大豆蛋白加工是最近l0多年來中國大豆加工利用的新方向，利用低溫脫溶豆粕，可生產(chǎn)出大豆蛋白粉、大豆組織蛋白、大豆?jié)饪s蛋白、大豆分離蛋白等產(chǎn)品。其中大豆分離蛋白是主要品種，國內(nèi)年產(chǎn)量在5O萬t以上。
目前國內(nèi)的大豆分離蛋白生產(chǎn)廠都采用堿溶酸沉法提取分離蛋白工藝，每生產(chǎn)1t分離蛋白產(chǎn)生約30～35t的乳清廢水。乳清廢水中的有機(jī)物質(zhì)含量較高，因此對該廢水的污染防治就顯得尤為重要。但是對大豆分離蛋白廢水的污染防治，國內(nèi)外沒有統(tǒng)一的技術(shù)模式以及成功的實(shí)例可以參考，所以筆者結(jié)合自己的工作實(shí)踐探討了適宜的大豆分離蛋白廢水的處理工藝.以使處理廢水達(dá)到國家要求的《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978--1996)二級標(biāo)準(zhǔn)。

1污染分析

1.1產(chǎn)污環(huán)節(jié)

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)。車間清洗管道水、罐體的清洗水，也是產(chǎn)生污染的一個環(huán)節(jié)。另外還有偶然的停電或停蒸汽造成的蛋白壞料也會產(chǎn)生污染。

1.2水質(zhì)水量

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，一個萬噸級的大豆分離蛋白生產(chǎn)企業(yè)，1d的乳清廢水排放量在1000m3左右。

2工程實(shí)例介紹

山東嘉華實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司大豆分離蛋白廢水處理一期工程于2005年6月開始調(diào)試，處理乳清廢水約800m3/d，總投資500萬元左右.但是處理效果達(dá)不到環(huán)保要求，又于2006年6月及2007年l1月進(jìn)行了2次改造.經(jīng)過調(diào)試處理效果較好，出水水質(zhì)符合國家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978--1996)二級標(biāo)準(zhǔn)。

各工序?qū)ξ廴疚锏娜コЧ姳?。由表2可以看出，目前該廠的廢水處理工藝對大豆分離蛋白廢水的COD總?cè)コ士蛇_(dá)99.6％，BOD總?cè)コ蔬_(dá)99.7％.SS總?cè)コ蔬_(dá)99.6％。氨氮總?cè)コ蔬_(dá)94.6％，磷酸鹽總?cè)コ蔬_(dá)99.1％。



3實(shí)例分析

3.1蛋白廢水水質(zhì)變化的分析

大豆分離蛋白廢水污染物濃度較高，含有大量的植物蛋白等有機(jī)質(zhì)，富含有機(jī)氮、有機(jī)磷，可生化性好，易于在厭氧條件下水解、酸化及甲烷化發(fā)酵。有機(jī)氮和有機(jī)磷在厭氧條件下分解轉(zhuǎn)化為小分子的氨氮和磷酸鹽，使厭氧出水中氨氮和磷酸鹽的質(zhì)量濃度分別達(dá)到300mvgL和25mg/L左右。UASB厭氧處理后出水中B/C降低為0.174—0.29，可生化性差。UASB出水營養(yǎng)元素比例失調(diào)，m(C)：m(N)：m(P)的比例關(guān)系不利于好氧生物降解。UASB出水中含有高濃度的氨氮和磷酸鹽，易與污水中的鈣、鎂等金屬離子形成沉淀物，富集在管壁上。且大豆分離蛋白原廢水以及厭氧段出水懸浮物較高。

3.2工藝運(yùn)行分析探討

通過對大豆分離蛋白廢水水質(zhì)的分析，在工程方案設(shè)計(jì)時應(yīng)重點(diǎn)針對有機(jī)物、氨氮和總磷含量高，鹽分大等問題，采取有效的技術(shù)措施。

3.2.1預(yù)處理單元

由于乳清廢水的pH較低，需要對其調(diào)節(jié)，以達(dá)到厭氧菌所需要的最適pH范圍。該公司2005年初步設(shè)計(jì)時，采用出水回流調(diào)節(jié)pH，回流比為200％～300％，使厭氧進(jìn)水pH達(dá)到5.2左右。經(jīng)過近la的運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，厭氧處理效果較好，COD去除率達(dá)96％以上.出水懸浮物少；但是厭氧池及其后的出水管道結(jié)晶物質(zhì)較多，產(chǎn)生出水管道堵塞、曝氣頭結(jié)垢等一系列運(yùn)行問題。

為解決管道堵塞問題，公司于2006年6月進(jìn)行了預(yù)處理改造.投加石灰水調(diào)節(jié)pH。石灰的加入一方面起到提升pH的作用，另一方面引入的鈣可以與磷酸根結(jié)合生成磷酸鈣等不溶性沉淀物，不僅起到物化除磷的作用，也減少了厭氧工段鳥糞石等結(jié)晶鹽的形成.同時鈣離子有助于厭氧顆粒化污泥的形成C5)。但是在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)，石灰的加入使污水厭氧處理效果極不穩(wěn)定，出水?dāng)y帶污泥較多，造成厭氧污泥流失嚴(yán)重.導(dǎo)致厭氧處理負(fù)荷逐漸下降，并且厭氧池底部沉積物質(zhì)較多。運(yùn)行近1a后，厭氧處理負(fù)荷下降了40％.厭氧池底部鈣質(zhì)沉積達(dá)2m之深，造成厭氧池布水管道的堵塞，不得不對厭氧池徹底清理。

為徹底解決厭氧污泥流失問題，公司于2007年3月在厭氧池前后各增加一級高效氣浮裝置。前一級氣浮可有效去除厭氧進(jìn)水中的懸浮物.后一級氣浮可有效攔截厭氧污泥的流失，此次改造后，運(yùn)行至今效果較好。

3.2.2水解酸化及厭氧處理單元

水解酸化過程是利用水解酸化菌的特殊作用使長鏈有機(jī)物斷鏈、降解，大分子變成小分子]。水解酸化作為厭氧的預(yù)處理將厭氧發(fā)酵分成兩段，這在理論上是有必要的，一定的酸化程度有助于厭氧發(fā)酵，但是也要控制不要過酸化，過酸化會對厭氧菌有一定的影響，控制水解酸化時間在10h左右即可。

厭氧處理單元目前使用最多的工藝是UASB.該工藝在國內(nèi)應(yīng)用較為廣泛。技術(shù)也比較成熟.并且可以產(chǎn)生有利用價值的沼氣，其作為潔凈能源大大降低了運(yùn)行成本。如果考慮節(jié)省厭氧處理單元的占地面積，采用IC反應(yīng)器，效果也很好。

3.2.3除磷單元

經(jīng)化驗(yàn)分析，厭氧段的結(jié)晶物質(zhì)以及厭氧池底的沉積物質(zhì)是以六水合磷酸鎂銨(俗名鳥糞石)為主的難溶解復(fù)合無機(jī)鹽，該結(jié)晶沉積物易造成管道的堵塞，所以在工藝設(shè)計(jì)時應(yīng)增加化學(xué)除磷單元。

2007年5月經(jīng)改造，在預(yù)處理階段以及好氧處理階段分別增加了除磷單元，添加化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行除磷。在前面的預(yù)處理單元添加石灰調(diào)節(jié)pH已經(jīng)起到了一部分化學(xué)除磷作用，同時在一級氣浮之后添加鐵鹽.保證厭氧進(jìn)水磷酸根的降低，減少厭氧段結(jié)晶鹽的產(chǎn)生。在后段好氧處理單元進(jìn)水之前也添加化學(xué)除磷劑，除去厭氧出水中大量的氨氮及磷酸根。

投加鐵鹽可以提高污泥活性，增強(qiáng)代謝能力；還可去除硫，減少HS對厭氧菌的毒害作用。

3.2.4好氧處理單元

對于經(jīng)預(yù)處理以及厭氧處理后的乳清廢水.其對好氧處理單元的工藝選擇有3個主要功能目標(biāo)：去除COD、BOD等有機(jī)污染物：硝化氨氮、生物脫氮；生物除磷。

氨氮的去除主要是通過硝化、反硝化反應(yīng)，硝化過程是在有機(jī)物碳化過程之后進(jìn)行的，是控制過程，即在COD、BOD降低到一定程度時，硝化過程才能進(jìn)行徹底。因此，在工藝選擇上主要考慮脫氮過程及其效果。
2005年初設(shè)計(jì)時.好氧處理工藝只有曝氣生物濾池，對COD、氨氮的去除滿足不了環(huán)保要求。2006年6月改造時.在曝氣生物濾池之前增加了一級A/O工藝和二沉池。經(jīng)過調(diào)試，運(yùn)行效果明顯好轉(zhuǎn).但是隨著運(yùn)行時間的延長。處理效果波動較大，經(jīng)常出現(xiàn)污泥膨脹、死亡以及添加新的接種污泥的現(xiàn)象。這給污水處理的正常穩(wěn)定帶來了不利影響。

針對上述現(xiàn)象，經(jīng)過多方討論研究，認(rèn)為還應(yīng)在大豆分離蛋白廢水水質(zhì)上進(jìn)行分析。由于大豆分離蛋白廢水鹽分較高，經(jīng)過長時間的運(yùn)行活性污泥邊緣易形成鹽分沉淀(顯微鏡觀察)，影響好氧活性污泥的正常生長，所以污泥死亡率高.污染物去除效果波動大。

為解決上述問題，考慮采取降低污染物的處理負(fù)荷，增加好氧池容的方法。公司于2007年11月進(jìn)行好氧處理單元改造，新增第二級A/O處理工藝，池容為第一級A/O工藝的4倍.由此大大降低了污染物的處理負(fù)荷，其COD負(fù)荷<0.4k(m•d)、氨氮負(fù)荷在0.1k(m•d)。同時運(yùn)行時控制污泥濃度和停留時間。改造后運(yùn)行效果明顯。

3.2.5深度處理單元

從幾家蛋白廠廢水處理系統(tǒng)的運(yùn)行情況來看。好氧單元處理后的出水COD可以達(dá)到200mL以下，如果要考慮將出水COD進(jìn)一步降到100mg/L以下，達(dá)到一級排放標(biāo)準(zhǔn)，需要增加一些深度處理單元，如生物濾池、接觸氧化等兩級氧化處理.或者高效氣浮、活性炭砂濾等物化處理。可以根據(jù)各地的排放標(biāo)準(zhǔn)以及投資情況酌情選擇適當(dāng)?shù)奶幚碓O(shè)施。具體參見http://www.dowater.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

4經(jīng)濟(jì)效益分析

4.1大豆分離蛋白廢水處理工程總投資及構(gòu)成大豆分離蛋白廢水處理工程總投資及構(gòu)成見表3。



由表3可知，大豆分離蛋白廢水處理工程以年產(chǎn)1萬t大豆分離蛋白計(jì)，總投資在500萬元左右。

4.2運(yùn)行成本分析

大豆分離蛋白廢水處理工程運(yùn)行費(fèi)用主要由人員工資、動力電耗、設(shè)備維修費(fèi)用、藥劑費(fèi)以及設(shè)備折舊組成。以年產(chǎn)1萬t的大豆分離蛋白為例，其項(xiàng)目總投資為500萬元.污水處理站每日處理滿負(fù)荷生產(chǎn)水量約1000m，年正常運(yùn)行按330d計(jì)，其運(yùn)行成本見表4。



由表4可以看出，企業(yè)每年投入的污水處理運(yùn)行費(fèi)用為4384X330=144.67萬元，根據(jù)實(shí)際情況污水處理每天產(chǎn)生約5000m沼氣，用于鍋爐助燃實(shí)際相當(dāng)于2.30xlO，J/kg的原煤約4.5t，煤按市場價600元/t計(jì)算.則沼氣產(chǎn)生價值2700元/d，可以在很大程度上降低運(yùn)行成本。

4.3環(huán)境效益分析

大豆分離蛋白廢水處理后各污染物減排指標(biāo)為：COD減排6270t/a，BOD5減排2960t/a，懸浮物減排1626t/a.氨氮減排263t/a。由此可以看出大豆分離蛋白廢水處理的環(huán)境效益十分顯著，由此產(chǎn)生的社會效益也十分巨大。

5結(jié)語

(1)大豆分離蛋白廢水中含有高濃度有機(jī)物和鹽分，采用合適工藝進(jìn)行處理，其出水水質(zhì)可以達(dá)到國家要求的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。

(2)使用石灰來調(diào)節(jié)大豆分離蛋白廢水的pH，利用石灰的化學(xué)除磷作用，可大大降低厭氧池中鳥糞石的形成。

(3)預(yù)處理階段以及后續(xù)處理工段增加高效氣浮工藝，可減少厭氧進(jìn)水中懸浮物的濃度。同時有效降低厭氧污泥的流失。

(4)厭氧處理后的好氧處理單元要考慮脫磷脫氮，氨氮負(fù)荷需控制在0.1kg/m•d)以下，否則很難達(dá)到處理要求。

(5)充分回收利用大豆分離蛋白廢水處理過程中產(chǎn)生的沼氣，可以大大降低污水的運(yùn)行成本。