腐竹加工产业园生产废水处理工程实例

陈柯楠， 江铁宁， 赵一萌

（河南格恩阳光环境科技有限公司， 郑州 450001）

1 工程概况

河南省新乡市某产业园依托园区附近火电厂过剩高温蒸汽， 整合周边区县腐竹加工企业， 新建1座腐竹加工产业园， 规划将入住8 家腐竹加工企业， 实现产业集中化。 为配套园区发展及地方环保要求， 拟新建废水处理站1 座， 废水经处理后满足GB 3838—2002《地表水环境质量标准》表1 中的Ⅴ类水标准后达标排放。

2 废水水质及水量

2.1 设计规模

该园区8 家企业排水量大小由煮浆台确定， 腐竹生产受季节影响较大， 冬季为企业生产旺季。 经分析发现： 旺季时， 较大规模的企业排放量约为70 m3／d， 较小规模的企业排放量约为35 m3／d， 8家企业生产旺季总排水量约为400 m3／d。 园区生活污水排放量约为30 m3／d， 蒸汽管道终端的冷凝水约为150 m3／d， 其中大部分由罐车运往附近洗浴中心， 少量用于园区生活使用。 生产废水和生活污水统一进入废水处理站。 依据园区生产及季节变化情况， 场站设计处理规模为500 m3／d， 平均处理量为21 m3／h。

2.2 设计进出水水质

该园区为单一的腐竹加工产业园， 原材料以大豆为主， 因此产生的废水成分相对单一， 主要包含： 大豆清洗及浸泡废水、 研磨设备清洗废水、 煮浆台及地面清洗废水、 厂区生活污水、 蒸汽管道终端的冷凝水等。 而加工过程中产生的豆渣及剩余的高浓度黄浆水则由专门的饲料加工企业回收， 不进入废水处理系统中， 因此废水浓度相对较低。 该园区废水水质及排放标准见表1。

表1 废水水质及排放标准Tab. 1 Wastewater quality and discharge standard

3 处理工艺选择及流程说明

该废水季节波动性较大， 且冬季为产水高峰期， 同时地方环保政策规定， 出水水质要求达到地表Ⅴ类水标准。

参考同类型大豆深加工企业及腐竹生产废水处理工程， 发现“厌氧塔-生化”为高浓度大豆深加工有机废水常规处理工艺［1］， 但考虑到本工程预留场地较为拥挤， 现场已有1 座废弃水池， 同时废水浓度相对偏低， 在满足生产工艺需要的前提下删减了投资较大的厌氧塔工艺， 改为投资相对较少的气浮-厌氧水解工艺， 配合生化工艺［2］， 确定了本工程处理工艺， 见图1。

图1 废水处理工艺流程Fig. 1 Process flow of wastewater treatment

废水经人工格栅去除水中的豆皮等大颗粒杂质后进入调节池， 然后通过提升泵进入气浮机， 在提升管中设置管道混合器， 分别投加PAC、 PAM 药剂， 在气浮机中实现微小浮渣的分离。 经处理后的废水通过布水器自流进入厌氧水解池中， 在无游离氧的情况下， 厌氧菌将水体中的有机物降解为简单的小分子有机物， 以减轻后续生化负荷。 出水进入后端生化池中， 本项目生化工艺采用A2O 工艺［3-4］，A2O 工艺是在传统的AO 工艺中增设了生物除磷工艺段。 该工艺中活性污泥菌群在不同池体中分别去除氮、 磷、 BOD5、 SS 等污染物。 经生化处理过的废水进入二沉池， 通过自然沉降达到固液分离的效果， 分离后的上清液进入后端氧化脱色沉淀池， 虽然生化处理阶段已去除了水体中的大部分污染物，但还有部分未被完全降解的大豆皂苷、 大豆异黄酮等污染物， 造成水体透亮、 颜色偏黄， 因此投加1种新型氧化吸附剂， 对尾水脱色絮凝。 尾水经提升泵二次提升进入砂滤罐， 去除难沉降的微小悬浮物， 提高出水水质， 出水经巴氏计量槽达标排放。

4 主要构筑物及设备设计参数

现场原有废弃水池1 座， 钢混结构， 尺寸为27.0 m×9.0 m×5.3 m， 地上1.0 m， 内部设有2 道隔墙， 将池体分割成长度为10 m、 7 m、 10 m 的3个单独池体， 在满足设计及结构强度的前提下， 对池体进行改造处理［5］。 具体结构尺寸如下：

（1） 格栅／调节池。 调节池进口处设提篮格栅1 道， 支架为碳钢结构， 下设DN 80 mm 钢管支撑，内浇筑混凝土， 格栅采用不锈钢材质， 栅隙为5 mm， 格栅框尺寸为0.8 m×0.8 m×0.5 m， 顶部设置手动葫芦1 套。 调节池尺寸为5.0 m×5.0 m×5.3 m，有效水深为3.5 m。 配套提升泵2 台， 潜水推流器1 台， 液位浮球开关1 套实现自动化控制。

（2） 涡凹气浮机。 单座尺寸为5.0 m×1.5 m×2.0 m， 有效水深为1.7 m。 配套曝气机1 套， 刮泥机1 台， PAC、 PAM 加药装置各1 套。

（3） 厌氧水解池。 2 座， 单座尺寸为4.9 m×3.8 m×5.3 m， 池内设φ100 mm 生物填料110 m3， 设计HRT 为9 h， 上升流速为0.56 m／h， 容积负荷为1.6 kg［COD］／（m3·d）。

（4） A2O 池。 厌氧池尺寸为4.6 m×2.4 m×5.3 m， 1 座， 配套潜水搅拌机1 台， 设计HRT 为2.6 h。 缺氧池尺寸为4.6 m×2.4 m×5.3 m， 1 座， 配套潜水搅拌机1 台， 设计HRT 为2.6 h。 好氧池2座， 尺寸分别为9.0 m×7.0 m×5.3 m 和5.0 m×3.8 m×5.3 m， 有效容积为410 m3， 设计HRT 为19.5 h。 长度为9.0 m 的好氧池中增设挡水墙2 道， 使水体以Z 字形流动， 前段池内增设生物填料130 m3。 设计污泥负荷为0.15 kg［BOD5］／（kg［MLSS］·d）， MLSS 为4 000 mg／L， 混合液回流比为200%。

（5） 二沉池。 尺寸为5.0 m×5.0 m×5.3 m， 1座， 采用竖流式沉淀池， 池底均匀布置4 座泥斗，设计表面负荷为0.85 m3／（m2·h）， 污泥回流比为100%， 配套自吸泵2 台。

（6） 氧化脱色沉淀池。 采用前端搅拌反应， 后端絮凝沉淀设计。 前端为两级搅拌反应池， 尺寸为1.2 m × 1.0 m × 3.0 m， 2 座， 反应时间为20 min，药剂质量分数为25%左右， 投加量为50 ～200 mg／L。 后端沉淀区尺寸为7.6 m×2.5 m×5.3 m， 1 座，表面负荷为1.10 m3／（m2·h）， 池内布置高密度斜板， 配套自吸泵2 台。

（7） 砂滤罐。 尺寸为φ1.8 m × 2.8 m， 1 座，碳钢结构， 采用强制过滤， 设计滤速为8.2 m／h。

5 工程设计特点

（1） 考虑到厌氧塔设计的造价过高， 因此改为气浮-厌氧水解工艺， 既满足了中低浓度有机废水的处理需求， 又减少了工程造价。

（2） 生化阶段选用成熟的A2O 工艺， 对COD、BOD5、 氮、 磷等都有较好的去除效果， 考虑到出水水质要求较高， 生化阶段整体停留时间约25 h。

（3） 深度处理阶段选用氧化沉淀-砂滤工艺，进一步去除水体中的难降解污染物， 同时对水体中的色度治理起到一定效果。

6 调试运行效果

园区位于河南省北部地区， 冬季时废水处理系统整体水温偏低， 影响出水水质， 因此在前端调节池内适当增加部分高温冷凝水， 调节整体水温， 使后端生化系统内水温保持在20 ～30 ℃， 适宜的温度保证了菌种的正常繁殖［6］， 后期系统运行正常，各项指标均无大范围波动。

调试运行3 个月， 调试后期在线监测设备投入运行， 各项数据上传地方环保局， 各项水质指标均达到或优于设计要求。 第三方检测数据见表2。

表2 第三方检测报告数据Tab. 2 Third-party inspection report data

7 投资及运维成本

该项目土建部分为原有池体改造， 设备及其他投资为64 万元。 装机总功率为53.15 kW， 运行功率为42.85 kW， 运行费用为2.47 元／m3， 其中药剂费用为0.52 元／m3。

8 结语

（1） 在投资成本及场地受限的情况下， 采用调节池-气浮机-厌氧水解-A2O-二沉池-氧化沉淀池-砂滤的处理工艺， 有效控制了建设总投资， 同时出水水质满足GB 3838—2002 表1 中的Ⅴ类水标准，总投资小， 出水稳定。

（2） 气浮-厌氧水解的运行模式， 既去除了水中豆渣等悬浮物， 又降解了水中的大分子物质， 提高了废水的可生化性。 该工艺设备占地面积小， 对同类型的大豆制品废水有很好的去除效果。

（3） 氧化脱色沉淀池配合过滤器作为深度处理单元， 对去除水体中的难降解无机污染物有显著效果， 且脱氮及脱色效果较高。

（4） 本工程设计在利用原有场地的前提下， 减少了业主方建设投资及后期运维成本， PLC 全自动控制整体操作简便， 无二次污染。