豆制品废水处理工艺

广东省某厂从事豆制品的生产加工，日排废水20 m3，该废水是一种成分复杂、高浓度、环境污染性强的有机废水。处理后的出水要求达到《污水综合排放标准》(GB 8978—2002)一级排放标准，废水处理后回用于车间设备清洗、绿化、地面冲洗等，具体废水水质及排放标准见表1。
 

　　2 处理工艺选择

　　该废水水量不大，但污染物浓度高、水质变化大、成分复杂、色度高，属难处理的工业废水。根据这些特点，决定采用图1所示处理工艺[1, 2, 3]，其日处理水量为20 m3。
 

图1 废水处理工艺流程

　　3 主要工艺说明

　　该厂废水排放量为20 m3/d，设计大处理能力为25 m3/d，废水先经格栅去除大块杂物后进入调节池，使水质水量充分混合均匀，再用泵提升进入折流板厌氧池，经3 d的厌氧处理去除大部分COD，然后自流入MBR池，经24 h的生化降解COD后经MBR膜过滤进入清水池，后排放。

　　(1)隔渣池。1座，砖混结构，放置在废水处理工艺的前端，用以去除废水中较大的悬浮物、飘浮物、纤维物质和固体颗粒物质，从而保证后续处理构筑物的正常运行，减轻后续处理构筑物的处理负荷。尺寸2.0 m×1.0 m×1.5 m，采用人工清除式格栅，栅条间距1 cm，一天清理2次，以保证排水畅通。

　　(2)调节池。1座，钢混结构，尺寸6.0 m×4.0 m×2.5 m，HRT=2.5 h。

　　(3)ABR厌氧池。1座，钢混结构，尺寸6.0 m×4.0 m×4.0 m，HRT=10 h。池内放置大比表面积的球状悬浮生物填料。该反应器内设若干竖向导流板，将反应器分隔成串连的几个反应室，每个反应室都可看作是一相对独立的上流式厌氧污泥床(UASB)，废水进入反应器后沿导流板上下折流前进，依次流经每个反应室的污泥床，废水中的有机物通过与微生物充分接触而得到去除。借助于废水流动和生物气上升的作用，反应室的污泥上下运动，但是由于导流板的阻挡与污泥的沉降性能，污泥在水平方向的流动极其缓慢，从而大量的厌氧污泥被截留在反应室中。可见，虽然在结构上可以看作是多个UASB的简单串连，但在工艺上与单个UASB有着显著的不同，ABR更接近于推流式工艺。与其他厌氧反应器相比，折流板式反应器工艺具如下特点：结构简单，没有移动部分，不需要搅拌设备，相同体积的废水流程延长;水力条件好，水力停留时间短，容积负荷高;活性污泥条件好;沿反应器的纵向将产酸过程和产甲烷过程分离，反应器以两相系统方式运行，减少堵塞和污泥床膨胀;对温度的适应能力强;推流式水力特性确保系统在水力和有机冲击负荷时仍具有很高的稳定性。

　　(4)膜生物反应器(MBR)。1座，钢混结构，尺寸4.5 m×4.0 m× 4.0 m，HRT=8 h。膜生物反应器是把膜技术与污水处理中的生化反应结合起来的一门新兴技术，也称为膜分离活性污泥法。MBR是用膜对生化反应池内的含泥污水进行过滤，实现泥水分离。一方面膜截留了反应池中的微生物，使池中的活性污泥浓度大大增加，达到很高的浓度，使降解污水的生化反应进行得更彻底;另一方面，由于膜的高过滤精度，有机物与营养物质得以高速度、率地去除，同时可以完全去除固体物质，保证了出水清澈透明，得到高品质的产水。采用MBR有如下特点：出水水质好;具有脱氮功能，出水不会存在富营养化问题;结构紧凑、占地面积小、布置灵活;剩余污泥量少，节约污泥处理费用;全自动PLC控制，运行管理方便;具有自维护及清洗功能，使用寿命长;能耗低。本工程中，射流曝气和管式膜过滤系统的有机结合，充分利用了管式过滤器的过滤泵，即过滤泵和射流泵共用，在简化工艺的同时，降低了投资成本和能耗[4]。

　　采用外压式非对称性中空纤维超滤膜，材质为聚丙烯(PP)，膜总面积为140 m2，膜孔径0.1~0.2 μm，内径为350 μm。

　　(5)清水池。1座，一体化钢筋混凝土结构，尺寸4.0 m×3.0 m×3.0 m。

　　(6)污泥池。1座，一体化钢筋混凝土结构，尺寸3.0 m×2.5 m×3.0 m。

　　4 系统的启动与调试

　　接种污泥取自2~3个城市污水处理厂厌氧消化池，静置沉淀除去上清液。并要求满足下列条件：温度 25~37 ℃，pH 7.2~7.6，m(COD)∶m(N)∶m(P)= 100∶(10~1)∶(5~1)。采用固定进水基质浓度，逐步缩短HRT的启动方式，该方式的COD去除率、运行的稳定性及污泥的流失量方面衡量都较其他方式好。

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　　首先将厌氧池内pH调节至7.0~7.5，然后将接种污泥加入到厌氧池，用废水浸泡2 d;然后调试较低的初始负荷(以COD计)0.1~0.3 kg/(m3·d)，约为正常运行负荷的1/6~1/4;按约1/4设计处理水量连续进水;在上述情况下稳定运行2~3周，可逐步提高厌氧池容积负荷。每次提高0.3 kg/(m3·d)左右，稳定运行时间2周左右。若调整负荷后发生异常应采取降低负荷或暂时停止进水等措施，待稳定后再提高负荷;当进水浓度提高至原水浓度，直接进水，应经10 d稳定观察，若运行正常，并取得较高的处理效率时，可视为调试结束。

　　5 主要设备能耗情况

　　主要设备装机容量如表2所示。
 

　　因采用了膜生物反应器，较好地克服了膜的污染与阻塞，使膜组件长时间保持较大的膜通量，且省去复杂的气-水反冲洗设备和减少了曝气量，从而降低了能耗。此外，因处理水量小，大部分耗能设备是采用间断性运行。废水处理站总装机容量为19.7 kW，经实际核算，废水站运行时实际功率 6.1 kW，药剂(包括酸、碱、絮凝剂等)费约为0.25 元/m3，合计实际运行费用为1.58~1.60元/m3。

　　6 处理效果

　　该工程2011年3月竣工后，经试运行3个月，于6月正式投入正常运行，从运行1 a的情况来看，系统运行稳定、处理效果显著，出水水质良好，经环境监测站在不同的时期测得出水水质各项指标均己达到了《污水综合排放标准》(GB 8978—2002)一级排放标准。测得的部分结果如表3所示。
 

　　7 结束语

　　本废水处理工程具有以下优点：

　　(1)投资省。采用MBR氧化工艺，废水停留时间大大缩短，池体结构尺寸大大缩小，减少了占地面积，投资少。

　　(2)处理效果好，运行稳定。厌氧工艺对废水的水质缓冲能力强，出水效果稳定，出现短时停电状态对系统影响比较小，细菌恢复速度快。

　　(3)泥龄长，剩余污泥排放少。采用污泥回流工艺，剩余污泥进一步消解，污泥产量少，可以减少剩余污泥处理工作。

　　(4)自动化程度高，运行管理、操作简单。采用PLC全自动控制，设备维护管理方便。

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