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很多豆制品加工生产厂规模小,基本上以小作坊式生产、分布广,所产生的豆制品废水是一种对环境污染严重、影响面较广且较难处理的典型食品废水之一。
豆制品废水是一种高浓度有机废水,其COD、BOD5 高至上万毫克每升,且水量大,主要有洗豆水、泡豆水、浆渣分离水、压滤水、各生产工艺容器的洗涤水、地面冲洗水等。随着豆制品加工的不断扩大,环境污染问题也越来越引起人们的重视,若处理不善,未达标就排入水体,会造成严重的环境污染。
本文综述了豆制品废水的几种典型处理工艺,并对其运行效果进行分析。
豆制品是我国城乡人民重要的蛋白质食品之一,其因蛋白质含量高,氨基酸组成合理,并且有生理活性功能而越来越受广大消费者的欢迎,我国豆制品的消耗也在不断增长。但是,在豆制品加工过程中会产生大量的有机废水。
传统豆制品有非发酵类(豆腐、百页、素鸡、豆腐皮等)和发酵类豆制品(腐乳、豆瓣酱、酱油、臭豆腐等)。
豆制品废水排放相对集中,有机物浓度高,适用于生物方法处理。其污染物大都是可降解的有机物,可生化性达到0.55~0.65;废水的C:N:P 平均为100:4.7:0.2,适合微生物的生长;除pH 较低外,豆制品废水的有毒有害物质很少。
根据实际工程经验,豆制品废水处理易出现以下问题:
(1)豆制品生产属于间歇生产方式,排水时间较集中,水量和水质很不均匀
(2)SS 高达1000~1500 mg/L,厌氧条件下易在废水表面形成浮渣层;
(3)高浓度废水在厌氧处理过程中易酸化,使厌氧单元的处理效果恶化;
(4)好氧阶段采用活性污泥法处理,易产生污泥膨胀。以80 年代上海为例,每年排入水体的BOD5 达3000 t 以上,严重污染了受纳水体。此外,豆制品废水的N、P 含量高,未经处理排放会导致水体的富营养化。
因此,采用适用的豆制品废水处理工艺是非常必要的。
1、豆制品废水主要处理工艺
对于豆制品废水的处理,国外从60 年代开始研究并应用于工程实践;国内70 年代以来也进行了广泛而深入的研究,其中研究和应用**多的是厌氧与好氧相结合的处理工艺。
1.1 年产12000t豆制品废水处理工艺-UASB-SBR-砂滤-生物活性炭过滤
某豆制品食品工业公司年产1.5 t各类豆腐、2000 t豆制品和10000 t豆浆,生产过程中产生大量的高浓度有机废水,计划建设一座处理规模为900 m3/d的废水处理厂。废水主要由泡豆水、黄泔水及洗涤器具的废水组成。其中,高浓度废水的COD为12000mg/L,BOD5为6000 mg/L,SS为1500 mg/L,pH为5~6,水量160m3/d;低浓度废水COD为2500 mg/L,BOD5为1200 mg/L,SS为1000mg/L,pH为6~7,水量740 m3/d。
本工艺针对豆制品生产废水水质水量变化大、SS高、易酸化、易产生污泥膨胀等特点,采用UASB-SBR-砂滤-生物活性炭过滤相结合的方法进行处理,在处理工艺中贯彻了分质分流的原则。工程实践证明,该工艺处理效果良好,**终出水水质COD≤60mg/L,BOD5≤20 mg/L,SS≤50 mg/L,pH为6~8.5,排放标准。
1.2 10t/d的废水处理工艺-酸化水解-厌氧消化
豆制品10 t/d生产厂企业,其高浓度有机废水系豆制品加工中生产,COD高达24000 mg/L,BOD5为10800 mg/L,SS为12000 mg/L,pH为5,水量80 m3/d;低浓度废水系大豆浸泡、洗涤及卫生冲洗时排出,COD为400 mg/L,BOD5为180 mg/L,SS为550 mg/L,pH为6,水量250 m3/d。
根据豆制品废水的特点及经处理后的废水接入城市污水管网的要求,对高浓度废水采用酸化水解-厌氧消化处理工艺,充分利用其能耗低、处理效率高、耐负荷并能产生沼气等特点。高浓度废水经酸化水解-厌氧消化后,出水与低浓度废水混合,泵入城市排污管网。水解酸化池的设置,把复杂且难降解、大颗粒的有机物水解成易降解的简单有机物,大大降低废水中的SS含量,与此同时使pH有所提高,以减少废水对厌氧消化的冲击。处理工程经过近2年的运行,处理效果稳定且达到和超过设计指标,处理设备和装置运行正常,在低投入、低成本下运行。
1.3 10t/d的废水处理工艺-UASB-A/O
日产各类豆制品10t的生产企业,主要产品有豆腐、豆浆等。豆制品加工过程中产生黄泔水、泡豆残余水、豆渣漂白废水,质量浓度高达20×103~30×103 mg/L,水量较小;另一部分废水来自设备清洗工段。废水处理厂设计规模300m3/d,进水综合水质COD为8850 mg/L,BOD5为4880 mg/L,NH3-N为600mg/L,pH为4~5,出水水质COD≤150 mg/L,BOD5≤30 mg/L,NH3-N≤25 mg/L,pH为6~9,执行污水综合排放标准(GB8978-1996)中二级排放标准。
豆制品废水排水时间较集中,水量和水质不均匀;SS质量浓度较高,厌氧条件下易在废水表面形成浮渣层;车间出水温度较高,废水极易腐败酸化,废水pH一般在4~5左右。针对废水上述特点,预处理采用气浮工艺去除浮渣并且设置调节池缓冲水质水量,生化处理采用UASB+A/O工艺去除废水中的有机物和总氮,出水各项指标达标排放。原水悬浮物浓度高,在进入UASB之前必须去除大部分悬浮物,以减轻对其可能产生的冲击;原水pH低、挥发性酸含量较高(VFA为1800~3000mg/L),在进入UASB前调节pH和碱度;采用内循环UASB反应器,出水部分回流到废水系统,提高UASB反应器对进水水温和污染物的适应能力,强化进水与厌氧微生物接触,提高厌氧处理效率。该工程各项指标达到并优于污水综合排放标准(GB8978-1996)二级排放标准,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。
1.4 折流式厌氧反应器(ABR)-改良序批式活性污泥(MSBR)工艺
某豆制品生产企业以豆制品深加工为主,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,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,还有少量的食用油、辣椒、食盐和食品添加剂等。加工过程中产生的生产废水一部分浓度很高,COD高达2万~3万mg/L,水量较小;另一部分废水来自大豆浸泡、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。
该厂结合试验研究和工程经验设计了一套以ABR-MSBR为主体的废水处理站,其设计处理能力为220 m3/d。原水综合水质COD为1500~3000 mg/L,BOD5为850~2000 mg/L,SS为200~800 mg/L,NH3-N为25~40 mg/L,TP为4~10 mg/L,pH为4.5~6.5;出水水质COD≤100 mg/L,BOD5≤20 mg/L,SS≤70 mg/L,NH3-N≤15mg/L,TP≤0.5 mg/L,pH为6~9,达《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准。
MSBR池属于改良型SBR工艺,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。豆制品加工废水污染物浓度高,可生化性好。在优化与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。
(1)豆制品废水的排放相对集中,水量和水质不均匀,有机物浓度高,成分复杂,较难处理。废水的产生量一般是大豆重的5倍以上,COD 及BOD5 值达上万毫克每升,SS 的质量浓度高达1000~1500 mg/L,pH 较低,有毒有害物质很少,可生化性好,适用于生物法处理。
(2)豆制品废水是一种高浓度有机废水,对于这类废水的处理,厌氧生物处理与好氧生物处理相比,具有剩余污泥量少、设施所占空间小的优点;但只通过厌氧处理,很难达标排放,因此一般都会采用厌氧+好氧处理的方法。二者结合,既可取得较好的经济效益,又使出水达到排放标准。
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