1 工程概況

我國(guó)是豆制品的消費(fèi)大國(guó)，每年用于豆制品生產(chǎn)的大豆就需600萬(wàn)t左右。豆制品生產(chǎn)過(guò)程排放大量的廢水，按原料計(jì)算排污系數(shù)約為20m3廢水/t大豆，每年廢水排放量達(dá)1．2億m3。豆制品廢水是一類典型的易生物降解的高濃度有機(jī)廢水，主要來(lái)源包括：浸泡大豆的廢水（泡豆水）、壓榨豆腐產(chǎn)生的黃漿水以及生產(chǎn)車間的設(shè)備和地面沖洗廢水等。泡豆水和黃漿水濃度較高，COD可高達(dá)15 000～25 000mg/L，水量占總廢水量的25％～35％；清洗水和其他廢水濃度低，COD約為400mg/L。豆制品廢水中主要含有大分子蛋白、小分子寡糖、有機(jī)酸、色素類物質(zhì)和鹽類等污染物，BOD5/COD一般為0．6～0．7，極易生物降解。

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(shí)間長(zhǎng)、基建投資高、對(duì)運(yùn)行管理要求高、啟動(dòng)及馴化時(shí)間長(zhǎng)；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(dòng)性大，使厭氧系統(tǒng)需要投加大量的堿來(lái)保證適合的反應(yīng)條件，同時(shí)厭氧單元運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性也受到限制。另一類是多級(jí)好氧處理工藝，包括多級(jí)接觸氧化法、兩級(jí)SBR工藝、AB法等，這類工藝運(yùn)行管理簡(jiǎn)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(jí)系統(tǒng)的實(shí)施中也增加了基建費(fèi)用、污泥產(chǎn)量有所增加、能耗略高。

北京市某豆制品公司以生產(chǎn)豆腐、豆?jié){為主，日排放廢水量為1 000～2 400m3，主要污染物濃度和設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)及排放標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1，出水要求達(dá)到北京市《水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB11/307—2005）中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)水質(zhì)特點(diǎn)以及簡(jiǎn)化運(yùn)行管理的要求，本項(xiàng)目采用帶生物選擇器的改良活性污泥法為主體處理工藝，同時(shí)通過(guò)水力篩聯(lián)合氣浮的強(qiáng)化預(yù)處理手段保證工藝運(yùn)行的穩(wěn)定性。

 2 工藝流程及主要設(shè)計(jì)參數(shù)

豆制品生產(chǎn)廢水排放不均勻，水質(zhì)水量波動(dòng)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(duì)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(lái)強(qiáng)化預(yù)處理：粗格柵和水力篩對(duì)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(guò)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(duì)混合廢水平均COD 不高（2 000～3 000mg/L），大部分污染物可通過(guò)強(qiáng)化預(yù)處理去除的特點(diǎn)，本工程采用改良的活性污泥法作為主體工藝，通過(guò)生物選擇器的設(shè)置以及營(yíng)養(yǎng)鹽的合理調(diào)配，實(shí)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(yùn)行管理要求、啟動(dòng)馴化時(shí)間長(zhǎng)、較大的堿消耗量以及運(yùn)行不穩(wěn)定易受沖擊等問(wèn)題，又克服了豆制品廢水好氧處理過(guò)程易產(chǎn)生的絲狀菌污泥膨脹的缺點(diǎn)。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(yùn)行不正常時(shí)開(kāi)啟，保證最終出水達(dá)標(biāo)排放。工藝流程見(jiàn)圖1。

  3．2 改良活性污泥系統(tǒng)的調(diào)試運(yùn)行

曝氣池中接種北京高碑店污水處理廠機(jī)械脫水后的泥餅（含水率80％）約30t，使曝氣池中的污泥濃度達(dá)到2～3g/L。將氣浮出水加滿曝氣池，首先采用悶曝的方式恢復(fù)污泥的活性。2d后，按設(shè)計(jì)水量的1/4連續(xù)進(jìn)水，即600m3/d，二沉池的污泥回流比為100％�；钚晕勰嗟念伾�逐漸由灰褐色變?yōu)闇\棕色，鏡檢可見(jiàn)少量楯纖蟲(chóng)和鐘蟲(chóng)，污泥活性逐漸恢復(fù)，出水COD在100～150mg/L。隨后每隔8d提高一次進(jìn)水量，每次提高設(shè)計(jì)進(jìn)水量的1/4。第21d，曝氣池達(dá)到設(shè)計(jì)進(jìn)水負(fù)荷，此后逐漸降低污泥回流比，增加剩余污泥的定時(shí)排放。同時(shí)啟用生物選擇器，將二沉池回流污泥與曝氣池進(jìn)水均引入生物選擇器，采用穿孔管布水器進(jìn)行水下混合，生物選擇器采用缺氧方式運(yùn)行，缺氧條件下活性污泥中的絲狀菌活性得到抑制。由于本項(xiàng)目廢水中磷的含量不高，同時(shí)由于氣浮單元投加聚氯化鋁等混凝劑對(duì)廢水中的磷有一定的去除作用，使得曝氣池中的碳磷比不足以滿足微生物生長(zhǎng)需要，調(diào)試期間向曝氣池中投加適量的磷酸鹽，運(yùn)行一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)活性污泥的絮凝性仍不理想，二池沉出水中針狀懸浮污泥較多，曝氣池混合液的污泥指數(shù)在150左右，經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，廢水中的氮元素含量較低，曝氣池進(jìn)水的碳氮比約為25∶1，究其原因是生產(chǎn)車間加強(qiáng)了對(duì)大豆蛋白的回收，使廢水中的總氮濃度下降所致。為保證活性污泥系統(tǒng)運(yùn)行正常，將投加的磷酸鹽改為磷酸氫二銨，向廢水中補(bǔ)充氮磷元素。正常運(yùn)行后，活性污泥的沉降性能明顯改善，從未出現(xiàn)絲狀菌污泥膨脹現(xiàn)象，出水COD 平均為53．9mg/L（見(jiàn)圖3）。

 本工程實(shí)際運(yùn)行中設(shè)置了在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)進(jìn)出水水量水質(zhì)進(jìn)行實(shí)際監(jiān)測(cè)，部分運(yùn)行數(shù)據(jù)見(jiàn)圖4。最終出水水質(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(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

 4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

本項(xiàng)目占地面積4 950m2，長(zhǎng)110m，寬45m。

工程總投資為400萬(wàn)元，勞動(dòng)定員8人，裝機(jī)容量160kW，運(yùn)行日均耗電3 126kW·h。單位水量處理費(fèi)用為1．8元/m3，其中電耗成本1．06元/m3，藥劑成本0．38元/m3，人工成本0．36元/m3。

5 工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)

（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(chǔ)水池等處易產(chǎn)生沉降后的污泥成塊上浮，同時(shí)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(duì)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(jiàn)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(shí)間一般為1～2h，但沉降的污泥在沉淀池內(nèi)的停留時(shí)間較長(zhǎng)，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(guò)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(shí)間短，溶氣釋放過(guò)程有一定的充氧效果，有利于后續(xù)生化處理。在工藝運(yùn)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(duì)傳統(tǒng)活性污泥法進(jìn)行改良，采用生物選擇器來(lái)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(wèn)題，主要原因有兩方面：一是生產(chǎn)廢水水質(zhì)波動(dòng)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(guò)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(yíng)養(yǎng)元素不平衡，使活性污泥微生物生長(zhǎng)受限，而比表面積大的絲狀菌更易獲得營(yíng)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(xiàng)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(wèn)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(shí)，在曝氣池中投加磷酸氫二銨，補(bǔ)充微生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)元素。另外在工藝設(shè)計(jì)運(yùn)行方面，通過(guò)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(yùn)行，有助于抑制絲狀菌的生長(zhǎng)。

（4）污泥處理系統(tǒng)需要合理設(shè)計(jì)、可靠運(yùn)行。氣浮浮渣中含很多小氣泡，不易沉降，降低了重力污泥濃縮池的效果，適宜采用機(jī)械濃縮的方式。與剩余污泥混合后進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間重力濃縮，很容易產(chǎn)生沉降后的污泥產(chǎn)氣上浮。因此本工程中將原設(shè)計(jì)的污泥濃縮池改為儲(chǔ)泥池，縮短污泥停留時(shí)間至2～4h，利用帶式濃縮脫水機(jī)完成濃縮脫水的過(guò)程。工藝運(yùn)行中取得了較好的效果。另外由于污泥中含有大量的氣浮浮渣，污泥比阻較大，脫水性能較差，因此需要選擇聚合度較高的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺作為脫水絮凝劑；脫水機(jī)上下濾帶的張力應(yīng)選用較低數(shù)值，防止產(chǎn)生嚴(yán)重跑泥現(xiàn)象；脫水機(jī)的濾帶清洗要徹底，應(yīng)保證沖洗水壓在0．6MPa左右。脫水后的污泥含水率略高（80％～85％），有機(jī)物含量高，需要有妥善的處置方式，可考慮用做農(nóng)肥或土壤改良劑。

6 結(jié)論

（1）采用氣浮—改良活性污泥工藝處理豆制品廢水，效果穩(wěn)定，維護(hù)管理較為簡(jiǎn)便，運(yùn)行的安全性提高，生化出水COD平均為53．9mg/L，各項(xiàng)指標(biāo)可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（2）預(yù)處理單元的選擇及運(yùn)行效果對(duì)于豆制品廢水的達(dá)標(biāo)處理有非常重要的作用，正常運(yùn)行時(shí)氣浮系統(tǒng)的COD去除率在50％以上，有助于降低生化處理系統(tǒng)的負(fù)荷。調(diào)節(jié)池采用空氣攪拌進(jìn)行預(yù)曝氣，可以降低中和所需堿量，提高氣浮處理效果。

（3）生物選擇器的設(shè)置，使回流污泥在缺氧、好氧條件下交替，可有效抑制絲狀菌的生長(zhǎng)。工藝運(yùn)行中應(yīng)保證生化系統(tǒng)進(jìn)水營(yíng)養(yǎng)元素的合理調(diào)配，適時(shí)的補(bǔ)充氮磷元素，促進(jìn)菌膠團(tuán)微生物生長(zhǎng)，是解決污泥膨脹問(wèn)題的關(guān)鍵之一。