豆制品生产废水处理技术

豆制品生产废水处理技术

文章出处:作者:李立

  第一作者:郑晓英,女,1976年出生,1999年7月毕业于南京河海大学,现为该校在读研究生,主要从事污水处理理论与技术方面的研究。

  豆制品是以大豆为主要原料经过加工制作或精烧提取而得到的产品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);新兴的豆制品包括豆油、豆蛋白及豆类饮品(如豆奶豆乳晶、豆奶粉等)现代科学研究证明,豆制品是有营养价值的植物蛋白质,因而愈来愈受人们的喜受豆制品生产具有作坊式生产产量低、布点分散、工艺繁多,集中在城乡结合部等特点根据其产品不同生产工艺也有差异,其生产工艺及产污环节示意如下:非发酵类豆制品生产工艺(以豆腐为例)流程:初选-水泡->煮装-点南-压I滤+成品废水发酵类豆制品生产工艺(以豆腐乳为例)流程:初选水洗浸泡+煮浆+点卤压雄豆腐切块发酵废水成品1.2废水水量及水质在豆腐生产过程中,废水主要来自水洗浸泡和压滤工序,以及部分冲洗水其中水量及水质见表1表1废水水质及水量项目水质项巨水质pH值注:黄泔水CODc.在(2 2豆制品废水的资源化豆制品废物的资源化方式多种多样。有研究发现在酱油渣、豆腐渣中含有多种蛋白质、淀粉质脂肪等,可为牲畜消化吸收的物质;豆制品废水中含有氧化型酵母菌生长需要碳、氮、磷及微量金属元素。

  酵母菌在氧气充足的情况下可将糖类全部分解为C2和BO,同时生产出大量含蛋白质的菌丝体,可回收作为饲料蛋白日本的铃木修采用固定床-酵母净化法处理食品加工厂排出的高浓度有机废水,正是利用食品工业废水含有多种可满足酵母蛋白生产的营养要素,而开发出的一种益的资源化处理工艺豆制品生产废水中黄泔水的CODt>高达20g/L以上,其中含有多种可满足微生物生长的营养要素。可以利用该污水提取酵母蛋白,不仅使污水得到初步处理,又回收到可观的单细胞蛋白刘双江等人将有机废水作为光和细菌光照放氢的基质,把光和细菌放氢技术与有机废水处理相结合。该试验发现以海藻酸钠做包埋材料制备的固定化光和细菌,可以在不同浓度豆制品废水中进行光照放氢当处理未经稀释的高浓度豆制品废水时,平均产气率为146.8~351. 3豆制品废水的处理工艺豆制品废水是一种高浓度有机废水,其中主要含有蛋白质淀粉脂肪等有机物,有较好的可生物降解性,适宜用生物处理法。

  3.1厌氧法陈洪斌等采用厌氧折流板反应器(ABR)中温处理豆制品废水,主要对ABR反应器启动过程和提高负荷过程进行了研究试验表明,折流板反应器处理豆制品废水具有启动快、去除率高易培养颗粒污泥的特点。容积负荷增大时,ABR运行稳定且抗冲击负荷能力强;CODc去除率保持在8以上时,CODc容积负荷可达到14. 3g/(L°d),并且其产气性能良妊ABR对低pH和高CODC负荷的适应通过类似的两相发酵的方式实现秦麟源等将厌氧流化床技术用于豆制品废水无害化处理由于厌氧流化床拥有高浓度的生物量(27. 1g/L),因而负荷率高,耐冲击负荷能力强,运行稳定。在厌氧流化床内,填料的流化方式可采用间歇型,其工艺的设计参数为:厌氧发酵温度35°C,流化床膨胀率30%;每天流化时间10h;反应器和滤床COD负荷率分别为10.0kg/(m3d)21.0kg/(m3d),CODb去除率>90%,BOD5去除率>95.0%,产气率0.50L/gCOD(去除);沼气中Cft马三剑等采用厌氧附着膜膨胀床(AAFEB)处理豆制品废水在用UASB反应器处理豆制品的小试基础上,中试将EB反应器同时用于豆制品废水的处理,进行对比实验。实验过程中,两反应器的CODc有机容积负荷达到12kg/(m3.d)以上香港的H.Q.Yu和新加坡的Francis.Wilson等人对厌氧过滤法处理大豆废水的动力学进行了研究并将测得的基质负荷去除率与用Stover-Kin-cannon(S-K)模型、莫诺(Monod)模型的预测值相比较并进行回归分析。S-K模型的建立与实验结果吻合,也可用于确定在给定出水浓度,降低进水有机物浓度条件下的反应器容量或用来确定在给定厌氧过滤器容量和进水有机物浓度条件下出水的基质浓度。厌氧过滤法处理大豆废水的整体反应级接近半级。甲烷产生的动力学可以近似的用厌氧过滤法处理大豆废水的有机质去除动力学关系来表达卞文国采用多级厌氧生物滤池处理豆制品高浓度有机废水试验结果表明,采用多级厌氧生物滤池处理高浓度有机废水明显优于单级厌氧生物滤池工艺,CODcr去除率由78%~80%(HRT51.5d)提高到90%以上同时,提出了应用于工程实践的多级厌氧生物滤池一好氧工艺俞汉青等人采用盾式填料上流式厌氧滤器处理经预处理酸化的豆制品废水试验结果表明,填充盾式填料的上流式厌氧滤器能够、稳定的处理经过预处理酸化的豆制品废水在发酵温度为35°C,进水COD浓度为10000mg /L左右的试验条件下,系统的CODc有效容积负荷率可达13.2kg/ 2好氧法陈亮等人针对豆制品废水的特点,采用AB活性污泥法,工艺试验得到AB活性污泥法处理豆制品废水的运行参数:实验在优化参数下运行,取得明显处理效果,CODcr出水总去除率为97%,其中A段去除率为89%,B段去除率为83%.包洪新等采用SBR对豆制品废水处理进行了试验研究,供水,并讨论了C/N比对硝化、反硝化的影响及提高脱氮效果的途径试验结果显示,当厌氧处理后的豆制品废水的CODcr为2000mg/L,TN为470爪8/米用传统活性污泥法处理豆制品废水,其中BOD5的去除率达95%,软化水,氮、磷去除率分别达到67% 57%,悬浮物去除率在90%以上,试验还得出了一些生化动力学参数。#p#分页标题#e#

  3.3厌氧-好氧法厌氧一好氧处理工艺能充分发挥出厌氧微生物承担高浓度、高负荷与回收有效能源的优势,同时又能适宜的利用好氧微生物生长速度快、处理水质好的特点。浙江建明豆制品废水净化沼气示范工程,主要采用水解酸化、厌氧消化兼氧消化、好氧消化和生物净化五段组成厌氧消化采用上流式厌氧折流板反应器和厌氧过滤器,厌氧消化池四座,互相联通,池内充填疏松过滤物。工程运行两年发现,CODc,去除率分别为厌氧池8秘,好氧池3胳,生物净化沟68.系统COD总去除率平均为99.6%,出水CODc浓度低于100mg/L,达到国家排放标准该项目不仅取得了良好的环保效益,而且实现了资源的回收,投资少、见效快卞文国采用多级厌氧生物滤池-好氧法处理经酵母菌预处理后的黄泔水多级厌氧生物滤池处理后的废水CODcr仍在650~ 700mg/L,经混合表曝处理后,出水全部达到了国家排放标准茹征薇等人采用厌氧-好氧法处理豆制品废水,小试和中试工艺为厌氧过滤器生物转盘,反渗透,生产工艺为上流式污泥反应塔-生物转盘。废水经厌氧发酵处理后,与低浓度废水混合、经生物转盘处理,后用煤渣过滤,终出水CODcr和BOD5都达到上海市排放标准4厌氧处理反应器4.1上流式厌氧污泥床(UASB反应器)UASB反应器因其易形成颗粒污泥使反应器内的污泥浓度大幅度提高,水力停留时间大大缩短,是近年来国内外发展快的一种厌氧处理技术。

  三相分离器的合理设计及反应器内一定比例的颗粒污泥是保证UASB反应器稳定运行的关键所在洪育才等研究开发了一种新型的UASB反应器用于酒厂废水处理,该反应器的特点在于其新型的三相分离器能保证反应器内维持一个高的微生物量,从而进一步缩短了水力停留时间、提高了有机负荷同时,UASB反应器中颗粒污泥的形成也得到了广泛的研究王林山等人在UASB反应器内加入惰性载体促使颗粒污泥的形成试验证明,向处理啤酒废水的UASB反应器中加入惰性载体以加快颗粒污泥的形成是可行的。其中,膨润土和PAM的浓度分别为500mg/L和50mg/L时很容易得到颗粒污泥,除C0D荷外其它运行条件无须严格控制。

  杨秀山等对UASB反应器处理豆制品废水的启动进行了研究试验结果表明,该反应器可获得较好的豆制品废水处理启动效果用该工艺处理豆制品废水,其产气率、CODa去除率和甲烷含量分别4%出水乙酸丙酸浓度分别为111mg/L98mg/L刘双江等采用UASB反应器中温处理豆制品废水,试验研究取得了较好结果。在COD容积负荷为11.3~12.2kg/(m3.d)时,反应器对废水浓度和水力停留时间(HRT)的变化具有较高的适应能力。容积有机负荷对反应器的运行效能有所影响,CODt>容积负荷从11.高产气率为7.9L/(L°d)4.2新型反应器4.21升流式厌氧污泥床过滤器(UBF)UBF主要由上部滤层和下部污泥床两部分组成内部微生物小部分附在填料上,绝大部分在污泥床内。它结合了AF与UASB反应器的优点,使反应器中同时存在附着相和悬浮相微生物。悬浮生长的厌氧微生物将大量的有机物转化为甲烷,提高了反应器的处理能力,固着生长的厌氧微生物进一步处理溶解性有机物,并在反应器内保持了大量的活性微生物,防止由于污泥流失而反应器运行状况的恶化,提高设备运行的稳定性茹征薇等在厌氧过滤器处理豆制品废水小试和中试的基础上,采用上流式污泥床反应塔作为生产装置。该厌氧塔类似于加拿大L.Van.DenBerg等所推荐的上流式厌氧污泥床过滤及BOD5的去除率,分别为93.5%97%沼气产率为3.4m3/(m3.d),日处理60m3的废水可回收沼气4.22垂直折流厌氧污泥床(VBASB)陈际平等研究开发出一种具有广泛适应性的厌氧处理反应器一一VBASA它以UASB为基础,综合了ACPAF和UASB的特点,对高浓度有机物废水比AF和UASB有更好的适应性。该反应器的工作原理及基本构造为立式套筒结构迫使料液垂直折流,内筒和中筒处于完全混合状态(发挥ACP的优势),外筒上部的污泥和顶部的三相分离器(发挥UASB的优势),外筒的上部设置填料层(发挥AF的优势)通过进料泵和回流泵,在管道中使进水和升温用的蒸汽与回流料液充分混合,并用以控制反应pH值和温度。为了研究并证明该反应器的性能,研究者用有效容积为25m3的VBASA反应器处理酒精废料,取得良好效果。进水CODcr平均为45g/L,SS平均为18g/L时,55°C高温发酵,正常运行容积负荷为17kg/(m3.d),高可达26~29kg/m3.d,COEC去除率平均为9%贺晓红等研了VBASA反应器用于淀粉废水的处理试验在常温下进行取得了良好的处理效果,并在反应器内培养出了良好的颗粒污泥。VBASA反应器依靠复杂的水流来提高反应器的处理效率,体现了现代新型反应器的一大特点4.2.3内循环反应器(1C)IC反应器是荷兰帕克(PAQUES)公司于1986年开发的厌氧生物废水处理工艺反应器,其前身是UASB反应器,它的工作原理相当于两个上下重叠的UASB反应器串联运行,下部分是粗处理区,上部分是精处理区,各设有独立的三相分离器IC反应器在结构上的大特点是高径比很大,一般可达4~8倍,反应器的高度高达16~25m,从外观上看,像是一个厌氧生化反应塔。同时,IC的启动周期短,有机负荷高,耐冲击负荷能力强,出水水质稳定且剩余污泥少(约为进水000的1%)等,可以称得上是目前世界上处理效能高的厌氧反应器我国于1996年首次引进全套IC技术,用于处理啤酒废水,IC反应器启动时间为65d,进水COD容积负荷率高达25-30kg/(m3.d),CODc去除率80%,在高CODcr负荷和VFA冲击后能够很快恢复。由于IC反应器实现了内循环,处理低浓度废水(如啤酒废水),循环流量可达进水流量的2~3倍处理高浓度废水(如土豆加工废水),循环流量可达进水流量的1020倍。那么,对于豆制品废水这样的高浓度废水也可以通过提高循环流量来满足IC反应器的进水要求IC反应器是完全可以通过试验研究而运用于工程实践的5结论与讨论豆制品生产废水可生化性好,适宜采用生化法进行处理,用厌氧法处理高浓度的豆制品废水是可行的但是经厌氧处理后的出水需要辅以好氧处理,才能满足排放标准采用厌氧-好氧工艺处理豆制品废水,特别是采用AFUASB等技术较成熟的反应器,不仅能获得稳定的运行情况,而且能取得良好的处理效果,同时大大降低了处理设施建设费用和运行费用,具有很大的经济性。

  UBFVBASBIC等新型厌氧反应器处理豆制品废水的应用是有良好的前景的,但仍需要进一步深入试验研究,以寻找合适的运行参数

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