大豆分離蛋白生產(chǎn)廢水治理

大豆蛋白加工是最近l0多年來(lái)中國大豆加工利用的新方向，利用低溫脫溶豆粕，可生產(chǎn)出大豆蛋白粉、大豆組織蛋白、大豆濃縮蛋白、大豆分離蛋白等產(chǎn)品。其中大豆分離蛋白是主要品種，國內年產(chǎn)量在5O萬(wàn)t以上。
目前國內的大豆分離蛋白生產(chǎn)廠(chǎng)都采用堿溶酸沉法提取分離蛋白工藝，每生產(chǎn)1t分離蛋白產(chǎn)生約30～35t的乳清廢水。乳清廢水中的有機物質(zhì)含量較高，因此對該廢水的污染防治就顯得尤為重要。但是對大豆分離蛋白廢水的污染防治，國內外沒(méi)有統一的技術(shù)模式以及成功的實(shí)例可以參考，所以筆者結合自己的工作實(shí)踐探討了適宜的大豆分離蛋白廢水的處理工藝.以使處理廢水達到國家要求的《污水綜合排放標準》(GB8978--1996)二級標準。

1污染分析

1.1產(chǎn)污環(huán)節

大豆分離蛋白生產(chǎn)工藝主要包括堿溶、酸沉、離心等工序，其中離心段產(chǎn)生大量的乳清廢水，是產(chǎn)生污染源的主要環(huán)節。車(chē)間清洗管道水、罐體的清洗水，也是產(chǎn)生污染的一個(gè)環(huán)節。另外還有偶然的停電或停蒸汽造成的蛋白壞料也會(huì )產(chǎn)生污染。

1.2水質(zhì)水量

根據生產(chǎn)實(shí)踐，一個(gè)萬(wàn)噸級的大豆分離蛋白生產(chǎn)企業(yè)，1d的乳清廢水排放量在1000m3左右。乳清廢水水質(zhì)見(jiàn)表1。

2工程實(shí)例介紹

山東嘉華實(shí)業(yè)集團有限公司大豆分離蛋白廢水處理一期工程于2005年6月開(kāi)始調試，處理乳清廢水約800m3/d，總投資500萬(wàn)元左右.但是處理效果達不到環(huán)保要求，又于2006年6月及2007年l1月進(jìn)行了2次改造.經(jīng)過(guò)調試處理效果較好，出水水質(zhì)符合國家《污水綜合排放標準》(GB8978--1996)二級標準。其目前采用的廢水處理工藝流程見(jiàn)圖1。

各工序對污染物的去除效果見(jiàn)表2。由表2可以看出，目前該廠(chǎng)的廢水處理工藝對大豆分離蛋白廢水的COD總去除率可達99.6％，BOD總去除率達99.7％.SS總去除率達99.6％。氨氮總去除率達94.6％，磷酸鹽總去除率達99.1％。

3實(shí)例分析

3.1蛋白廢水水質(zhì)變化的分析

大豆分離蛋白廢水污染物濃度較高，含有大量的植物蛋白等有機質(zhì)，富含有機氮、有機磷，可生化性好，易于在厭氧條件下水解、酸化及甲烷化發(fā)酵。有機氮和有機磷在厭氧條件下分解轉化為小分子的氨氮和磷酸鹽，使厭氧出水中氨氮和磷酸鹽的質(zhì)量濃度分別達到300mvgL和25mg/L左右。UASB厭氧處理后出水中B/C降低為0.174—0.29，可生化性差。UASB出水營(yíng)養元素比例失調，m(C)：m(N)：m(P)的比例關(guān)系不利于好氧生物降解。UASB出水中含有高濃度的氨氮和磷酸鹽，易與污水中的鈣、鎂等金屬離子形成沉淀物，富集在管壁上。且大豆分離蛋白原廢水以及厭氧段出水懸浮物較高。

3.2工藝運行分析探討

通過(guò)對大豆分離蛋白廢水水質(zhì)的分析，在工程方案設計時(shí)應重點(diǎn)針對有機物、氨氮和總磷含量高，鹽分大等問(wèn)題，采取有效的技術(shù)措施。

3.2.1預處理單元

由于乳清廢水的pH較低，需要對其調節，以達到厭氧菌所需要的最適pH范圍。該公司2005年初步設計時(shí)，采用出水回流調節pH，回流比為200％～300％，使厭氧進(jìn)水pH達到5.2左右。經(jīng)過(guò)近la的運行發(fā)現，厭氧處理效果較好，COD去除率達96％以上.出水懸浮物少；但是厭氧池及其后的出水管道結晶物質(zhì)較多，產(chǎn)生出水管道堵塞、曝氣頭結垢等一系列運行問(wèn)題。

為解決管道堵塞問(wèn)題，公司于2006年6月進(jìn)行了預處理改造.投加石灰水調節pH。石灰的加入一方面起到提升pH的作用，另一方面引入的鈣可以與磷酸根結合生成磷酸鈣等不溶性沉淀物，不僅起到物化除磷的作用，也減少了厭氧工段鳥(niǎo)糞石等結晶鹽的形成.同時(shí)鈣離子有助于厭氧顆�；�污泥的形成C5)。但是在運行過(guò)程中發(fā)現，石灰的加入使污水厭氧處理效果極不穩定，出水攜帶污泥較多，造成厭氧污泥流失嚴重.導致厭氧處理負荷逐漸下降，并且厭氧池底部沉積物質(zhì)較多。運行近1a后，厭氧處理負荷下降了40％.厭氧池底部鈣質(zhì)沉積達2m之深，造成厭氧池布水管道的堵塞，不得不對厭氧池徹底清理。

為徹底解決厭氧污泥流失問(wèn)題，公司于2007年3月在厭氧池前后各增加一級高效氣浮裝置。前一級氣浮可有效去除厭氧進(jìn)水中的懸浮物.后一級氣浮可有效攔截厭氧污泥的流失，此次改造后，運行至今效果較好。

3.2.2水解酸化及厭氧處理單元

水解酸化過(guò)程是利用水解酸化菌的特殊作用使長(cháng)鏈有機物斷鏈、降解，大分子變成小分子]。水解酸化作為厭氧的預處理將厭氧發(fā)酵分成兩段，這在理論上是有必要的，一定的酸化程度有助于厭氧發(fā)酵，但是也要控制不要過(guò)酸化，過(guò)酸化會(huì )對厭氧菌有一定的影響，控制水解酸化時(shí)間在10h左右即可。

厭氧處理單元目前使用最多的工藝是UASB.該工藝在國內應用較為廣泛。技術(shù)也比較成熟.并且可以產(chǎn)生有利用價(jià)值的沼氣，其作為潔凈能源大大降低了運行成本。如果考慮節省厭氧處理單元的占地面積，采用IC反應器，效果也很好。

3.2.3除磷單元

經(jīng)化驗分析，厭氧段的結晶物質(zhì)以及厭氧池底的沉積物質(zhì)是以六水合磷酸鎂銨(俗名鳥(niǎo)糞石)為主的難溶解復合無(wú)機鹽，該結晶沉積物易造成管道的堵塞，所以在工藝設計時(shí)應增加化學(xué)除磷單元。

2007年5月經(jīng)改造，在預處理階段以及好氧處理階段分別增加了除磷單元，添加化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行除磷。在前面的預處理單元添加石灰調節pH已經(jīng)起到了一部分化學(xué)除磷作用，同時(shí)在一級氣浮之后添加鐵鹽.保證厭氧進(jìn)水磷酸根的降低，減少厭氧段結晶鹽的產(chǎn)生。在后段好氧處理單元進(jìn)水之前也添加化學(xué)除磷劑，除去厭氧出水中大量的氨氮及磷酸根。

投加鐵鹽可以提高污泥活性，增強代謝能力；還可去除硫，減少HS對厭氧菌的毒害作用。

3.2.4好氧處理單元

對于經(jīng)預處理以及厭氧處理后的乳清廢水.其對好氧處理單元的工藝選擇有3個(gè)主要功能目標：去除COD、BOD等有機污染物：硝化氨氮、生物脫氮；生物除磷。

氨氮的去除主要是通過(guò)硝化、反硝化反應，硝化過(guò)程是在有機物碳化過(guò)程之后進(jìn)行的，是控制過(guò)程，即在COD、BOD降低到一定程度時(shí)，硝化過(guò)程才能進(jìn)行徹底。因此，在工藝選擇上主要考慮脫氮過(guò)程及其效果。
2005年初設計時(shí).好氧處理工藝只有曝氣生物濾池，對COD、氨氮的去除滿(mǎn)足不了環(huán)保要求。2006年6月改造時(shí).在曝氣生物濾池之前增加了一級A/O工藝和二沉池。經(jīng)過(guò)調試，運行效果明顯好轉.但是隨著(zhù)運行時(shí)間的延長(cháng)。處理效果波動(dòng)較大，經(jīng)常出現污泥膨脹、死亡以及添加新的接種污泥的現象。這給污水處理的正常穩定帶來(lái)了不利影響。

針對上述現象，經(jīng)過(guò)多方討論研究，認為還應在大豆分離蛋白廢水水質(zhì)上進(jìn)行分析。由于大豆分離蛋白廢水鹽分較高，經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的運行活性污泥邊緣易形成鹽分沉淀(顯微鏡觀(guān)察)，影響好氧活性污泥的正常生長(cháng)，所以污泥死亡率高.污染物去除效果波動(dòng)大。

為解決上述問(wèn)題，考慮采取降低污染物的處理負荷，增加好氧池容的方法。公司于2007年11月進(jìn)行好氧處理單元改造，新增第二級A/O處理工藝，池容為第一級A/O工藝的4倍.由此大大降低了污染物的處理負荷，其COD負荷<0.4k(m•d)、氨氮負荷在0.1k(m•d)。同時(shí)運行時(shí)控制污泥濃度和停留時(shí)間。改造后運行效果明顯。

3.2.5深度處理單元

從幾家蛋白廠(chǎng)廢水處理系統的運行情況來(lái)看。好氧單元處理后的出水COD可以達到200mL以下，如果要考慮將出水COD進(jìn)一步降到100mg/L以下，達到一級排放標準，需要增加一些深度處理單元，如生物濾池、接觸氧化等兩級氧化處理.或者高效氣浮、活性炭砂濾等物化處理�？梢愿鶕�各地的排放標準以及投資情況酌情選擇適當的處理設施。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

4經(jīng)濟效益分析

4.1大豆分離蛋白廢水處理工程總投資及構成大豆分離蛋白廢水處理工程總投資及構成見(jiàn)表3。

由表3可知，大豆分離蛋白廢水處理工程以年產(chǎn)1萬(wàn)t大豆分離蛋白計，總投資在500萬(wàn)元左右。

4.2運行成本分析

大豆分離蛋白廢水處理工程運行費用主要由人員工資、動(dòng)力電耗、設備維修費用、藥劑費以及設備折舊組成。以年產(chǎn)1萬(wàn)t的大豆分離蛋白為例，其項目總投資為500萬(wàn)元.污水處理站每日處理滿(mǎn)負荷生產(chǎn)水量約1000m，年正常運行按330d計，其運行成本見(jiàn)表4。

由表4可以看出，企業(yè)每年投入的污水處理運行費用為4384X330=144.67萬(wàn)元，根據實(shí)際情況污水處理每天產(chǎn)生約5000m沼氣，用于鍋爐助燃實(shí)際相當于2.30xlO，J/kg的原煤約4.5t，煤按市場(chǎng)價(jià)600元/t計算.則沼氣產(chǎn)生價(jià)值2700元/d，可以在很大程度上降低運行成本。

4.3環(huán)境效益分析

大豆分離蛋白廢水處理后各污染物減排指標為：COD減排6270t/a，BOD5減排2960t/a，懸浮物減排1626t/a.氨氮減排263t/a。由此可以看出大豆分離蛋白廢水處理的環(huán)境效益十分顯著(zhù)，由此產(chǎn)生的社會(huì )效益也十分巨大。

5結語(yǔ)

(1)大豆分離蛋白廢水中含有高濃度有機物和鹽分，采用合適工藝進(jìn)行處理，其出水水質(zhì)可以達到國家要求的一級排放標準。

(2)使用石灰來(lái)調節大豆分離蛋白廢水的pH，利用石灰的化學(xué)除磷作用，可大大降低厭氧池中鳥(niǎo)糞石的形成。

(3)預處理階段以及后續處理工段增加高效氣浮工藝，可減少厭氧進(jìn)水中懸浮物的濃度。同時(shí)有效降低厭氧污泥的流失。

(4)厭氧處理后的好氧處理單元要考慮脫磷脫氮，氨氮負荷需控制在0.1kg/m•d)以下，否則很難達到處理要求。

(5)充分回收利用大豆分離蛋白廢水處理過(guò)程中產(chǎn)生的沼氣，可以大大降低污水的運行成本。