豆制品生產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廢水，有機物含量高，可生化性強，直排環境污染嚴重。根據文獻資料，豆制品廢水處理易出現以下問題:①該企業屬于間歇生產方式，水量和水質不均勻，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;③好氧階段，如采用活性污泥法，易產生污泥膨脹。因此，豆制品生產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，安徽某豆制品有限公司主要從事豆制品生產銷售，日產各類豆制品260t，其生產廢水有機物含量高，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，可生化性達到0．6～0．7，大都污染物為可降解有機物，適合微生物的生長。為落實好環境保護的要求，必須對其生產廢水進行處理，筆者提出厭氧發酵(沼氣)—生物膜法處理工藝，以便實現廢水的能源化處理，同時達到環境排放標準要求。

1、處理水量、進水質和排放標準

1．1 日處理水量

項目擴建后廢水產生量300m3/d，其中黃漿水150m3/d、清洗水150m3/d，取日變化系數1．2，則系統日處理最大廢水量為360m3/d。按24h運行，則15m3/h，其中黃漿水7．5m3/h。

1．2 進水水質

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

系統排水執行《農業灌溉水質標準》中水作標準:pH6～9、SS≤150mg/L、CODCr≤200mg/L、BOD5≤80mg/L。

2、設計依據

《農業灌溉水質標準》(GB5084—1992)、《地表水環境標準》(GB3838—2002)、《給排水工程結構設計規范》(GBJ69—84)、《室外排水設計規范》(GB50014－2006)、《環境工程手冊—廢水卷》高等教育出版社、《水處理工程師手冊》化學工業手冊、《環境設備材料手冊》(第二版)冶金工業出版社、《沼氣工程設計規范》NY5074—2009、《水解酸化反應器污水處理工程技術規范》(HJ2047—2015)。

3、設計思路

分質處理高濃度黃漿水，清洗水預處理后，混合達標排放;考慮氨氮、酸化等不利因素，預留處置接口;主體處理工藝是預處理+USR反應池+生物膜法;厭氧發酵采用兩段多級技術，分段利于培養不同細菌群高效發揮作用，多級發酵可使高濃度廢水逐級降低，使殘余的有機物徹底分解。

4、處理工藝流程設計

4．1 處理工藝的確定

4．1．1 初沉池。

把進水COD濃度降至20000mg/L以下，必要時利用氣浮處理設備。

4．1．2 USR反應池。

主要處理單元采用35℃中溫發酵、兩段5級推流式分級降解技術，池內設置填料，COD負荷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，理論沼氣產生量900～1300m3/d。

4．1．3 生物膜池。

填料負荷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 工藝流程設計

該項目的工藝流程如圖1所示。

該工藝具有以下特點:

①厭氧發酵采用兩段式，產酸和產氣段獨立進行，提高效率，同時對產氣段又分4級降解，可穩定實現降解效果，快速降解COD值到1000mg/L以下。

②2組2條生產線輪換進料，檢測和調試系統獨立進行，有助于提高生產效率，如有不良結果出現，可以及時調節，具備應急功能。

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預設除酸、除氨系統，當兩段厭氧首池酸化時，可以投加堿性物質調節，當USR末端池氨氮濃度過高，可以采用化學方式予以去除，以此實現不良工況可調可控。

⑤與公共衛生間連建，糞便水直接進入系統處理，處理后的中水引入沖廁，形成循環，大大改變了衛生環境，節約水資源。

⑥USR末端池具有較高的氨氮含量，可直接回用農田，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、構筑物及設備

5．1 集水井

設計規模為3m×3m×3m，地下鋼砼結構，設污水泵2臺，一用一備，1．5kW，揚程7m，管徑65mm。設置氣浮機裝置一臺，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，產生大量微細氣泡與水中污染物質黏附成絮體上浮，從而迅速去除水中懸浮物質，達到凈化的目的。

5．2 調節池

該單元主要是水質均和、平衡水量，削減高峰水量對后續處理單元的沖擊負荷，以期降低水量變化對處理效果的影響，設計規模為3m×3m×3m，地下鋼砼結構，設污水泵2臺，一用一備，1．5kW，揚程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，地下鋼砼結構，斜底板;平面負荷取1．3。

5．4 USR反應池

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物進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到50%以上。在厭氧生物處理過程中，厭氧處理技術是一個關鍵步驟，復雜的有機化合物被降解，轉化為簡單、穩定的小分子化合物，同時釋放出能量，大部分能量以甲烷(CH4)的形式出現，如果厭氧消化過程徹底，最終產物均為CH4、CO2及NH3。該單元可降解有機物提取水中有效元素能源化利用，同時也為后續好氧處理做了很重要的前期處理。

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

5．5 預曝氣池

該單元為厭氧環境轉換好氧環境節點。設計規模為5m×5m×4m，地下鋼砼結構;設污水泵2臺，一用一備，1．5kW，揚程7m，出口75mm。

5．6 生物膜池

廢水中存在的各種有機物以膠體狀、溶解態的有機物為主，作為微生物的營養源，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物進行降解處理。這些有機物經過一系列的生物反應，最終以CO2和水無機物質穩定下來，達標排放。設計規模為12m×5m×4．5m，地下鋼砼結構;設置生物填料160m3，回流泵2臺，曝氣系統一套，風機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一步濃縮，將各個處理單元產生的剩余污泥匯集。設計規模為3m×3m×4m，地下鋼砼結構;設污泥泵2臺，一用一備，1．5kW，揚程10m，出口50mm。

5．8 干化池

進過污泥濃縮后的污泥需要進一步處理，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械壓濾機等設備的需求，但需要一定的場地。設計規模為10m×10m×1m，地上磚結構，3座輪換使用，總有效面積300m2;底部設置砂石濾層，利用現有干化設施，濾液回流到預曝氣池。

5．9 控制房

普通磚瓦平房20m2，設置門窗、空調、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，系統提供沼氣含量約65%，低位燃燒值2．3×107J，滿足豆制品生產需求。

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

在各室采用鍍鋅管制作加熱盤管，采用熱水循環加熱方式，保證冬季系統穩定運行在35℃工位，提高發酵效果。

5．14 運行調節系統

運行調節是系統穩定運行的重要保證，預設pH、甲烷、揮發性有機酸、水溫、污泥濃度等監控系統。

6、消防、環保與安全設計

6．1 消防設計

該工程作為整個生產項目的公用輔助項目，消防統一規劃設計，在此不單獨設計。

6．2 節能設計

該工程設計節能措施主要有:污水處理構筑物布置緊湊，注意高程布置，減少聯絡管渠的水頭損失;設備選型杜絕采用國家公布的淘汰產品，選用高效率、低能耗的設備產品;重視計量、儀表、監控設計使用，整個系統能根據不同的水量和工況調整設備運行情況，既實現污水的處理效果，又達到節能目的。

6．3 環境保護

6．3．1 施工期環境影響的緩解措施。

6．3．1．1 工程施工棄土的管理。

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

6．3．1．2 噪音防護。

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

6．3．2 污水處理站對外部環境的影響。

6．3．2．1 污水處理站排放的尾水。

污水處理站內部的生產污水主要為污泥干化池濾液等，返回調節池，進入污水處理系統，不會產生新的污染。污水處理站排放的尾水即出水，按照工程設計出水水質能達到排放要求，回用于農田。

6．3．2．2 噪聲。

主要噪聲源為水泵機組和風機，該項目設計主要水泵采用潛污泵，非潛污泵采取減震降噪措施;采用低噪聲回轉式鼓風機，并在底座均加減震措施，進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，噪聲對環境影響不大，可達到《工業企業廠界噪聲標準》(GB12348—90)中的要求。

7、工程節能、保溫

7．1 節能措施

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

7．2 保溫措施

該工程無需保溫措施，不影響工程運行。

8、結論

采用該設計工藝，可以使豆制品生產廢水資源化、能源化處理，污染物轉化成清潔燃氣甲烷，給企業帶來較好的經濟效益。經測算，年生產沼氣474500m3，收入186．65萬元/a;污染物達標排放，年削減COD1839．6t，年削減BOD5855．6t，年削減SS487．62t，對周邊生態環境有良好的改善，環境效益明顯。（來源：安徽省肥西縣環境監測站）