豆制品生產(chǎn)廢水主要來源于浸豆、泡豆及蒸煮、壓濾廢水和沖洗廢水，該廢水屬于高濃度有機(jī)廢水，有機(jī)物含量高，可生化性強(qiáng)，直排環(huán)境污染嚴(yán)重。根據(jù)文獻(xiàn)資料，豆制品廢水處理易出現(xiàn)以下問題:①該企業(yè)屬于間歇生產(chǎn)方式，水量和水質(zhì)不均勻，排水時間較集中;②高濃度廢水在厭氧處理水解酸化段易酸化，是控制難點(diǎn);③好氧階段，如采用活性污泥法，易產(chǎn)生污泥膨脹。因此，豆制品生產(chǎn)廢水能源化利用顯得非常重要。

安徽壽縣是著名的豆腐之鄉(xiāng)，安徽某豆制品有限公司主要從事豆制品生產(chǎn)銷售，日產(chǎn)各類豆制品260t，其生產(chǎn)廢水有機(jī)物含量高，其中黃漿水CODCr一般在20000～30000mg/L，泡豆水的CODCr為1200～2000mg/L，其他廢水CODCr相對較低;廢水的C∶N∶P平均為100．0∶4．7∶0．7，可生化性達(dá)到0．6～0．7，大都污染物為可降解有機(jī)物，適合微生物的生長。為落實(shí)好環(huán)境保護(hù)的要求，必須對其生產(chǎn)廢水進(jìn)行處理，筆者提出厭氧發(fā)酵(沼氣)—生物膜法處理工藝，以便實(shí)現(xiàn)廢水的能源化處理，同時達(dá)到環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

1、處理水量、進(jìn)水質(zhì)和排放標(biāo)準(zhǔn)

1．1 日處理水量

項目擴(kuò)建后廢水產(chǎn)生量300m3/d，其中黃漿水150m3/d、清洗水150m3/d，取日變化系數(shù)1．2，則系統(tǒng)日處理最大廢水量為360m3/d。按24h運(yùn)行，則15m3/h，其中黃漿水7．5m3/h。

1．2 進(jìn)水水質(zhì)

濃度最高的黃漿水pH為4～6，SS≤6600mg/L，CODCr≤30000mg/L，BOD5≤14000mg/L。普通清洗水pH為6～8，SS≤130mg/L，CODCr≤220mg/L，BOD5≤76mg/L。

1．3 出水水質(zhì)

系統(tǒng)排水執(zhí)行《農(nóng)業(yè)灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中水作標(biāo)準(zhǔn):pH6～9、SS≤150mg/L、CODCr≤200mg/L、BOD5≤80mg/L。

2、設(shè)計依據(jù)

《農(nóng)業(yè)灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB5084—1992)、《地表水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)、《給排水工程結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GBJ69—84)、《室外排水設(shè)計規(guī)范》(GB50014－2006)、《環(huán)境工程手冊—廢水卷》高等教育出版社、《水處理工程師手冊》化學(xué)工業(yè)手冊、《環(huán)境設(shè)備材料手冊》(第二版)冶金工業(yè)出版社、《沼氣工程設(shè)計規(guī)范》NY5074—2009、《水解酸化反應(yīng)器污水處理工程技術(shù)規(guī)范》(HJ2047—2015)。

3、設(shè)計思路

分質(zhì)處理高濃度黃漿水，清洗水預(yù)處理后，混合達(dá)標(biāo)排放;考慮氨氮、酸化等不利因素，預(yù)留處置接口;主體處理工藝是預(yù)處理+USR反應(yīng)池+生物膜法;厭氧發(fā)酵采用兩段多級技術(shù)，分段利于培養(yǎng)不同細(xì)菌群高效發(fā)揮作用，多級發(fā)酵可使高濃度廢水逐級降低，使殘余的有機(jī)物徹底分解。

4、處理工藝流程設(shè)計

4．1 處理工藝的確定

4．1．1 初沉池。

把進(jìn)水COD濃度降至20000mg/L以下，必要時利用氣浮處理設(shè)備。

4．1．2 USR反應(yīng)池。

主要處理單元采用35℃中溫發(fā)酵、兩段5級推流式分級降解技術(shù)，池內(nèi)設(shè)置填料，COD負(fù)荷1．0～2．5kgCOD/(m3•d)，把污水中COD濃度從20000mg/L降至1000mg/L，有效容積3000m3，理論沼氣產(chǎn)生量900～1300m3/d。

4．1．3 生物膜池。

填料負(fù)荷2kgBOD/(m3填料•d)，把污水中COD濃度從1000mg/L降至200mg/L以下(表1)。

4．2 工藝流程設(shè)計

該項目的工藝流程如圖1所示。

該工藝具有以下特點(diǎn):

①厭氧發(fā)酵采用兩段式，產(chǎn)酸和產(chǎn)氣段獨(dú)立進(jìn)行，提高效率，同時對產(chǎn)氣段又分4級降解，可穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)降解效果，快速降解COD值到1000mg/L以下。

②2組2條生產(chǎn)線輪換進(jìn)料，檢測和調(diào)試系統(tǒng)獨(dú)立進(jìn)行，有助于提高生產(chǎn)效率，如有不良結(jié)果出現(xiàn)，可以及時調(diào)節(jié)，具備應(yīng)急功能。

③充分利用水力條件，注意管道布列，最大程度減少動力消耗，全套裝置功率僅為4．55kW•h。

④預(yù)設(shè)除酸、除氨系統(tǒng)，當(dāng)兩段厭氧首池酸化時，可以投加堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)，當(dāng)USR末端池氨氮濃度過高，可以采用化學(xué)方式予以去除，以此實(shí)現(xiàn)不良工況可調(diào)可控。

⑤與公共衛(wèi)生間連建，糞便水直接進(jìn)入系統(tǒng)處理，處理后的中水引入沖廁，形成循環(huán)，大大改變了衛(wèi)生環(huán)境，節(jié)約水資源。

⑥USR末端池具有較高的氨氮含量，可直接回用農(nóng)田，此沼液不僅具備普通沼液的生物肥效，其氮元素含量更高。

5、構(gòu)筑物及設(shè)備

5．1 集水井

設(shè)計規(guī)模為3m×3m×3m，地下鋼砼結(jié)構(gòu)，設(shè)污水泵2臺，一用一備，1．5kW，揚(yáng)程7m，管徑65mm。設(shè)置氣浮機(jī)裝置一臺，采用溶氣氣浮法，將大量空氣溶于水中，形成溶氣水，通過釋放器驟然減壓快速釋放，產(chǎn)生大量微細(xì)氣泡與水中污染物質(zhì)黏附成絮體上浮，從而迅速去除水中懸浮物質(zhì)，達(dá)到凈化的目的。

5．2 調(diào)節(jié)池

該單元主要是水質(zhì)均和、平衡水量，削減高峰水量對后續(xù)處理單元的沖擊負(fù)荷，以期降低水量變化對處理效果的影響，設(shè)計規(guī)模為3m×3m×3m，地下鋼砼結(jié)構(gòu)，設(shè)污水泵2臺，一用一備，1．5kW，揚(yáng)程7m，管徑65mm。

5．3 沉淀池

該單元主要是利用重力的作用使廢水中的懸浮物、生物處理后產(chǎn)生的污泥或生物膜與水分離，形成泥水界面。平流沉淀池3m×7m×1．5m，地下鋼砼結(jié)構(gòu)，斜底板;平面負(fù)荷取1．3。

5．4 USR反應(yīng)池

在高濃度廢水處理工藝中，廢水的厭氧生物處理是指在沒有游離氧的情況下，以厭氧生物為主對有機(jī)物進(jìn)行降解的一種處理方法，成功的厭氧水解工段去除效率可達(dá)到50%以上。在厭氧生物處理過程中，厭氧處理技術(shù)是一個關(guān)鍵步驟，復(fù)雜的有機(jī)化合物被降解，轉(zhuǎn)化為簡單、穩(wěn)定的小分子化合物，同時釋放出能量，大部分能量以甲烷(CH4)的形式出現(xiàn)，如果厭氧消化過程徹底，最終產(chǎn)物均為CH4、CO2及NH3。該單元可降解有機(jī)物提取水中有效元素能源化利用，同時也為后續(xù)好氧處理做了很重要的前期處理。

結(jié)合理論計算和工程經(jīng)驗(yàn)，推薦USR總池容3000m3，有效容積2400m3，地埋隧道式推流結(jié)構(gòu)，水力總停留時間16d。設(shè)置二組隧道式沼氣池，每組長30m(設(shè)5個分區(qū)，每區(qū)長6m)，池深4m，單拱跨度10m，拱高1m，全鋼砼結(jié)構(gòu)，半地下式。設(shè)置低速推流器2臺，出渣系統(tǒng)2套，人孔12套，生物填料900m3，正負(fù)壓保護(hù)器12套，氣體檢測系統(tǒng)1套，沼液檢測系統(tǒng)1套，池內(nèi)水流溝通12套，沼氣收集系統(tǒng)2套，脫氮回流設(shè)施2套，加套系統(tǒng)12套。

5．5 預(yù)曝氣池

該單元為厭氧環(huán)境轉(zhuǎn)換好氧環(huán)境節(jié)點(diǎn)。設(shè)計規(guī)模為5m×5m×4m，地下鋼砼結(jié)構(gòu);設(shè)污水泵2臺，一用一備，1．5kW，揚(yáng)程7m，出口75mm。

5．6 生物膜池

廢水中存在的各種有機(jī)物以膠體狀、溶解態(tài)的有機(jī)物為主，作為微生物的營養(yǎng)源，與厭氧方法不同，廢水的好氧生物處理是一種有氧的情況下，以好氧微生物為主對有機(jī)物進(jìn)行降解處理。這些有機(jī)物經(jīng)過一系列的生物反應(yīng)，最終以CO2和水無機(jī)物質(zhì)穩(wěn)定下來，達(dá)標(biāo)排放。設(shè)計規(guī)模為12m×5m×4．5m，地下鋼砼結(jié)構(gòu);設(shè)置生物填料160m3，回流泵2臺，曝氣系統(tǒng)一套，風(fēng)機(jī)2臺，一用一備，污泥泵2臺。

5．7 二沉池

該單元主要通過靜置使污泥進(jìn)一步濃縮，將各個處理單元產(chǎn)生的剩余污泥匯集。設(shè)計規(guī)模為3m×3m×4m，地下鋼砼結(jié)構(gòu);設(shè)污泥泵2臺，一用一備，1．5kW，揚(yáng)程10m，出口50mm。

5．8 干化池

進(jìn)過污泥濃縮后的污泥需要進(jìn)一步處理，含水率仍然在98%以上，采用污泥干化場的方式可以減少對機(jī)械壓濾機(jī)等設(shè)備的需求，但需要一定的場地。設(shè)計規(guī)模為10m×10m×1m，地上磚結(jié)構(gòu)，3座輪換使用，總有效面積300m2;底部設(shè)置砂石濾層，利用現(xiàn)有干化設(shè)施，濾液回流到預(yù)曝氣池。

5．9 控制房

普通磚瓦平房20m2，設(shè)置門窗、空調(diào)、辦公桌椅、滅火器等。

5．10 濕式氣柜

配400m3濕式氣柜，存儲甲烷氣(沼氣)，恒壓恒流供給后續(xù)鍋爐燃燒使用。

5．11 沼氣鍋爐

配2t/h純沼氣蒸汽鍋爐一臺，系統(tǒng)提供沼氣含量約65%，低位燃燒值2．3×107J，滿足豆制品生產(chǎn)需求。

5．12 脫硫、凝水及安全水封

配脫硫、凝水、安全水封及沼氣計量裝置各2套。

5．13 加熱系統(tǒng)

在各室采用鍍鋅管制作加熱盤管，采用熱水循環(huán)加熱方式，保證冬季系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行在35℃工位，提高發(fā)酵效果。

5．14 運(yùn)行調(diào)節(jié)系統(tǒng)

運(yùn)行調(diào)節(jié)是系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證，預(yù)設(shè)pH、甲烷、揮發(fā)性有機(jī)酸、水溫、污泥濃度等監(jiān)控系統(tǒng)。

6、消防、環(huán)保與安全設(shè)計

6．1 消防設(shè)計

該工程作為整個生產(chǎn)項目的公用輔助項目，消防統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計，在此不單獨(dú)設(shè)計。

6．2 節(jié)能設(shè)計

該工程設(shè)計節(jié)能措施主要有:污水處理構(gòu)筑物布置緊湊，注意高程布置，減少聯(lián)絡(luò)管渠的水頭損失;設(shè)備選型杜絕采用國家公布的淘汰產(chǎn)品，選用高效率、低能耗的設(shè)備產(chǎn)品;重視計量、儀表、監(jiān)控設(shè)計使用，整個系統(tǒng)能根據(jù)不同的水量和工況調(diào)整設(shè)備運(yùn)行情況，既實(shí)現(xiàn)污水的處理效果，又達(dá)到節(jié)能目的。

6．3 環(huán)境保護(hù)

6．3．1 施工期環(huán)境影響的緩解措施。

6．3．1．1 工程施工棄土的管理。

土方工程施工中產(chǎn)生的土方，應(yīng)本著因地制宜的原則，首先考慮為該工程利用回填，余土就近填入農(nóng)村道路修建。

6．3．1．2 噪音防護(hù)。

施工期間噪音主要為運(yùn)輸車輛的喇叭聲、電動機(jī)聲、混凝土攪拌聲等。晝間施工時要盡量避免各種施工機(jī)械同時啟動，減少對周圍環(huán)境的影響，夜間不施工。

6．3．2 污水處理站對外部環(huán)境的影響。

6．3．2．1 污水處理站排放的尾水。

污水處理站內(nèi)部的生產(chǎn)污水主要為污泥干化池濾液等，返回調(diào)節(jié)池，進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，不會產(chǎn)生新的污染。污水處理站排放的尾水即出水，按照工程設(shè)計出水水質(zhì)能達(dá)到排放要求，回用于農(nóng)田。

6．3．2．2 噪聲。

主要噪聲源為水泵機(jī)組和風(fēng)機(jī)，該項目設(shè)計主要水泵采用潛污泵，非潛污泵采取減震降噪措施;采用低噪聲回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)，并在底座均加減震措施，進(jìn)出氣管上加裝消音器和可曲繞橡膠接頭外，把噪聲控制到最小程度，噪聲對環(huán)境影響不大，可達(dá)到《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》(GB12348—90)中的要求。

7、工程節(jié)能、保溫

7．1 節(jié)能措施

污水處理系統(tǒng)消耗的能源主要是電能，其中又以工藝設(shè)備為重中之重，為降低指標(biāo)、減少單位污水處理的成本，設(shè)計中采取的節(jié)能措施有:通過選擇合理的工藝路線，減少污水提升的次數(shù)，以減低單位污水處理的能耗;注意設(shè)備的合理搭配，處理系統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備選用成熟的高效節(jié)能機(jī)電產(chǎn)品，可使整個系統(tǒng)始終處于高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

7．2 保溫措施

該工程無需保溫措施，不影響工程運(yùn)行。

8、結(jié)論

采用該設(shè)計工藝，可以使豆制品生產(chǎn)廢水資源化、能源化處理，污染物轉(zhuǎn)化成清潔燃?xì)饧淄椋�給企業(yè)帶來較好的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)測算，年生產(chǎn)沼氣474500m3，收入186．65萬元/a;污染物達(dá)標(biāo)排放，年削減COD1839．6t，年削減BOD5855．6t，年削減SS487．62t，對周邊生態(tài)環(huán)境有良好的改善，環(huán)境效益明顯。（來源：安徽省肥西縣環(huán)境監(jiān)測站）