一、工程概況
豆制品是我國城鄉(xiāng)人民重要的蛋白質(zhì)食品之一，除豆乳、豆粉等少數(shù)現(xiàn)代大豆制品外我國的豆制品主要是傳統(tǒng)豆制品，如豆腐、腐乳、豆豉、腐竹等。豆制品加工根據(jù)機(jī)械化程度不同，廢水排放量一般為30～50m3/t大豆。安徽某豆制品廠是一家以生產(chǎn)豆干為主的食品廠，大豆加工能力為65t/d左右，廢水產(chǎn)量為2000m3/d。廢水主要來源于生產(chǎn)過程中黃豆清洗浸泡產(chǎn)生的泡豆水以及磨漿產(chǎn)生的黃漿水。根據(jù)環(huán)保要求，出水水質(zhì)須達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)水水質(zhì)及出水標(biāo)準(zhǔn)見表1。
表1設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)
二、工藝流程
廢水首先經(jīng)過格柵，較大的豆渣等雜質(zhì)被攔截，防止提升泵、管道、閥門的堵塞。廢水由格柵井進(jìn)入調(diào)節(jié)池進(jìn)行溫度和pH值的調(diào)節(jié)。廢水在調(diào)節(jié)池中由蒸汽加熱到適宜溫度后由提升泵輸送到IC反應(yīng)器進(jìn)行厭氧處理，廢水中大部分有機(jī)物在IC反應(yīng)器中被去除。隨后IC反應(yīng)器出水進(jìn)入污泥選擇器（SST），同時(shí)SST中的泥水由提升泵再打入IC反應(yīng)器中，從而回收隨IC反應(yīng)器出水流失的顆粒污泥。SST的出水進(jìn)入氧化溝完成有機(jī)物的好氧去除，氧化溝出水經(jīng)二沉池泥水分離后達(dá)標(biāo)排放。IC反應(yīng)器產(chǎn)生的沼氣進(jìn)行有效收集，用于加熱調(diào)節(jié)池內(nèi)的廢水和廠內(nèi)其他設(shè)備使用。
圖1廢水處理工藝流程
三、主要處理單元及設(shè)計(jì)參數(shù)
①格柵池。采用機(jī)械細(xì)格柵，格柵寬為0.5m，柵條間距為4mm。格柵的水下部分為不銹鋼材質(zhì)，定期刮渣、外運(yùn)。格柵池設(shè)計(jì)尺寸為4m×0.7m×3.5m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
②調(diào)節(jié)池。設(shè)計(jì)停留時(shí)間為12h，總?cè)莘e為1000m3，設(shè)計(jì)尺寸為20m×10m×5m，鋼混結(jié)構(gòu)，共分8格，全地下式。設(shè)提升泵2臺（1用1備），流量為60m3/h，揚(yáng)程為280kPa，調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)有潛水?dāng)嚢杵骱驼羝�，用于廢水的充分混合和加熱。
③IC厭氧塔�？�?cè)莘e為1400m3，設(shè)計(jì)尺寸為Ф10m×18m，材質(zhì)為碳鋼，內(nèi)壁防腐。在中溫（34～36℃）條件下水力停留時(shí)間為17h，容積負(fù)荷為5.7kgCOD/（m3·d），COD去除率達(dá)到92%，實(shí)際沼氣產(chǎn)量可達(dá)2800～3100m3/d。IC反應(yīng)器下設(shè)水封箱一臺，碳鋼材質(zhì)，設(shè)計(jì)尺寸為Ф1m×1.5m，用于保證IC集氣罩內(nèi)的正常氣壓。
④SST�？�?cè)莘e為290m3，設(shè)計(jì)尺寸為Ф6m×10m，材質(zhì)為碳鋼，內(nèi)壁防腐，具有調(diào)節(jié)IC反應(yīng)器進(jìn)水水質(zhì)和顆粒污泥回流的作用。設(shè)提升泵2臺（1用1備），量為60m3/h，揚(yáng)程為280kPa。
⑤氧化溝。共2座，單座設(shè)計(jì)尺寸為25m×10m×5m，容積為1250m3，磚混結(jié)構(gòu)，半地下式。設(shè)計(jì)停留時(shí)間為24h，溝內(nèi)設(shè)有4臺功率為1.5kW、葉片直徑為1.8m的推流器，用于溝內(nèi)廢水的推流和混合。供氧系統(tǒng)采用羅茨風(fēng)機(jī)（2用1備），風(fēng)量為15m3/min，風(fēng)壓為50kPa。曝氣采用穿孔管，以一次投資為主，減少運(yùn)行期間的檢修費(fèi)用。
⑥二沉池。設(shè)計(jì)沉淀時(shí)間為5h，總?cè)莘e為400m3，設(shè)計(jì)尺寸：16m×5m×5m，鋼混結(jié)構(gòu)，半地下式。
四、調(diào)試和運(yùn)行
4.1IC反應(yīng)器的調(diào)試
4.1.1IC反應(yīng)器的啟動(dòng)
IC反應(yīng)器運(yùn)行60d后，進(jìn)水量達(dá)到2000m3/d，進(jìn)水COD濃度為3500～4000mg/L左右，容積負(fù)荷為5～5.7kgCOD/（m3·d），達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行。穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)期，COD去除率達(dá)到92%，VFA一直維持在3mmol/L以下，產(chǎn)氣豐富。穩(wěn)定期一段時(shí)間內(nèi)的COD去除情況如圖2所示。
4.1.2IC反應(yīng)器的穩(wěn)定運(yùn)行
IC反應(yīng)器運(yùn)行60d后，進(jìn)水量達(dá)到2000m3/d，進(jìn)水COD濃度為3500～4000mg/L左右，容積負(fù)荷為5～5.7kgCOD/（m3·d），達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行。穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)期，COD去除率達(dá)到92%，VFA一直維持在3mmol/L以下，產(chǎn)氣豐富。穩(wěn)定期一段時(shí)間內(nèi)的COD去除情況如圖2所示。
圖1廢水處理工藝流程
圖2穩(wěn)定期的進(jìn)、出水COD及COD去除率
4.2氧化溝的調(diào)試
利用當(dāng)?shù)匚鬯畯S脫水污泥作為接種污泥，將SST出水引入氧化溝內(nèi)，先采用間歇悶曝方式，悶曝22h，沉淀2h，排掉20%～30%的上清液，再進(jìn)等量的新鮮廢水，繼續(xù)悶曝培養(yǎng)。隨著培養(yǎng)的進(jìn)行，逐步縮短悶曝時(shí)間，加大換水量。在悶曝的第4天，觀察到污泥質(zhì)量明顯改善，鏡檢結(jié)果表明，污泥顏色較淺，菌膠團(tuán)密實(shí)，出現(xiàn)少量輪蟲、鐘蟲且活性較好，此時(shí)MLSS為1400mg/L，SV30=10%。污泥活性較好，進(jìn)一步采用連續(xù)動(dòng)態(tài)培養(yǎng)并逐步增加進(jìn)水量。經(jīng)過半個(gè)月的培養(yǎng)，氧化溝內(nèi)MLSS達(dá)到3000mg/L，SVI=105mL/g。鏡檢發(fā)現(xiàn)菌膠團(tuán)大且密實(shí)，鐘蟲、累枝蟲大量出現(xiàn)。出水清澈，COD濃度維持在30～70mg/L，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到GB8978—1996的一級排放標(biāo)準(zhǔn)，表明活性污泥已培養(yǎng)成熟，氧化溝啟動(dòng)成功。該工程已于2010年7月通過當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門驗(yàn)收，至今處在正常運(yùn)行中。出水水質(zhì)如表2所示。
表2正常運(yùn)行期間的出水水質(zhì)
五、工程效益分析
5.1運(yùn)行費(fèi)用
污水處理系統(tǒng)24h運(yùn)行，每天三班，每班1人，共需配備專職人員3人，兼職化驗(yàn)與操作。正常運(yùn)行費(fèi)用包括電費(fèi)、人工費(fèi)以及藥劑費(fèi)，用電設(shè)備為格柵、水泵和風(fēng)機(jī)，電費(fèi)為0.5元/m3，人工費(fèi)為0.08元/m3，藥劑費(fèi)（主要為石灰）為0.3元/m3，總運(yùn)行費(fèi)用為0.88元/m3。
5.2沼氣利用的經(jīng)濟(jì)效益
穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，IC反應(yīng)器實(shí)際沼氣產(chǎn)量為2800～3100m3/d，用于廢水加熱和廠內(nèi)食堂爐灶。沼氣中甲烷含量達(dá)67%，沼氣熱值可達(dá)到27MJ/m3以上，而標(biāo)準(zhǔn)煤熱值為29.3MJ/kg，可見本系統(tǒng)產(chǎn)生的1m3沼氣和1kg標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值差不多。由此估算，按市場價(jià)煤為700元/t計(jì)算，則由于產(chǎn)生沼氣而節(jié)約的燃煤資金超過2100元/d，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益。
六、結(jié)論
①采用IC反應(yīng)器/氧化溝工藝處理豆制品廢水，處理效果穩(wěn)定可靠，最終出水COD為50mg/L左右，達(dá)到一級排放標(biāo)準(zhǔn)。
②當(dāng)IC反應(yīng)器進(jìn)水COD濃度維持在4000mg/L左右時(shí)，反應(yīng)器滿負(fù)荷運(yùn)行，COD去除率＞91%，出水COD濃度＜350mg/L，大大減輕了后續(xù)氧化溝的處理負(fù)荷。
③系統(tǒng)運(yùn)行操作簡便，每班只需一人管理，運(yùn)行費(fèi)用低。同時(shí)，厭氧產(chǎn)沼氣量達(dá)2800～3100m3/d，沼氣被有效利用，節(jié)約了煤炭資源，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益。