豆制品廢水處理技術綜述
[摘要]我國的豆制品主要是傳統豆制品，其生產特點是規模小，基本上以作坊式生產、分布廣，所產生的豆制品廢水是一種對環境污染嚴重、影響面較廣且較難處理的典型食品廢水之一。廢水產生量大，有機物濃度高，成分復雜。若未處理或未達到排放標準就排入水體，會造成嚴重的環境污染。本文綜述了豆制品廢水的幾種典型處理工藝，并對其運行效果進行分析。
[關鍵詞]豆制品；廢水；處理工藝；綜述
豆制品是我國城鄉人民重要的蛋白質食品之一，其因蛋白質含量高，氨基酸組成合理，并且有生理活性功能而越來越受廣大消費者的歡迎，我國豆制品的消耗也在不斷增長。但是，在豆制品加工過程中會產生大量的有機廢水。傳統豆制品有非發酵類(豆腐、百頁、素雞、豆腐皮等)和發酵類豆制品(腐乳、豆瓣醬、醬油、臭豆腐等)[1]。豆制品廢水是一種高濃度有機廢水[2]，其COD、BOD5 高至上萬毫克每升，且水量大，主要有洗豆水、泡豆水、漿渣分離水、壓濾水、各生產工藝容器的洗滌水、地面沖洗水等[3]。隨著豆制品加工的不斷擴大，環境污染問題也越來越引起人們的重視[4]，若處理不善，未達標就排入水體，會造成嚴重的環境污染。
豆制品廢水排放相對集中，有機物濃度高，適用于生物方法處理。其污染物大都是可降解的有機物，可生化性達到0.55~0.65；廢水的C：N：P 平均為100：4.7：0.2，適合微生物的生長；除pH 較低外，豆制品廢水的有毒有害物質很少[5]。根據實際工程經驗，豆制品廢水處理易出現以下問題：(1)豆制品生產屬于間歇生產方式，排水時間較集中，水量和水質很不均勻；(2)SS 高達1000~1500 mg/L，厭氧條件下易在廢水表面形成浮渣層；(3)高濃度廢水在厭氧處理過程中易酸化，使厭氧單元的處理效果惡化；(4)好氧階段采用活性污泥法處理，易產生污泥膨脹[6]。以80 年代上海為例，每年排入水體的BOD5 達3000 t 以上，嚴重污染了受納水體[7]。此外，豆制品廢水的N、P 含量高，未經處理排放會導致水體的富營養化。因此，采用適用的豆制品廢水處理工藝是非常必要的。
1、主要處理工藝
對于豆制品廢水的處理，國外從60 年代開始研究并應用于工程實踐[8]；國內70 年代以來也進行了廣泛而深入的研究，其中研究和應用最多的是厭氧與好氧相結合的處理工藝。
1.1 UASB-SBR-砂濾-生物活性炭過濾工藝
北京某豆制品食品工業公司年產1.5 t各類豆腐、2000 t豆制品和10000 t豆漿，生產過程中產生大量的高濃度有機廢水，決定建設一座處理規模為900 m3/d的廢水處理廠。廢水主要由泡豆水、黃泔水及洗滌器具的廢水組成。其中，高濃度廢水的COD為12000mg/L，BOD5為6000 mg/L，SS為1500 mg/L，pH為5~6，水量160m3/d；低濃度廢水COD為2500 mg/L，BOD5為1200 mg/L，SS為1000mg/L，pH為6~7，水量740 m3/d。
本工藝針對豆制品生產廢水水質水量變化大、SS高、易酸化、易產生污泥膨脹等特點，采用UASB-SBR-砂濾-生物活性炭過濾相結合的方法進行處理，在處理工藝中貫徹了分質分流的原則[6]。工程實踐證明，該工藝處理效果良好，最終出水水質COD≤60mg/L，BOD5≤20 mg/L，SS≤50 mg/L，pH為6~8.5，達到《北京市水污染排放標準(試行)》中排入地表水體及其匯水范圍的二級標準。
1.2 酸化水解-厭氧消化處理工藝
杭州市紅光豆制品廠生產豆制品10 t/d，是杭州市最大的豆制品生產企業之一。其高濃度有機廢水系豆制品加工中生產，COD高達24000 mg/L，BOD5為10800 mg/L，SS為12000 mg/L，pH為5，水量80 m3/d；低濃度廢水系大豆浸泡、洗滌及衛生沖洗時排出，COD為400 mg/L，BOD5為180 mg/L，SS為550 mg/L，pH為6，水量250 m3/d。
根據豆制品廢水的特點及經處理后的廢水接入城市污水管網的要求，對高濃度廢水采用酸化水解-厭氧消化處理工藝[9]，充分利用其能耗低、處理效率高、耐負荷并能產生沼氣等特點。高濃度廢水經酸化水解-厭氧消化后，出水與低濃度廢水混合，泵入城市排污管網。水解酸化池的設置，把復雜且難降解、大顆粒的有機物水解成易降解的簡單有機物，大大降低廢水中的SS含量，與此同時使pH有所提高，以減少廢水對厭氧消化的沖擊。處理工程經過近2年的運行，處理效果穩定且達到和超過設計指標，處理設備和裝置運行正常，在低投入、低成本下運行。
1.3 UASB-A/O工藝
河南三色鴿豆業有限公司是目前河南省內規模較大的以生產經營豆制品為主的食品企業，日產各類豆制品10t，目前主要產品有豆腐、豆漿等。豆制品加工過程中產生黃泔水、泡豆殘余水、豆渣漂白廢水，質量濃度高達20×103~30×103 mg/L，水量較小；另一部分廢水來自設備清洗工段。廢水處理廠設計規模300m3/d，進水綜合水質COD為8850 mg/L，BOD5為4880 mg/L，NH3-N為600mg/L，pH為4~5，出水水質COD≤150 mg/L，BOD5≤30 mg/L，NH3-N≤25 mg/L，pH為6~9，執行污水綜合排放標準(GB8978-1996)中二級排放標準[11]。
豆制品廢水排水時間較集中，水量和水質不均勻；SS質量濃度較高，厭氧條件下易在廢水表面形成浮渣層；車間出水溫度較高，廢水極易腐敗酸化，廢水pH一般在4~5左右[12]。針對廢水上述特點，預處理采用氣浮工藝去除浮渣并且設置調節池緩沖水質水量，生化處理采用UASB+A/O工藝去除廢水中的有機物和總氮，出水各項指標達標排放[10]。原水懸浮物濃度高，在進入UASB之前必須去除大部分懸浮物，以減輕對其可能產生的沖擊；原水pH低、揮發性酸含量較高(VFA為1800~3000mg/L)，在進入UASB前調節pH和堿度；采用內循環UASB反應器[13]，出水部分回流到廢水系統，提高UASB反應器對進水水溫和污染物的適應能力，強化進水與厭氧微生物接觸，提高厭氧處理效率。該工程各項指標達到并優于污水綜合排放標準(GB8978-1996)二級排放標準，具有處理效果好、運行穩定、投資和運行費用低的特點，有較高的行業推廣價值。
1.4 折流式厭氧反應器(ABR)-改良序批式活性污泥(MSBR)工藝
湖南婁底某生物食品工廠以豆制品深加工為主，主要生產新型速凍腐竹、腐乳、臘八豆、豆豆鮮等大豆系列產品，廢水中的主要污染物為高濃度的碳水化合物、蛋白質、脂肪等，還有少量的食用油、辣椒、食鹽和食品添加劑等。加工過程中產生的生產廢水一部分濃度很高，COD高達2萬~3萬mg/L，水量較小；另一部分廢水來自大豆浸泡、洗滌及工作人員的生活污水，COD只有400 mg/L左右，水量卻占整個廢水排放量的大部分。該廠結合試驗研究和工程經驗設計了一套以ABR-MSBR為主體的廢水處理站[14] ，其設計處理能力為220 m3/d。原水綜合水質COD為1500~3000 mg/L，BOD5為850~2000 mg/L，SS為200~800 mg/L，NH3-N為25~40 mg/L，TP為4~10 mg/L，pH為4.5~6.5；出水水質COD≤100 mg/L，BOD5≤20 mg/L，SS≤70 mg/L，NH3-N≤15mg/L，TP≤0.5 mg/L，pH為6~9，達《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級標準。
MSBR池屬于改良型SBR工藝，實質是由A2/O工藝與SBR系統串聯而成，具有生物除磷脫氮和連續進水、出水的功能，與傳統的SBR有著本質的區別。MSBR池運行方式為連續進、排水，由于采用恒水位運行，避免了傳統SBR變水位操作水頭損失大、水池容積利用率低的缺點。豆制品加工廢水污染物濃度高，可生化性好。在優化與處理階段的除渣以及臭氣處理的基礎上，通過采用ABR-MSBR好氧生化處理工藝處理，出水可以穩定達到并優于《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級標準，具有處理效果好、運行穩定、投資和運行費用低的特點，有較高的行業推廣價值。
2、結論
(1)豆制品廢水的排放相對集中，水量和水質不均勻，有機物濃度高，成分復雜，較難處理。廢水的產生量一般是大豆重的5倍以上，COD 及BOD5 值達上萬毫克每升，SS 的質量濃度高達1000~1500 mg/L，pH 較低，有毒有害物質很少，可生化性好，適用于生物法處理。
(2)豆制品廢水是一種高濃度有機廢水，對于這類廢水的處理，厭氧生物處理與好氧生物處理相比，具有剩余污泥量少、設施所占空間小的優點；但只通過厭氧處理，很難達標排放，因此一般都會采用厭氧+好氧處理的方法。二者結合，既可取得較好的經濟效益，又使出水達到排放標準。
作者：劉恒明 1，馬媛2，劉靖1，劉晶茹3，鄭麗娜1，李琴濤1(1．大連海洋大學海洋科技與環境學院，遼寧大連 116023；2．新疆華峰環保工程有限公司，新疆烏魯木齊 830011；3．大連海洋大學海洋與土木工程學院，遼寧大連 116023)
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
