厭氧工藝在豆制品廢水處理中的應(yīng)用

摘要：本文主要介紹了幾種厭氧工藝在豆制品加工產(chǎn)生的廢水處理中的應(yīng)用。這些厭氧工藝主要有UASB工藝、ABR工藝、中溫厭氧工藝、EGSB工藝等，合理設(shè)計(jì)的厭氧工藝對(duì)豆制品加工廢水中COD的去除率普遍在80%以上，可為豆制品加工企業(yè)的廢水處理及反應(yīng)器的工程設(shè)計(jì)提供可行的途徑和有益的參考。

Abstract： This article mainly introduces the application of several anaerobic processes in the treatment of wastewater from soybean product processing. These anaerobic processes mainly include UASB process， ABR process， medium temperature anaerobic process， EGSB process， etc. The reasonably designed anaerobic process generally removes over 80% of COD in the waste water of soybean product processing， which can be used by soybean product processing enterprises. The engineering design of wastewater treatment and reactor provides a feasible way and useful reference.

關(guān)鍵詞：豆制品加工;厭氧工藝;廢水處理

Key words： soybean products processing;anaerobic process;wastewater treatment

中圖分類號(hào)：X703 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）15-0262-02

0 ?引言

我國(guó)是最早種植和食用大豆的國(guó)家，以大豆和豆制品傳承至今已有幾千年的歷史，并產(chǎn)生非發(fā)酵豆制品與發(fā)酵豆制品兩大種類，例如非發(fā)酵類豆制品豆皮、腐竹等，發(fā)酵如腐乳等，在飲食方面受到廣大人民喜愛(ài)。近年來(lái)，我國(guó)豆制品加工產(chǎn)業(yè)日新月異，產(chǎn)品種類琳瑯滿目，食品安全質(zhì)量也得到極大提高。2019 年，因?yàn)椴シN面積增加11%，而且政府向大豆種植戶提供多項(xiàng)補(bǔ)貼，我國(guó)大豆產(chǎn)量增至1810萬(wàn)噸，高于2018年的1595萬(wàn)噸。近年來(lái)，中國(guó)豆制品規(guī)模以上企業(yè)銷售收入增長(zhǎng)到1000億元以上，更加驚人的是，僅僅幾年，這些規(guī)模以上企業(yè)的銷售收入幾乎增長(zhǎng)了一倍。

豆制品加工產(chǎn)業(yè)日益發(fā)展，隨之帶來(lái)的問(wèn)題是，加工時(shí)產(chǎn)生的廢水量的猛增，目前豆制品加工廠的污水治理在規(guī)模企業(yè)常見(jiàn)辦法是生化處理，而眾多生化處理工藝中，厭氧工藝不可或缺。

1 ?UASB工藝在豆制品廢水處理中的應(yīng)用

UASB反應(yīng)器即上流式厭氧污泥床反應(yīng)器，其工作原理是使污水進(jìn)入后與底部污泥再次混合接觸，污水中的有機(jī)物被污泥中的各種微生物經(jīng)過(guò)同化作用或異化作用而分解。反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行以厭氧為主的生化反應(yīng)，并產(chǎn)生CH4等氣體，釋放排出。氣泡向上不斷聚集形成大氣泡，之后可能又發(fā)生破裂，使得部分顆粒污泥下落。如此反復(fù)，混合攪動(dòng)，最終經(jīng)三相分離器分離，到達(dá)氣室，顆粒污泥自身緩慢絮凝，顆粒污泥最終逐漸增大，因自身重量沉降，上清液從溢流堰流出。

有研究表明，利用UASB工藝與CASS工藝合用，針對(duì)河北某豆制品廠排放的COD約8000mg/L、SS約300mg/L廢水進(jìn)行處理，在調(diào)節(jié)池水里停留時(shí)間4.8h、沉淀時(shí)間1.5h、UASB停留時(shí)間14h、CASS曝氣時(shí)間3.7h、沉淀時(shí)間1.7h的條件下，整套工藝COD總?cè)コ蔬_(dá)到98.5%左右，達(dá)到了良好的去除效果。該研究中發(fā)現(xiàn)，沉淀工藝段、厭氧工藝段（UASB）、好氧工藝段（CASS）的COD去除率分別是28%、91%、76%，折算為總COD的去除率的貢獻(xiàn)分別是28%、65.5%、5%?？梢?jiàn)，厭氧UASB厭氧工藝段的貢獻(xiàn)最大。

2 ?ABR工藝在豆制品廢水處理中的應(yīng)用

ABR反應(yīng)器是一種復(fù)雜流態(tài)的厭氧反應(yīng)器，該工藝使用一系列垂直放置的折流板使得廢水在其中內(nèi)沿折流板上下流動(dòng)，借助于產(chǎn)氣使得反應(yīng)器內(nèi)的活性污泥上下運(yùn)動(dòng)，但是整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)的水流則以較慢的速度作水平推流。由于污水在折流板的作用下，呈上下鋸齒形流動(dòng)，再者經(jīng)過(guò)折流板的阻擋及污泥自身的沉降作用，活性污泥被有效地截留在反應(yīng)器內(nèi)。

李林利用ABR厭氧工藝配合MSBR工藝，對(duì)婁底某生物視頻加工廠的豆制品廢水進(jìn)行了試驗(yàn)，取得了良好效果。

該工程應(yīng)用關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)如下：ABR反應(yīng)器有效水深5.0m，停留時(shí)間24h，容積負(fù)荷2.1kgCOD/（m3·d），池內(nèi)設(shè)置有彈性填料，利于污泥附著生長(zhǎng)，強(qiáng)化厭氧處理效果。并在ABR反應(yīng)器末端設(shè)置有穿孔曝氣管，強(qiáng)度9m3/m2。同時(shí)設(shè)計(jì)有污泥回流泵，將在中建池的厭氧污泥用污泥泵回流至ABR進(jìn)水口，補(bǔ)充污泥濃度，同時(shí)控制廢水堿度平衡。MSBR池有效水深4.9m，停留時(shí)間26h，反應(yīng)池分兩個(gè)交替序批處理格等。兩個(gè)序批以6小時(shí)為一個(gè)周期交替作為排水池和澄清池，曝氣氣水比25：1。

通過(guò)分析表明，經(jīng)過(guò)隔油沉淀的污水及ABR反應(yīng)器進(jìn)水COD約2460mg/L，經(jīng)過(guò)ABR反應(yīng)器處理后，本工藝段出水COD降至480mg/L，去除率達(dá)到80.5%，可見(jiàn)ABR工藝段是本工藝中COD去除量最多的工藝段。

3 ?中溫厭氧工藝在豆制品廢水處理中的應(yīng)用

發(fā)酵溫度維持在30～50℃，產(chǎn)氣率較高。謝慧星通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了中溫厭氧工藝對(duì)豆制品廢水處理的效果。實(shí)驗(yàn)用廢水來(lái)源于某豆制品加工廠，COD約16000mg/L左右，SS約550mg/L;活性污泥來(lái)源于某公司的顆粒厭氧活性污泥。

實(shí)驗(yàn)分為三步，第一步為微生物馴化，控制合適pH和溫度，先低濃度進(jìn)水，再持續(xù)升溫，控制反應(yīng)器溫度。加入營(yíng)養(yǎng)液5d后定量取出上清液，再補(bǔ)充等量新的營(yíng)養(yǎng)液。當(dāng)溫度上升至30℃后，減慢升溫速度，最終升溫至36℃，相同的辦法投加營(yíng)養(yǎng)液，同時(shí)記錄產(chǎn)氣量。

第二步為低運(yùn)行階段，維持中溫36℃左右發(fā)酵，在產(chǎn)氣速率穩(wěn)定后穩(wěn)定后，加入定量稀釋的豆制品廢水，并做好檢測(cè)。

第三步為高負(fù)荷運(yùn)行階段，投加未稀釋的豆制品廢水，并進(jìn)行同樣分析檢測(cè)。

結(jié)果表明，在溫度為36℃左右的中溫厭氧環(huán)境下，反應(yīng)12小時(shí)后，COD去除率達(dá)到89.49%，產(chǎn)甲烷勢(shì)為0.133L/（gCOD）。通過(guò)投加少量鐵屑試驗(yàn)，證實(shí)投加鐵屑能明顯改善COD去除效率。

4 ?EGSB工藝在豆制品廢水處理中的應(yīng)用

厭氧膨脹污泥床反應(yīng)器上世紀(jì)人們?cè)赨ASB反應(yīng)器的基礎(chǔ)上研究開(kāi)發(fā)的一種更為高效的厭氧反應(yīng)器。EGSB污泥產(chǎn)率因相對(duì)其他工藝較低、占地面積較小，能抗較強(qiáng)的負(fù)荷沖擊，可以廣泛應(yīng)用于處理低高、低濃度廢水而得以廣泛應(yīng)用。

有試驗(yàn)對(duì)EGSB工藝處理豆制品廢水進(jìn)行了研究，該實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)EGSB反應(yīng)器在中溫條件下處理豆制品廢水，考察了進(jìn)水水質(zhì)、停留時(shí)間（HRT）等因素對(duì)EGSB反應(yīng)器處理該類廢水的處理效果的影響。

通過(guò)為期3個(gè)月的試驗(yàn)，進(jìn)水COD逐步提升，最終達(dá)到1000mg/L，在8.42g/L的接種污泥質(zhì)量濃度，不排泥，8～20g/L的平均污泥質(zhì)量濃度，0.5～2d的停留時(shí)間的情況下，有機(jī)負(fù)荷率最高可以達(dá)到16.7kg·m-3/d。

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，EGSB反應(yīng)器在中溫（32～35℃）條件下，能夠高效地處理高濃度豆制品加工廢水，反應(yīng)器出水COD、BOD5的去除率均能達(dá)到85%左右。而且發(fā)現(xiàn)水力停留時(shí)間不變時(shí)，進(jìn)水COD不會(huì)影響處理效果，即去除率維持基本不變;在進(jìn)水污水COD濃度較高，超過(guò)10000mg/L時(shí)，如果同時(shí)水力停留時(shí)間又不超過(guò)1d時(shí)，會(huì)影響處理效果。本試驗(yàn)結(jié)論是，EGSB反應(yīng)器在水力停留時(shí)間為1d時(shí)，處理效果最好。豆制品廢水除了是高有機(jī)物廢水外，還是高氨氮廢水，EGSB通過(guò)厭氧氨氧化作用可以去除高達(dá) 35%左右的TN;EGSB反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行期間，厭氧反應(yīng)器消耗每克COD的CH4產(chǎn)率為0.08～0.14L/g，CH4含量為 60%～75%。

上述四種典型厭氧工藝均能大幅降解豆制品加工廢水中的有機(jī)物，對(duì)COD的去除率普遍在80%以上，能有效降低后續(xù)工藝處理的壓力，在豆制品加工行業(yè)的廢水處理工程中發(fā)揮著重要作用。合理設(shè)計(jì)的厭氧工藝，對(duì)整個(gè)豆制品廢水處理工藝能達(dá)標(biāo)排放起著決定性作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]王蘇南，黃評(píng)，劉鋒.A/A/O+MB組合工藝處理豆制品廢水的研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（3）：1257-1259.

[2]劉恒明，馬媛，劉靖，等.豆制品廢水處理綜述[J].廣東化工，2012，39（16）：106-107.

[3]謝慧星，畢亞凡，黃永文.中溫厭氧工藝處理豆制品廢水實(shí)驗(yàn)研究[J].化學(xué)與生物工程，2010，27（8）：87-89.

[4]孫凱，陸曉峰，周保昌，等.EGSB反應(yīng)器處理高濃度豆制品廢水的研究[J].水處理技術(shù)，2010，36（8）：108-112.

[5]劉宇，張國(guó)治，袁東振，等.豆制品廢水綜合利用現(xiàn)[J].狀糧食與油脂，2015，28（3）：22-25.

作者簡(jiǎn)介：肖培（1984-），男，湖南長(zhǎng)沙人，工程師，碩士研究生，主要從事給排水、環(huán)保。