孔曝气管对废水进行预曝气，并投加少量的石灰。调节池在对废水的水质、水量进行调节的同时适当提高废水的pH，使其水质利于后续的生化处理工序。调节池出水由2台液位控制的潜水泵提升至ABR进行厌氧处理，废水中大部分的污染物经厌氧处理后已经得到去除。ABR出水自流入MSBR池进行好氧生化处理，MSBR池出水自流入清水池。清水池内的水部分回用做绿化用水，部分外排。

2．2主要构筑物参数
(1)隔油沉淀池。钢筋混凝土结构，尺寸2.2m×5mX4.5m，有效水深3．5m，有效容积38．5 m3。
(2)调节池。调节池与隔油沉淀池共池壁，钢筋混凝土结构，有效水深3．5m，尺寸3．5 m×5 m×4．5 m，有效容积61 m³，HRT 6．7 h。调节池内布置有穿孔管鼓风曝气，曝气强度1 m³／m²。在预曝气的同时对池内的废水混合搅拌，可以强化水质均衡，也有利于投加的石灰乳加速与进水混合。废水的pH经调节池调节后可由4．5～6．5提升至7．5～8．5。调节池出水设潜污泵2台，1用1备，Q=10 rn3／h，H=10 m。
(3)ABR池。钢筋混凝土结构，尺寸6．5 mX8 mX5．5 m，有效水深5 m，有效容积220 m3，HRT24 h，容积负荷2．1 kgCODc,／(rn3·d)。池内布置有50 m3的弹性填料，填料的布置有利于厌氧污泥固着生长，可强化厌氧处理效果。ABR末端为中间池，中间池内采用穿孔管鼓风曝气，曝气强度9 m3／m2。在这里可吹脱部分氨氮和其他可挥发小分子有机物质，中间池与调节池曝气共用1台罗茨鼓风机。中间池内还设置污泥回流泵，将在中间池沉淀的厌氧污泥用污泥泵回流至ABR进水口，以补充ABR的污泥浓度，并控制废水的碱度平衡，减少系统对碱度的需求量，从而降低运行费用。另一方面回流水还可降低ABR进水的CODcr，并增大进水流量，改善ABR内的水力状况。
(4)MSBR池。MSBR池与ABR共池壁，钢筋混凝土结构，尺寸6．5 m×8 m×5．5 m，有效水深4．9 m，有效容积240 m3，HRT 26 h。MSBR池即改良型SBR，实质是由A2／o工艺与SBR系统串联而成，具有生物除磷脱氮和连续进水、出水的功能，与传统的SBR有着本质的区别。MSBR池为矩形，分为4个主要部分：主曝气格、2个交替序批处理格和1个进水兼氧格。主曝气格在整个运行周期中保持连续曝气，而2个序批处理格以6 h为一个周期分别交替作为排水池和澄清池。MSBR池运行方式为连续进、排水。由于采用恒水位运行，避免了传统SBR变水位操作水头损失大、水池容积利用率低的缺点。曝气采用1台罗茨鼓风机，气水比为25：1。MSBR池排水由两个电动蝶阀控制，序批处理格沉淀的污泥按周期由池内的污泥泵抽至MSBR池进水兼氧格与进水混合。同时污泥泵抽泥管也可由阀门控制，定期将剩余污泥输送至污泥浓缩池。
(5)清水池。钢筋混凝土结构，尺寸2 mX6．5 m×3．5 m，有效水深2．6 m，有效容积30 m3。
(6)污泥处理系统。废水处理站的污泥来自于两个部分，分别为隔油沉淀池沉淀的豆渣和生化系统产生的剩余污泥。隔油沉淀池沉淀的豆渣由于发酵上浮至池面，可人工捞出。生化系统剩余污泥经污泥浓缩池浓缩后由污泥脱水机脱水，污泥脱水机为1台18 m2的厢式压滤机。由于该食品加工厂配套的农产品生产基地距工厂不远，发酵的豆渣与脱水后的泥饼均送至农产品生产基地做农肥。
3调试与运行
3．1工程调试
该工程于2006年底竣工，并进入调试阶段。生化系统的驯化培养采用污泥接种法，污泥取自当地城市污水处理厂二沉池脱水的剩余污泥。总共投放了含水率约80％的污泥约10 t，其中ABR投泥7 t，MSBR池投泥3 t。由于工程试生产初期水量较小，因而整个系统负荷很低，基本采用连续均匀进水的方式对污泥进行培养。在调试过程中密切关注各池CODcr的变化，以及曝气池污泥的生长情况，及时调整进水量。经过3个多月的运行，ABR水面出现气泡浮渣层，且中间池出水较清，CODcr去除效率达到85％。MSBR池由于进水污染物浓度较低，污泥生长较缓慢，SV。。基本维持在20左右。随着工厂生产量的加大，废水处理站处理水量也逐步达到设计负荷。图2为2007年3～8月废水处理站各构筑物进、出水主要污染物CODc，的运行效果。

3．2工程运行情况
整套废水处理系统于2007年11月通过环保部门验收，各项指标达到并优于《污水综合排放标准》(GB 8978--1996)一级标准。目前该废水处理站一直稳定运行，各项参数正常，废水处理系统各工段处理效果见表2。

4技术经济分析
工程投资42万元，处理水量220 m3／d，总装机容量为26．20 kw。运行费用为0．91元／m3，其中药剂费为0．05元／m3(精石灰10 kg／d，按0．8元／k计)，电费为0．74元／m3，人工费为0．12元／m3。
5设计及运行经验
5．1隔油沉淀池
从一年多的运行隋况看，进水中含油量较小，而豆渣含量很大，悬浮物很多，进水往往呈乳白色。大量的豆渣在隔油沉淀池中沉淀发酵，通常一个晚上水面就会形成一层约5 cm厚的发酵后的豆渣浮层，如不及时清捞浮渣层会越积越厚。浮渣层一方面会减少池内的容积，使得很多豆渣来不及沉淀即进入后续处理设施，增大后续处理系统处理难度；另一方面会产生恶臭，严重影响废水处理站周边的空气环境。目前厂方已准备着手对隔油沉淀池产生的臭气进行隔离及生化处理。
5．2调节池
调节池预曝气有利于匀和废水水质，并对投加的石灰乳起搅拌作用。废水处理系统调试中期曾经有一段时间操作人员未向调节池投加石灰，使得ABR进水pH降低到5以下，导致厌氧生化系统被破坏，CODc。去除率急剧下降，一度只有10％左右。后来通过加大石灰投加量，花费了数周时间才使得厌氧系统逐步恢复正常。分析原因，是由于在调试初期，ABR内的产甲烷细菌还未培养起来，废水的厌氧处理还停留在水解酸化阶段，进水中较低的pH很容易导致厌氧系统酸化而被破坏。而当ABR正常运行后，依靠其自身的碱度平衡能力就可以满足厌氧系统大部分的碱度要求，而厌氧系统调试结束后的正常运行过程中，调节池石灰的投加量则可以减少很多。因此，在厌氧系统调试的初期严密监测废水的pH，适当投加碱，对于厌氧系统稳定快速启动很有必要。
5．3自动化控制系统
整个废水处理系统采用PLC可编程控制器控制，曝气系统可根据废水处理系统的处理效率调节鼓风机间歇运行。MSBR池由于控制部件较多，其排水及污泥回流设备操作很频繁，如果不是PLC控制，人工劳动量将会非常大。从目前运行效果来看，自控系统运行正常，达到了设计要求。
6小结
豆制品加工废水污染物浓度高，可生化性好。在优化预处理阶段的除渣以及臭气处理的基础上，通过采用ABR—MSBR好氧生化处理工艺处理，出水可以稳定达到并优于《污水综合排放标准》(GB8978--1996)一级标准，具有处理效果好、运行稳定、投资和运行费用低的特点，有较高的行业推广价值。

作者：李 林 李小明
(湖南大学环境科学与工程学院，长沙410082)