厌氧工艺在豆制品废水处理中的应用
摘要：本文主要介绍了几种厌氧工艺在豆制品加工产生的废水处理中的应用。这些厌氧工艺主要有UASB工艺、ABR工艺、中温厌氧工艺、EGSB工艺等，合理设计的厌氧工艺对豆制品加工废水中COD的去除率普遍在80%以上，可为豆制品加工企业的废水处理及反应器的工程设计提供可行的途径和有益的参考。
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.
Key words： soybean products processing;anaerobic process;wastewater treatment。
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1006—4311（2020）15—0262—02。
0 引言。
我国是最早种植和食用大豆的国家，以大豆和豆制品传承至今已有几千年的历史，并产生非发酵豆制品与发酵豆制品两大种类，例如非发酵类豆制品豆皮、腐竹等，发酵如腐乳等，在饮食方面受到广大人民喜爱。近年来，我国豆制品加工产业日新月异，产品种类琳琅满目，食品安全质量也得到极大提高。2019 年，因为播种面积增加11%，而且政府向大豆种植户提供多项补贴，我国大豆产量增至1810万吨，高于2018年的1595万吨。近年来，中国豆制品规模以上企业销售收入增长到1000亿元以上，更加惊人的是，仅仅几年，这些规模以上企业的销售收入几乎增长了一倍。
豆制品加工产业日益发展，随之带来的问题是，加工时产生的废水量的猛增，目前豆制品加工厂的污水治理在规模企业常见办法是生化处理，而众多生化处理工艺中，厌氧工艺不可或缺。
UASB反应器即上流式厌氧污泥床反应器，其工作原理是使污水进入后与底部污泥再次混合接触，污水中的有机物被污泥中的各种微生物经过同化作用或异化作用而分解。反应器内进行以厌氧为主的生化反应，并产生CH4等气体，释放排出。气泡向上不断聚集形成大气泡，之后可能又发生破裂，使得部分颗粒污泥下落。如此反复，混合搅动，最终经三相分离器分离，到达气室，颗粒污泥自身缓慢絮凝，颗粒污泥最终逐渐增大，因自身重量沉降，上清液从溢流堰流出。
有研究表明，利用UASB工艺与CASS工艺合用，针对河北某豆制品厂排放的COD约8000mg/L、SS约300mg/L废水进行处理，在调节池水里停留时间4.8h、沉淀时间1.5h、UASB停留时间14h、CASS曝气时间3.7h、沉淀时间1.7h的条件下，整套工艺COD总去除率达到98.5%左右，达到了良好的去除效果。该研究中发现，沉淀工艺段、厌氧工艺段（UASB）、好氧工艺段（CASS）的COD去除率分别是28%、91%、76%，折算为总COD的去除率的贡献分别是28%、65.5%、5%。可见，厌氧UASB厌氧工艺段的贡献最大。
ABR反应器是一种复杂流态的厌氧反应器，该工艺使用一系列垂直放置的折流板使得废水在其中内沿折流板上下流动，借助于产气使得反应器内的活性污泥上下运动，但是整个反应器内的水流则以较慢的速度作水平推流。由于污水在折流板的作用下，呈上下锯齿形流动，再者经过折流板的阻挡及污泥自身的沉降作用，活性污泥被有效地截留在反应器内。
李林利用ABR厌氧工艺配合MSBR工艺，对娄底某生物视频加工厂的豆制品废水进行了试验，取得了良好效果。
该工程应用关键设计参数如下：ABR反应器有效水深5.0m，停留时间24h，容积负荷2.1kgCOD/（m3·d），池内设置有弹性填料，利于污泥附着生长，强化厌氧处理效果。并在ABR反应器末端设置有穿孔曝气管，强度9m3/m2。同时设计有污泥回流泵，将在中建池的厌氧污泥用污泥泵回流至ABR进水口，补充污泥浓度，同时控制废水碱度平衡。MSBR池有效水深4.9m，停留时间26h，反应池分两个交替序批处理格等。两个序批以6小时为一个周期交替作为排水池和澄清池，曝气气水比25：1。
通过分析表明，经过隔油沉淀的污水及ABR反应器进水COD约2460mg/L，经过ABR反应器处理后，本工艺段出水COD降至480mg/L，去除率达到80.5%，可见ABR工艺段是本工艺中COD去除量最多的工艺段。
发酵温度维持在30～50℃，产气率较高。谢慧星通过实验证明了中温厌氧工艺对豆制品废水处理的效果。实验用废水来源于某豆制品加工厂，COD约16000mg/L左右，SS约550mg/L;活性污泥来源于某公司的颗粒厌氧活性污泥。
实验分为三步，第一步为微生物驯化，控制合适pH和温度，先低浓度进水，再持续升温，控制反应器温度。加入营养液5d后定量取出上清液，再补充等量新的营养液。当温度上升至30℃后，减慢升温速度，最终升温至36℃，相同的办法投加营养液，同时记录产气量。
第二步为低运行阶段，维持中温36℃左右发酵，在产气速率稳定后稳定后，加入定量稀释的豆制品废水，并做好检测。
第三步为高负荷运行阶段，投加未稀释的豆制品废水，并进行同样分析检测。
结果表明，在温度为36℃左右的中温厌氧环境下，反应12小时后，COD去除率达到89.49%，产甲烷势为0.133L/（gCOD）。通过投加少量铁屑试验，证实投加铁屑能明显改善COD去除效率。
厌氧膨胀污泥床反应器上世纪人们在UASB反应器的基础上研究开发的一种更为高效的厌氧反应器。EGSB污泥产率因相对其他工艺较低、占地面积较小，能抗较强的负荷冲击，可以广泛应用于处理低高、低浓度废水而得以广泛应用。
有试验对EGSB工艺处理豆制品废水进行了研究，该实验通过对EGSB反应器在中温条件下处理豆制品废水，考察了进水水质、停留时间（HRT）等因素对EGSB反应器处理该类废水的处理效果的影响。
通过为期3个月的试验，进水COD逐步提升，最终达到1000mg/L，在8.42g/L的接种污泥质量浓度，不排泥，8～20g/L的平均污泥质量浓度，0.5～2d的停留时间的情况下，有机负荷率最高可以达到16.7kg·m—3/d。
试验发现，EGSB反应器在中温（32～35℃）条件下，能够高效地处理高浓度豆制品加工废水，反应器出水COD、BOD5的去除率均能达到85%左右。而且发现水力停留时间不变时，进水COD不会影响处理效果，即去除率维持基本不变;在進水污水COD浓度较高，超过10000mg/L时，如果同时水力停留时间又不超过1d时，会影响处理效果。本试验结论是，EGSB反应器在水力停留时间为1d时，处理效果最好。豆制品废水除了是高有机物废水外，还是高氨氮废水，EGSB通过厌氧氨氧化作用可以去除高达 35%左右的TN;EGSB反应器稳定运行期间，厌氧反应器消耗每克COD的CH4产率为0.08～0.14L/g，CH4含量为 60%～75%。
上述四种典型厌氧工艺均能大幅降解豆制品加工废水中的有机物，对COD的去除率普遍在80%以上，能有效降低后续工艺处理的压力，在豆制品加工行业的废水处理工程中发挥着重要作用。合理设计的厌氧工艺，对整个豆制品废水处理工艺能达标排放起着决定性作用。
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作者简介：肖培（1984—），男，湖南长沙人，工程师，硕士研究生，主要从事给排水、环保。