大豆制品俗稱豆制品,一般分為傳統(tǒng)大豆制品(如豆腐、腐乳、腐竹等)和現(xiàn)代大豆制品(如豆乳粉、大豆蛋白制品等)。這類豆制品加工廢水處理是較難的。另外,豆制品加工廢水COD、BOD值較高,TN和NH3-N也較高,屬于高濃度可生化性程度高的廢水。盡管豆制品種類繁多,但基本上都要用水作溶劑抽提其中的蛋白質(zhì)及水溶性營養(yǎng)成分,因此,各類豆制品生產(chǎn)廢水的性質(zhì)比較接近。本章將著重介紹豆腐生產(chǎn)廢水水質(zhì)以及廢水的特點。
大豆浸泡廢水處理設(shè)備廢水水質(zhì)水：
豆腐生產(chǎn)過程中的廢水主要來源于泡豆水、壓榨出的黃漿水以及生產(chǎn)清洗用水。
泡豆殘余水一般為豆重的1～1.5倍,即每100kg大豆經(jīng)浸泡后有100～150kg泡豆廢水產(chǎn)生,廢水產(chǎn)生量隨季節(jié)、泡豆時間等不同有所變化。泡豆水的COD值很高,約在15000mg/L以上,BOD，COD在0.55～0.65之間,TN在500mg/L以上,NH3-N>58mg/L,還原糖>1000mg/L。泡豆廢水中的主要污染物質(zhì)有:水溶性非蛋白氮,水蘇糖、棉籽糖等寡聚糖,檸檬酸等有機(jī)酸以及水溶性維生素、礦物質(zhì)等,此外,還含有異黃酮等色素類物質(zhì),色素類物質(zhì)會隨大豆種皮顏色的變化而不同。
黃漿水一般為豆重的4.5～5.5倍,即每加工100kg大豆產(chǎn)生450～550kg黃漿水,廢水產(chǎn)生量隨豆腐種類不同而變化,一般北豆腐廢水量較少,南豆腐廢水量較高。黃漿水的COD值很高,一般在20000ng/L以上,甚至?xí)^25000mg/L,BOD5;COD亦在0.55～0.65之間,所含污染物成分比泡豆水還復(fù)雜,除含有泡豆水所有的成分外,還含有蛋白質(zhì)(主要是大豆清蛋白、大豆凝血素、胰蛋白酶抑制因子)、氨基酸、脂類等,可溶性固形物(SS)含量較高。
在豆腐加工廠里,泡豆水和黃漿水構(gòu)成高濃度有機(jī)廢水,總產(chǎn)生量為豆重的5.5～7倍,即每加工100kg大豆產(chǎn)生550～700kg，COD值超過20000mg/L以上的*濃度有機(jī)廢水。
豆腐生產(chǎn)清潔用水是指生產(chǎn)場所、工器具等清洗時產(chǎn)生的廢水,大約每加工100kg黃豆需水1000～2000kg,視場地、工器具、加工量等的影響,這部分廢水變動較大。清洗廢水的COD值約在350～550mg/L,基本污染成分為黃豆中有效成分(如清蛋白、糖類等),豆渣、清潔劑等
大豆浸泡廢水處理設(shè)備豆制品廢水的特點:
(1)廢水的排放相對集中,有機(jī)物濃度高;
(2)適宜于生物法處理,BOD5/COD之比高,達(dá)到0.6～0.7,C:N；P平均為100：4.7：0.2，除PH值較低外，有毒有害物質(zhì)很少。
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豆制品廢水的處理方法可以分為兩類。
一類是厭氧—好氧聯(lián)合處理工藝
包括UASB－SBR、UASB－A/O、UASB－MBR、UASB－接觸氧化、MIC－A2/O等形式，這類工藝處理效果較好、應(yīng)用范圍廣且可以回收沼氣。但厭氧處理水力停留時間長、基建投資高、對運行管理要求高、啟動及馴化時間長；高濃度懸浮物進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)易產(chǎn)生浮渣層，降低設(shè)施容積利用率；廢水易酸化，且水質(zhì)水量波動性大，使厭氧系統(tǒng)需要投加大量的堿來保證適合的反應(yīng)條件，同時厭氧單元運行的可靠性和穩(wěn)定性也受到限制。
另一類是多級好氧處理工藝
包括多級接觸氧化法、兩級SBR工藝、AB法等，這類工藝運行管理簡便、處理效果能得到保證，在中小型豆制品廠有應(yīng)用；但多級系統(tǒng)的實施中也增加了基建費用、污泥產(chǎn)量有所增加、能耗略高。
大豆浸泡廢水處理設(shè)備工藝流程及主要設(shè)計參數(shù)
豆制品生產(chǎn)廢水排放不均勻，水質(zhì)水量波動性很大；廢水所含懸浮物、細(xì)顆粒物濃度高，易酸敗變臭，pH 較低，對預(yù)處理單元、管道設(shè)備易產(chǎn)生不利影響。為此本工程采用以下措施來強(qiáng)化預(yù)處理：粗格柵和水力篩對廢水中較大的固形物以及豆渣等顆粒物有效去除；調(diào)節(jié)池預(yù)曝氣防止廢水過度酸化和沉渣上浮；混凝氣浮去除大部分的懸浮物和細(xì)顆粒物。針對混合廢水平均COD 不高（2 000～3 000mg/L），大部分污染物可通過強(qiáng)化預(yù)處理去除的特點，本工程采用改良的活性污泥法作為主體工藝，通過生物選擇器的設(shè)置以及營養(yǎng)鹽的合理調(diào)配，實現(xiàn)廢水連續(xù)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)處理，既避免了厭氧處理較復(fù)雜的運行管理要求、啟動馴化時間長、較大的堿消耗量以及運行不穩(wěn)定易受沖擊等問題，又克服了豆制品廢水好氧處理過程易產(chǎn)生的絲狀菌污泥膨脹的缺點。本工程在生化處理系統(tǒng)后還設(shè)置了后氣浮單元作為備用設(shè)施，在預(yù)處理或生化系統(tǒng)運行不正常時開啟，保證終出水達(dá)標(biāo)排放。
（1）絮凝反應(yīng)池。鋼混結(jié)構(gòu)，1座，有效容積33m3，HRT＝20min。采用聚氯化鋁和陰離子聚丙烯酰胺混凝劑，在調(diào)節(jié)池提升泵出水管中投加并在折流式配水槽中均勻混合。反應(yīng)池攪拌機(jī)變頻控制。聚氯化鋁（PAC）加藥量為150mg/L；陰離子聚丙烯酰胺（PAM）按懸浮物量的0．2％投加。
（2）氣浮池1。鋼混結(jié)構(gòu)，2座，采用部分出水回流的溶氣氣浮方式，接觸室上升流速為9mm/s，分離室表面水力負(fù)荷為2m3/（m2·h），總處理能力為120m3/h。
（3）曝氣池。2組，4廊道，鋼混結(jié)構(gòu)，總有效容積2 160m3。曝氣池前設(shè)置生物選擇池1座，有效容積43m3。混合液濃度MLSS＝4g/L，污泥負(fù)荷為0．21kgBOD5/（kgMLSS·d）。
（4）二沉池。鋼混結(jié)構(gòu)的輻流式沉淀池2座，中心進(jìn)水周邊出水方式運行，尺寸為11 m×H 4m，單池有效容積400m3，總有效容積800m3，表面負(fù)荷為0．5m3/（m2·h）。
（5）氣浮池2。采用組合式氣浮機(jī)2臺，碳鋼防腐，單臺處理能力為50m3/h。投加聚氯化鋁和陰離子聚丙烯酰胺兩種混凝劑。后氣浮單元作為整個廢水處理工藝終的保障單元，在預(yù)處理混凝氣浮單元或生化系統(tǒng)運行不正常時，適時開啟，保證出水達(dá)標(biāo)排放。
本工程實際運行中設(shè)置了在線監(jiān)測系統(tǒng)，對進(jìn)出水水量水質(zhì)進(jìn)行實際監(jiān)測。終出水水質(zhì)可達(dá)到北京市《水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB11/307—2005）中的二級標(biāo)準(zhǔn)。
大豆浸泡廢水處理設(shè)備工程運行經(jīng)驗
（1）調(diào)節(jié)池宜采用空氣攪拌預(yù)曝氣。豆制品廢水極易酸化，在管道、儲水池等處易產(chǎn)生沉降后的污泥成塊上浮，同時增加后續(xù)處理單元調(diào)節(jié)pH 的堿消耗量。因此在調(diào)節(jié)池中宜采用空氣攪拌的方式，對廢水進(jìn)行預(yù)曝氣，可采用的攪拌形式包括穿孔管攪拌、散流式曝氣系統(tǒng)攪拌以及水下攪拌機(jī)。預(yù)曝氣后的廢水在混凝氣浮單元的去除效果良好，氣浮出水的穩(wěn)定性提高。
（2）強(qiáng)化氣浮預(yù)處理單元的處理效果。豆制品廢水預(yù)處理的常見工藝有隔油沉淀、混凝沉淀、混凝氣浮等。沉淀單元的水力停留時間一般為1～2h，但沉降的污泥在沉淀池內(nèi)的停留時間較長，特別是在排泥頻率低的情況很容易產(chǎn)生酸化上浮現(xiàn)象，降低了沉淀過程的有效性。因此豆制品廢水這類易生物降解、懸浮物濃度很高的廢水宜采用混凝氣浮工藝進(jìn)行預(yù)處理。廢水在氣浮池內(nèi)停留時間短，溶氣釋放過程有一定的充氧效果，有利于后續(xù)生化處理。在工藝運行中，有必要根據(jù)氣浮出水的混濁度和顏色等表觀特征，結(jié)合進(jìn)水濃度進(jìn)行混凝劑投加量的適當(dāng)調(diào)節(jié)，可保證廢水中大部分的懸浮物、膠體物在氣浮單元中去除，降低進(jìn)入生化系統(tǒng)的有機(jī)負(fù)荷。
（3）對傳統(tǒng)活性污泥法進(jìn)行改良，采用生物選擇器來抑制絲狀菌污泥膨脹。豆制品廢水進(jìn)行好氧處理，易產(chǎn)生污泥膨脹問題，主要原因有兩方面：一是生產(chǎn)廢水水質(zhì)波動性大，水量不均衡，容易使進(jìn)入曝氣池中的有機(jī)負(fù)荷過高，局部產(chǎn)生缺氧，使易于獲得溶解氧的絲狀菌增殖；二是曝氣池進(jìn)水中氮磷營養(yǎng)元素不平衡，使活性污泥微生物生長受限，而比表面積大的絲狀菌更易獲得營養(yǎng)增殖迅速。一般認(rèn)為豆制品廢水中總氮濃度較高，總磷并不缺乏，但本項目由于生產(chǎn)強(qiáng)化了蛋白回收使進(jìn)水氮磷濃度不高，而且在混凝反應(yīng)中聚氯化鋁有一定的除磷作用，使得進(jìn)入曝氣池中廢水的BOD5∶N∶P＝100∶4．5∶0．6。因此解決活性污泥膨脹的問題首先需要從進(jìn)水水質(zhì)方面進(jìn)行，在提高預(yù)處理去除效果的同時，在曝氣池中投加磷酸氫二銨，補充微生物生長所需的營養(yǎng)元素。另外在工藝設(shè)計運行方面，通過好氧池前設(shè)置生物選擇器，使回流污泥在缺氧好氧交替的狀態(tài)下運行，有助于抑制絲狀菌的生長。
