豆制品生產(chǎn)廢水主要來(lái)源于浸豆、泡豆及蒸煮、壓濾廢水和沖洗廢水，該廢水屬于高濃度有機廢水，有機物含量高，可生化性強，直排環(huán)境污染嚴重。根據文獻資料，豆制品廢水處理易出現以下問(wèn)題:①該企業(yè)屬于間歇生產(chǎn)方式，水量和水質(zhì)不均勻，排水時(shí)間較集中;②高濃度廢水在厭氧處理水解酸化段易酸化，是控制難點(diǎn);③好氧階段，如采用活性污泥法，易產(chǎn)生污泥膨脹。因此，豆制品生產(chǎn)廢水能源化利用顯得非常重要。
安徽壽縣是著(zhù)名的豆腐之鄉，安徽某豆制品有限公司主要從事豆制品生產(chǎn)銷(xiāo)售，日產(chǎn)各類(lèi)豆制品260t，其生產(chǎn)廢水有機物含量高，其中黃漿水CODCr一般在20000～30000mg/L，泡豆水的CODCr為1200～2000mg/L，其他廢水CODCr相對較低;廢水的C∶N∶P平均為100．0∶4．7∶0．7，可生化性達到0．6～0．7，大都污染物為可降解有機物，適合微生物的生長(cháng)。為落實(shí)好環(huán)境保護的要求，必須對其生產(chǎn)廢水進(jìn)行處理，筆者提出厭氧發(fā)酵(沼氣)—生物膜法處理工藝，以便實(shí)現廢水的能源化處理，同時(shí)達到環(huán)境排放標準要求。
1、處理水量、進(jìn)水質(zhì)和排放標準
1．1 日處理水量
項目擴建后廢水產(chǎn)生量300m3/d，其中黃漿水150m3/d、清洗水150m3/d，取日變化系數1．2，則系統日處理最大廢水量為360m3/d。按24h運行，則15m3/h，其中黃漿水7．5m3/h。
1．2 進(jìn)水水質(zhì)
濃度最高的黃漿水pH為4～6，SS≤6600mg/L，CODCr≤30000mg/L，BOD5≤14000mg/L。普通清洗水pH為6～8，SS≤130mg/L，CODCr≤220mg/L，BOD5≤76mg/L。
1．3 出水水質(zhì)
系統排水執行《農業(yè)灌溉水質(zhì)標準》中水作標準:pH6～9、SS≤150mg/L、CODCr≤200mg/L、BOD5≤80mg/L。
2、設計依據
《農業(yè)灌溉水質(zhì)標準》(GB5084—1992)、《地表水環(huán)境標準》(GB3838—2002)、《給排水工程結構設計規范》(GBJ69—84)、《室外排水設計規范》(GB50014－2006)、《環(huán)境工程手冊—廢水卷》高等教育出版社、《水處理工程師手冊》化學(xué)工業(yè)手冊、《環(huán)境設備材料手冊》(第二版)冶金工業(yè)出版社、《沼氣工程設計規范》NY5074—2009、《水解酸化反應器污水處理工程技術(shù)規范》(HJ2047—2015)。
3、設計思路
分質(zhì)處理高濃度黃漿水，清洗水預處理后，混合達標排放;考慮氨氮、酸化等不利因素，預留處置接口;主體處理工藝是預處理+USR反應池+生物膜法;厭氧發(fā)酵采用兩段多級技術(shù)，分段利于培養不同細菌群高效發(fā)揮作用，多級發(fā)酵可使高濃度廢水逐級降低，使殘余的有機物徹底分解。
4、處理工藝流程設計
4．1 處理工藝的確定
4．1．1 初沉池。
把進(jìn)水COD濃度降至20000mg/L以下，必要時(shí)利用氣浮處理設備。
4．1．2 USR反應池。
主要處理單元采用35℃中溫發(fā)酵、兩段5級推流式分級降解技術(shù)，池內設置填料，COD負荷1．0～2．5kgCOD/(m3•d)，把污水中COD濃度從20000mg/L降至1000mg/L，有效容積3000m3，理論沼氣產(chǎn)生量900～1300m3/d。
4．1．3 生物膜池。
填料負荷2kgBOD/(m3填料•d)，把污水中COD濃度從1000mg/L降至200mg/L以下(表1)。
4．2 工藝流程設計
該項目的工藝流程如圖1所示。
該工藝具有以下特點(diǎn):
①厭氧發(fā)酵采用兩段式，產(chǎn)酸和產(chǎn)氣段獨立進(jìn)行，提高效率，同時(shí)對產(chǎn)氣段又分4級降解，可穩定實(shí)現降解效果，快速降解COD值到1000mg/L以下。
②2組2條生產(chǎn)線(xiàn)輪換進(jìn)料，檢測和調試系統獨立進(jìn)行，有助于提高生產(chǎn)效率，如有不良結果出現，可以及時(shí)調節，具備應急功能。
③充分利用水力條件，注意管道布列，最大程度減少動(dòng)力消耗，全套裝置功率僅為4．55kW•h。
④預設除酸、除氨系統，當兩段厭氧首池酸化時(shí)，可以投加堿性物質(zhì)調節，當USR末端池氨氮濃度過(guò)高，可以采用化學(xué)方式予以去除，以此實(shí)現不良工況可調可控。
⑤與公共衛生間連建，糞便水直接進(jìn)入系統處理，處理后的中水引入沖廁，形成循環(huán)，大大改變了衛生環(huán)境，節約水資源。
⑥USR末端池具有較高的氨氮含量，可直接回用農田，此沼液不僅具備普通沼液的生物肥效，其氮元素含量更高。
5、構筑物及設備
5．1 集水井
設計規模為3m×3m×3m，地下鋼砼結構，設污水泵2臺，一用一備，1．5kW，揚程7m，管徑65mm。設置氣浮機裝置一臺，采用溶氣氣浮法，將大量空氣溶于水中，形成溶氣水，通過(guò)釋放器驟然減壓快速釋放，產(chǎn)生大量微細氣泡與水中污染物質(zhì)黏附成絮體上浮，從而迅速去除水中懸浮物質(zhì)，達到凈化的目的。
5．2 調節池
該單元主要是水質(zhì)均和、平衡水量，削減高峰水量對后續處理單元的沖擊負荷，以期降低水量變化對處理效果的影響，設計規模為3m×3m×3m，地下鋼砼結構，設污水泵2臺，一用一備，1．5kW，揚程7m，管徑65mm。
5．3 沉淀池
該單元主要是利用重力的作用使廢水中的懸浮物、生物處理后產(chǎn)生的污泥或生物膜與水分離，形成泥水界面。平流沉淀池3m×7m×1．5m，地下鋼砼結構，斜底板;平面負荷取1．3。
5．4 USR反應池
在高濃度廢水處理工藝中，廢水的厭氧生物處理是指在沒(méi)有游離氧的情況下，以厭氧生物為主對有機物進(jìn)行降解的一種處理方法，成功的厭氧水解工段去除效率可達到50%以上。在厭氧生物處理過(guò)程中，厭氧處理技術(shù)是一個(gè)關(guān)鍵步驟，復雜的有機化合物被降解，轉化為簡(jiǎn)單、穩定的小分子化合物，同時(shí)釋放出能量，大部分能量以甲烷(CH4)的形式出現，如果厭氧消化過(guò)程徹底，最終產(chǎn)物均為CH4、CO2及NH3。該單元可降解有機物提取水中有效元素能源化利用，同時(shí)也為后續好氧處理做了很重要的前期處理。
結合理論計算和工程經(jīng)驗，推薦USR總池容3000m3，有效容積2400m3，地埋隧道式推流結構，水力總停留時(shí)間16d。設置二組隧道式沼氣池，每組長(cháng)30m(設5個(gè)分區，每區長(cháng)6m)，池深4m，單拱跨度10m，拱高1m，全鋼砼結構，半地下式。設置低速推流器2臺，出渣系統2套，人孔12套，生物填料900m3，正負壓保護器12套，氣體檢測系統1套，沼液檢測系統1套，池內水流溝通12套，沼氣收集系統2套，脫氮回流設施2套，加套系統12套。
5．5 預曝氣池
該單元為厭氧環(huán)境轉換好氧環(huán)境節點(diǎn)。設計規模為5m×5m×4m，地下鋼砼結構;設污水泵2臺，一用一備，1．5kW，揚程7m，出口75mm。
5．6 生物膜池
廢水中存在的各種有機物以膠體狀、溶解態(tài)的有機物為主，作為微生物的營(yíng)養源，與厭氧方法不同，廢水的好氧生物處理是一種有氧的情況下，以好氧微生物為主對有機物進(jìn)行降解處理。這些有機物經(jīng)過(guò)一系列的生物反應，最終以CO2和水無(wú)機物質(zhì)穩定下來(lái)，達標排放。設計規模為12m×5m×4．5m，地下鋼砼結構;設置生物填料160m3，回流泵2臺，曝氣系統一套，風(fēng)機2臺，一用一備，污泥泵2臺。
5．7 二沉池
該單元主要通過(guò)靜置使污泥進(jìn)一步濃縮，將各個(gè)處理單元產(chǎn)生的剩余污泥匯集。設計規模為3m×3m×4m，地下鋼砼結構;設污泥泵2臺，一用一備，1．5kW，揚程10m，出口50mm。
5．8 干化池
進(jìn)過(guò)污泥濃縮后的污泥需要進(jìn)一步處理，含水率仍然在98%以上，采用污泥干化場(chǎng)的方式可以減少對機械壓濾機等設備的需求，但需要一定的場(chǎng)地。設計規模為10m×10m×1m，地上磚結構，3座輪換使用，總有效面積300m2;底部設置砂石濾層，利用現有干化設施，濾液回流到預曝氣池。
5．9 控制房
普通磚瓦平房20m2，設置門(mén)窗、空調、辦公桌椅、滅火器等。
5．10 濕式氣柜
配400m3濕式氣柜，存儲甲烷氣(沼氣)，恒壓恒流供給后續鍋爐燃燒使用。
5．11 沼氣鍋爐
配2t/h純沼氣蒸汽鍋爐一臺，系統提供沼氣含量約65%，低位燃燒值2．3×107J，滿(mǎn)足豆制品生產(chǎn)需求。
5．12 脫硫、凝水及安全水封
配脫硫、凝水、安全水封及沼氣計量裝置各2套。
5．13 加熱系統
在各室采用鍍鋅管制作加熱盤(pán)管，采用熱水循環(huán)加熱方式，保證冬季系統穩定運行在35℃工位，提高發(fā)酵效果。
5．14 運行調節系統
運行調節是系統穩定運行的重要保證，預設pH、甲烷、揮發(fā)性有機酸、水溫、污泥濃度等監控系統。
6、消防、環(huán)保與安全設計
6．1 消防設計
該工程作為整個(gè)生產(chǎn)項目的公用輔助項目，消防統一規劃設計，在此不單獨設計。
6．2 節能設計
該工程設計節能措施主要有:污水處理構筑物布置緊湊，注意高程布置，減少聯(lián)絡(luò )管渠的水頭損失;設備選型杜絕采用國家公布的淘汰產(chǎn)品，選用高效率、低能耗的設備產(chǎn)品;重視計量、儀表、監控設計使用，整個(gè)系統能根據不同的水量和工況調整設備運行情況，既實(shí)現污水的處理效果，又達到節能目的。
6．3 環(huán)境保護
6．3．1 施工期環(huán)境影響的緩解措施。
6．3．1．1 工程施工棄土的管理。
土方工程施工中產(chǎn)生的土方，應本著(zhù)因地制宜的原則，首先考慮為該工程利用回填，余土就近填入農村道路修建。
6．3．1．2 噪音防護。
施工期間噪音主要為運輸車(chē)輛的喇叭聲、電動(dòng)機聲、混凝土攪拌聲等。晝間施工時(shí)要盡量避免各種施工機械同時(shí)啟動(dòng)，減少對周?chē)h(huán)境的影響，夜間不施工。
6．3．2 污水處理站對外部環(huán)境的影響。
6．3．2．1 污水處理站排放的尾水。
污水處理站內部的生產(chǎn)污水主要為污泥干化池濾液等，返回調節池，進(jìn)入污水處理系統，不會(huì )產(chǎn)生新的污染。污水處理站排放的尾水即出水，按照工程設計出水水質(zhì)能達到排放要求，回用于農田。
6．3．2．2 噪聲。
主要噪聲源為水泵機組和風(fēng)機，該項目設計主要水泵采用潛污泵，非潛污泵采取減震降噪措施;采用低噪聲回轉式鼓風(fēng)機，并在底座均加減震措施，進(jìn)出氣管上加裝消音器和可曲繞橡膠接頭外，把噪聲控制到最小程度，噪聲對環(huán)境影響不大，可達到《工業(yè)企業(yè)廠(chǎng)界噪聲標準》(GB12348—90)中的要求。
7、工程節能、保溫
7．1 節能措施
污水處理系統消耗的能源主要是電能，其中又以工藝設備為重中之重，為降低指標、減少單位污水處理的成本，設計中采取的節能措施有:通過(guò)選擇合理的工藝路線(xiàn)，減少污水提升的次數，以減低單位污水處理的能耗;注意設備的合理搭配，處理系統的機電設備選用成熟的高效節能機電產(chǎn)品，可使整個(gè)系統始終處于高效運轉。
7．2 保溫措施
該工程無(wú)需保溫措施，不影響工程運行。
8、結論
采用該設計工藝，可以使豆制品生產(chǎn)廢水資源化、能源化處理，污染物轉化成清潔燃氣甲烷，給企業(yè)帶來(lái)較好的經(jīng)濟效益。經(jīng)測算，年生產(chǎn)沼氣474500m3，收入186．65萬(wàn)元/a;污染物達標排放，年削減COD1839．6t，年削減BOD5855．6t，年削減SS487．62t，對周邊生態(tài)環(huán)境有良好的改善，環(huán)境效益明顯。（來(lái)源：安徽省肥西縣環(huán)境監測站）
