“預(yù)處理—UASB-A-O-BAF”組合工藝處理大豆蛋白廢水的研究.pdf

1、大豆蛋白是植物性的完全蛋白質(zhì)，富含人體所必需的8種氨基酸，幾乎與世界糧農(nóng)組織和衛(wèi)生組織推薦氨基酸的組成相符，且在營養(yǎng)價值上，可等同于動物蛋白，在基因結(jié)構(gòu)上也最接近于人體氨基酸，是最具營養(yǎng)的植物蛋白質(zhì)之一[1-2]。我國是大豆生產(chǎn)大國、進口大國和消費大國，據(jù)統(tǒng)計，2012年國產(chǎn)大豆用于食品加工行業(yè)的超過1000萬噸，其中約30％用于大豆蛋白的生產(chǎn)，年產(chǎn)量70多萬噸。大豆蛋白加工在我國發(fā)展迅速，出口量占世界大豆蛋白總交易量的50％以上[3]

2、。
　　大豆蛋白廢水是以大豆為原料經(jīng)過加工制作大豆分離蛋白所產(chǎn)生的廢水，大豆分離蛋白生產(chǎn)工藝主要包括堿溶、酸沉、離心等工序，其中離心段產(chǎn)生大量的乳清廢水，是產(chǎn)生污染源的主要環(huán)節(jié)。大豆分離蛋白簡稱大豆蛋白，該類廢水具有以下特征:
　　(1)廢水主要含多聚糖、蛋白質(zhì)、脂肪酸，另外還有一定量的無機酸和無機鹽等，該廢水顏色呈乳白色;含較多細(xì)小懸浮物，易沉降;大豆蛋白生產(chǎn)廢水中的乳清蛋白，其分子量在2000～20000Dt之間，低聚糖

3、分子量在300～700Dt之間。
　　(2)廢水溫度高、偏酸性，有機物含量高，BOD5/CODCr在0.4以上，易于生物降解;同時，廢水中含有足夠的N、P等營養(yǎng)物可供微生物生長和繁殖。
　　(3)主要水質(zhì)指標(biāo):ρ(CODCr)為12000～23000mg/L，ρ(BOD5)為6000～12000mg/L，ρ(SS)為2200～7350mg/L，ρ（總氮）為670～1000mg/L，pH值為4～5，水溫為50-60℃。

4、　　本論文在查閱大量文獻的基礎(chǔ)上，并通過調(diào)研3家大豆蛋白生產(chǎn)廠家的大豆蛋白廢水現(xiàn)有污水處理廠的運行狀況，經(jīng)過綜合分析，本研究采用“預(yù)處理-UASB-兩級A/O-BAF”組合工藝對大豆蛋白廢水進行實驗，根據(jù)實驗效果，優(yōu)選出各個單元的最佳工藝參數(shù)，然后將本技術(shù)在實際大豆蛋白廢水處理廠中應(yīng)用。
　　實驗部分包括預(yù)處理實驗、“UASB厭氧+A/O好氧”生物處理實驗以及曝氣生物濾池深度處理實驗。
　　第一，預(yù)處理實驗。
　　大豆

5、蛋白廢水預(yù)處理的目的是最大限度的去除廢水中的懸浮物，同時去除部分有機物，以減輕對后續(xù)厭氧生物處理的不利影響。本預(yù)處理實驗采用混凝氣浮，混凝氣浮階段主要研究對大豆蛋白廢水中的CODCr、懸浮物(SS)和總氮的去除效果。本研究擬采取“混凝+兩級氣浮”工藝對大豆蛋白廢水進行預(yù)處理，并且分別對單獨采用混凝沉淀法、“混凝+一級渦凹?xì)飧　币约啊盎炷?一級渦凹+二級溶氣氣浮”處理進行了研究?；炷A(yù)處理實驗在實驗室通過燒杯實驗進行，混凝劑選擇常用的硫酸

6、鋁、氯化鐵、聚合氯化鋁、聚合氯化鐵，助凝劑選擇陰離子聚丙烯酰胺（PAM）。而氣浮實驗選擇以500L/h小試裝置在污水處理廠現(xiàn)場進行;
　　第二，“UASB厭氧+A/O”好氧生物處理實驗。
　　厭氧選用UASB厭氧反應(yīng)器，容積負(fù)荷為6.8kgCODCr/m3·d，利用城鎮(zhèn)剩余污泥做種泥進行啟動，培養(yǎng)出良好的顆粒污泥。好氧實驗選擇兩級A/O工藝，污泥負(fù)荷q=0.15kgCODCr/kgMLSSd，污泥濃度MLSS=6000-10

7、000mg/L，污泥齡SRT=20d。厭氧+好氧均以187.5L/h的現(xiàn)場小試形式在污水廠現(xiàn)場進行;
　　第三，BAF深度處理實驗。
　　本實驗在實驗室進行，建立1.6L/h的上向流BAF小型反應(yīng)裝置，通過對不同填料高度、水力停留時間以及氣水比的對比實驗研究，得出BAF深度處理大豆蛋白廢水時的最佳運行參數(shù)，最終確定大豆蛋白廢水處理達到排放標(biāo)準(zhǔn)。然后，在實驗研究的基礎(chǔ)上，將“預(yù)處理-UASB-兩級A/O-BAF”組合工藝應(yīng)用于

8、實際大豆蛋白生產(chǎn)廠家的廢水處理工程實踐中。
　　本研究的主要結(jié)論如下:
　　(1)大豆蛋白廢水的有機物含量較高，為高濃度有機廢水，可生化性好，適合采用生物處理技術(shù)。本研究在經(jīng)過查閱大量文獻以及對大豆蛋白廢水的水質(zhì)條件進行分析研究的基礎(chǔ)上，確定選用以“UASB厭氧+A/O好氧”為主的生物處理技術(shù)對大豆蛋白廢水進行處理。
　　(2)預(yù)處理中試實驗中，選用的“混凝一級渦凹?xì)飧?二級溶氣氣浮”處理工藝可以去除廢水中的大部分懸浮

9、物，在進水懸浮物高達4000-5000mg/L的情況下，出水懸浮物為1200mg/L左右，解決了廢水懸浮物過高給后續(xù)厭氧反應(yīng)器的啟動運行帶來的消極影響問題。
　　(3)選用城鎮(zhèn)污水處理廠的剩余污泥成功接種UASB反應(yīng)器進行了小試實驗，成功培養(yǎng)出性能良好的顆粒污泥，降低了建設(shè)投資成本。UASB反應(yīng)器滿負(fù)荷正常運行時，容積負(fù)荷達到約6.8kgCODCr/(m3·d)，CODCr去除率90％左右，出水CODCr1000-1200mg/L

10、，處理效果良好。
　　(4)好氧階段采用兩級A/O串聯(lián)設(shè)置、多點布水等設(shè)計，整個A/O好氧處理單元對CODCr的去除率達90％以上，氨氮去除率高達93％以上。
　　(5)兩級A/O階段，好氧硝化部分氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮，然后回流至缺氧A池反硝化不徹底，導(dǎo)致出水中亞硝酸鹽對CODCr濃度有一定的貢獻。經(jīng)過理論、標(biāo)準(zhǔn)溶液和實際水樣的實驗分析，本研究證實了這一理論，并通過增大回流比、重新分配兩級缺氧池的進水比例等措施加強反硝化作用

11、，降低了亞硝酸鹽對CODCr的影響。
　　(6)BAF實驗表明，將BAF技術(shù)應(yīng)用于大豆蛋白廢水的深度處理是可行的，綜合考慮運行成本和排放標(biāo)準(zhǔn)，最佳條件為填料高度80cm，水力停留時間4h，氣水比15∶1。此時的出水CODCr≤60mg/L，BOD5≤20mg/L，氨氮≤5mg/L，懸浮物≤20mg/L，色度≤30。
　　(7)“預(yù)處理-UASB-兩級A/O-BAF”組合工藝應(yīng)用于實際的大豆蛋白廢水處理實踐工程中，系統(tǒng)運行穩(wěn)定

12、，出水CODCr≤60mg/L，氨氮≤5mg/L，懸浮物≤20mg/L，達到《山東省海河流域水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB37/675-2007)一級標(biāo)準(zhǔn)，污水處理費用約2元/m3。
　　(8)本研究實驗部分和實際工程應(yīng)用均表明，“預(yù)處理-UASB-兩級A/O-BAF”組合工藝處理大豆蛋白廢水，運行成本低，處理效果較好，可以為大豆蛋白廢水為代表的高濃度有機廢水的處理工程提供理論和實踐上的指導(dǎo)，切實解決水污染的防治問題，以實現(xiàn)環(huán)境效益