“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(yíng)養(yǎng)價(jià)值上，可等同于動(dòng)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(yíng)養(yǎng)的植物蛋白質(zhì)之一[1-2]。我國(guó)是大豆生產(chǎn)大國(guó)、進(jìn)口大國(guó)和消費(fèi)大國(guó)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012年國(guó)產(chǎn)大豆用于食品加工行業(yè)的超過(guò)1000萬(wàn)噸，其中約30％用于大豆蛋白的生產(chǎn)，年產(chǎn)量70多萬(wàn)噸。大豆蛋白加工在我國(guó)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(guò)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(jiǎn)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(wú)機(jī)酸和無(wú)機(jī)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(jī)物含量高，BOD5/CODCr在0.4以上，易于生物降解;同時(shí)，廢水中含有足夠的N、P等營(yíng)養(yǎng)物可供微生物生長(zhǎng)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(xiàn)的基礎(chǔ)上，并通過(guò)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(yùn)行狀況，經(jīng)過(guò)綜合分析，本研究采用“預(yù)處理-UASB-兩級(jí)A/O-BAF”組合工藝對(duì)大豆蛋白廢水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)效果，優(yōu)選出各個(gè)單元的最佳工藝參數(shù)，然后將本技術(shù)在實(shí)際大豆蛋白廢水處理廠中應(yīng)用。
　　實(shí)驗(yàn)部分包括預(yù)處理實(shí)驗(yàn)、“UASB厭氧+A/O好氧”生物處理實(shí)驗(yàn)以及曝氣生物濾池深度處理實(shí)驗(yàn)。
　　第一，預(yù)處理實(shí)驗(yàn)。
　　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(shí)去除部分有機(jī)物，以減輕對(duì)后續(xù)厭氧生物處理的不利影響。本預(yù)處理實(shí)驗(yàn)采用混凝氣浮，混凝氣浮階段主要研究對(duì)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(jí)氣浮”工藝對(duì)大豆蛋白廢水進(jìn)行預(yù)處理，并且分別對(duì)單獨(dú)采用混凝沉淀法、“混凝+一級(jí)渦凹?xì)飧　币约啊盎炷?一級(jí)渦凹+二級(jí)溶氣氣浮”處理進(jìn)行了研究?；炷A(yù)處理實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室通過(guò)燒杯實(shí)驗(yàn)進(jìn)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(shí)驗(yàn)選擇以500L/h小試裝置在污水處理廠現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行;
　　第二，“UASB厭氧+A/O”好氧生物處理實(shí)驗(yàn)。
　　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(jìn)行啟動(dòng)，培養(yǎng)出良好的顆粒污泥。好氧實(shí)驗(yàn)選擇兩級(jí)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(chǎng)小試形式在污水廠現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行;
　　第三，BAF深度處理實(shí)驗(yàn)。
　　本實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，建立1.6L/h的上向流BAF小型反應(yīng)裝置，通過(guò)對(duì)不同填料高度、水力停留時(shí)間以及氣水比的對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究，得出BAF深度處理大豆蛋白廢水時(shí)的最佳運(yùn)行參數(shù)，最終確定大豆蛋白廢水處理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。然后，在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，將“預(yù)處理-UASB-兩級(jí)A/O-BAF”組合工藝應(yīng)用于

8、實(shí)際大豆蛋白生產(chǎn)廠家的廢水處理工程實(shí)踐中。
　　本研究的主要結(jié)論如下:
　　(1)大豆蛋白廢水的有機(jī)物含量較高，為高濃度有機(jī)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(guò)查閱大量文獻(xiàn)以及對(duì)大豆蛋白廢水的水質(zhì)條件進(jìn)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(duì)大豆蛋白廢水進(jìn)行處理。
　　(2)預(yù)處理中試實(shí)驗(yàn)中，選用的“混凝一級(jí)渦凹?xì)飧?二級(jí)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(jìn)水懸浮物高達(dá)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(guò)高給后續(xù)厭氧反應(yīng)器的啟動(dòng)運(yùn)行帶來(lái)的消極影響問(wèn)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(jìn)行了小試實(shí)驗(yàn)，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(yùn)行時(shí)，容積負(fù)荷達(dá)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(jí)A/O串聯(lián)設(shè)置、多點(diǎn)布水等設(shè)計(jì)，整個(gè)A/O好氧處理單元對(duì)CODCr的去除率達(dá)90％以上，氨氮去除率高達(dá)93％以上。
　　(5)兩級(jí)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(duì)CODCr濃度有一定的貢獻(xiàn)。經(jīng)過(guò)理論、標(biāo)準(zhǔn)溶液和實(shí)際水樣的實(shí)驗(yàn)分析，本研究證實(shí)了這一理論，并通過(guò)增大回流比、重新分配兩級(jí)缺氧池的進(jìn)水比例等措施加強(qiáng)反硝化作用

11、，降低了亞硝酸鹽對(duì)CODCr的影響。
　　(6)BAF實(shí)驗(yàn)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(yùn)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(shí)間4h，氣水比15∶1。此時(shí)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(jí)A/O-BAF”組合工藝應(yīng)用于實(shí)際的大豆蛋白廢水處理實(shí)踐工程中，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定

12、，出水CODCr≤60mg/L，氨氮≤5mg/L，懸浮物≤20mg/L，達(dá)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(jí)標(biāo)準(zhǔn)，污水處理費(fèi)用約2元/m3。
　　(8)本研究實(shí)驗(yàn)部分和實(shí)際工程應(yīng)用均表明，“預(yù)處理-UASB-兩級(jí)A/O-BAF”組合工藝處理大豆蛋白廢水，運(yùn)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(jī)廢水的處理工程提供理論和實(shí)踐上的指導(dǎo)，切實(shí)解決水污染的防治問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益