某豆制品廠位于杭州市區(qū)內(nèi)，是杭州市最大的豆制品生產(chǎn)(10 t/d)企業(yè)之一，其高濃度有機(jī)廢水系豆制品加工中產(chǎn)生，而低濃度廢水系大豆浸泡、洗滌及衛(wèi)生沖洗時(shí)排出，廢水的水量及水質(zhì)見表1。

表1　豆制品廢水的水量及水質(zhì)

1　工藝流程的確定

根據(jù)豆制品廢水的特點(diǎn)及經(jīng)處理后的廢水接入城市污水管網(wǎng)的要求，對(duì)高濃度廢水采用酸化水解—厭氧消化處理工藝，充分利用其能耗低、處理效率高、耐負(fù)荷并能產(chǎn)生沼氣等特點(diǎn)。

高濃度廢水經(jīng)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(wǎng)。具體工藝流程見圖1。

高濃度廢水在酸化水解池的滯留期為12 h，經(jīng)水解酸化后的酸化液通過水力篩網(wǎng)篩除未被水解酸化的大顆粒豆制品，然后進(jìn)入增溫計(jì)量池，把酸化液增溫至38 ℃，再泵入?yún)捬跸�。厭氧發(fā)酵采用復(fù)合式上流厭氧污泥床工藝，中溫發(fā)酵，水力滯留時(shí)間為84 h，容積負(fù)荷為4.40kgCOD/(m3·d)，COD去除率在95%以上，產(chǎn)沼氣達(dá)510m3/d，產(chǎn)氣率為1.70m3/(m3·d)。厭氧出水經(jīng)沉淀后進(jìn)入配水池與稀廢水混合，最終排入城市污水干管。

水解酸化池的設(shè)置，可以把復(fù)雜且難降解、大顆粒的有機(jī)物水解成易降解的簡(jiǎn)單有機(jī)物，大大降低廢水中的SS含量，此時(shí)廢水的pH值不僅沒有降低，反而有所提高(這主要是與酸化時(shí)間較長(zhǎng)、酸化后期產(chǎn)甲烷菌群的活躍和部分銨離子的產(chǎn)生有關(guān))，這樣可以大大減少?gòu)U水對(duì)厭氧消化的沖擊。

在設(shè)計(jì)厭氧消化池時(shí)，增加了廢水回流設(shè)施的設(shè)置，三相分離器上部的厭氧出水回流至回流罐，與未經(jīng)處理的高濃度廢水混合后再進(jìn)入?yún)捬跸蓿@樣可以提高廢水的pH值，降低進(jìn)入?yún)捬跸薜膹U水COD濃度，減少對(duì)厭氧污泥的局部沖擊，防止厭氧池內(nèi)部酸化反應(yīng)的存在，提高厭氧消化效率。隨著回流比例的調(diào)整，可以大大提高厭氧消化罐的耐沖擊能力。

2　設(shè)計(jì)和施工

由于廠區(qū)內(nèi)可利用的空地很小，進(jìn)行總圖設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合工藝流程，將預(yù)處理各池以及沉淀池和配水池建成重疊型，節(jié)約了建設(shè)用地。

①由于廢水處理設(shè)施正好位于原有的池塘上，其地基承載力和土質(zhì)均勻度都很差，如采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由于其自重大，地基處理費(fèi)用就相當(dāng)高。厭氧罐和貯氣柜設(shè)計(jì)采用德國(guó)引進(jìn)的Lipp罐體，由于罐體自重輕，基礎(chǔ)比較容易處理，費(fèi)用隨之降低。厭氧消化罐高為9 m，直徑為7 m，是地上式圓形Lipp罐。由于對(duì)厭氧消化罐的徑、高比進(jìn)行了調(diào)整，原有的三相分離器就不是很適合。因此，對(duì)三相分離器進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，采用三層鋼結(jié)構(gòu)漏斗式導(dǎo)流板做三相分離器。從使用結(jié)果看，三相分離效果相當(dāng)好，厭氧污泥流失量很小，污泥截留效果明顯。

②沼氣貯氣柜采用干式貯氣柜，由于其自重很小，地基無需進(jìn)行特別處理。而濕式貯氣柜其自重較大，需較大的地基處理費(fèi)用。采用Lipp技術(shù)卷制的干式貯氣柜，柜體為鍍鋅鋼板一次卷制成形的筒體，在柜內(nèi)安裝了貯氣袋和高位控制架，柜外安裝有氣體量的顯示裝置，并同時(shí)安裝了氣袋保護(hù)裝置——氣體超壓保護(hù)器。貯氣袋采用從德國(guó)進(jìn)口的專用沼氣貯氣袋，其使用壽命較長(zhǎng)，并且不需每年進(jìn)行維護(hù)，一年可節(jié)約一筆不小的維護(hù)費(fèi)。

③厭氧消化罐采用Lipp技術(shù)進(jìn)行卷制。筒體材料采用不銹鋼復(fù)合高強(qiáng)度板卷制，在罐頂上部安裝有壓頂槽鋼，采用不銹鋼螺栓與筒體之間的定位，不采用焊接方式。筒體制作完成后，進(jìn)行罐內(nèi)的金屬結(jié)構(gòu)安裝。由于罐體為金屬結(jié)構(gòu)，罐頂可在罐內(nèi)金屬結(jié)構(gòu)完成后再進(jìn)行安裝，這樣給罐內(nèi)的安裝工作帶來了極大的便利。厭氧罐內(nèi)設(shè)有布水器，布水器采用枝狀布水，隔3m2設(shè)有一個(gè)布水頭，布水較為均勻。

三相分離器的安裝是罐內(nèi)金屬結(jié)構(gòu)安裝的重點(diǎn)，由三個(gè)圓錐形正反斗組成，施工要求高、難度大。在施工中充分利用罐頂后施工的特點(diǎn)，三個(gè)圓錐斗在外進(jìn)行拼接，然后到罐內(nèi)進(jìn)行安裝，降低了施工難度和勞動(dòng)強(qiáng)度，工程質(zhì)量也較容易控制，加快了工程進(jìn)度。安裝完成三相分離器和溢流槽后，進(jìn)行罐頂?shù)陌惭b施工工作。罐體保溫材料采用阻燃型的聚苯乙烯泡沫板，外殼采用彩色瓦楞鋼板，瓦楞鋼板采用特制的定位卡頭扁鋼定位，安裝效果良好。Lipp罐體與鋼筋混凝土之間的澆筑采用膨脹混凝土。

3　調(diào)試運(yùn)行

調(diào)試運(yùn)行工作從1996年11月開始，對(duì)水解酸化、厭氧消化進(jìn)行培菌調(diào)試。

①水解酸化：菌種采取自然富集培養(yǎng)，處理水量與厭氧消化進(jìn)水量相匹配，從10m3/d、20m3/d……逐步增加負(fù)荷，1個(gè)半月后達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，處理能力為80m3/d。經(jīng)酸化處理后，出水COD平均從 24 000 mg/L降為16 500 mg/L左右，COD去除率達(dá)30%，pH值為5.5。

②厭氧消化：厭氧菌采用廠區(qū)的陰溝污泥和杭州四堡污水處理廠的厭氧污泥接種，共接種60%含水率的厭氧污泥30 m3，菌種接入?yún)捬豕藓螅尤肷倭可a(chǎn)廢水作為培養(yǎng)基，先進(jìn)行升溫和馴化培養(yǎng)。每天升溫1 ℃左右，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求的38±1 ℃。廢水處理量從10m3/d開始，COD負(fù)荷從0.36kgCOD/(m3·d)逐步增加，1個(gè)半月后，進(jìn)水量達(dá)到80 m3/d，COD負(fù)荷為4.40kgCOD/(m3·d)，出水COD濃度為650 mg/L左右，COD去除率達(dá)96%，出水pH值為7.2，產(chǎn)沼氣為510m3/d，產(chǎn)氣率為1.70m3/(m3·d)。

4　正常運(yùn)行

廢水處理工程運(yùn)行初期，由于水量變化較大(約為60～150m3不等)，廢水濃度波動(dòng)也很大，最低時(shí)CODCr濃度在8 000 mg/L左右，而最高時(shí)CODCr濃度可達(dá)到3×104 mg/L，這給正常運(yùn)行帶來了困難。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)廢水量較大時(shí)其濃度相應(yīng)較低，而水量少時(shí)其濃度就很高，在工程實(shí)際運(yùn)行管理中，根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)水量較大時(shí)采用延長(zhǎng)進(jìn)料時(shí)間同時(shí)減少厭氧消化罐的回流比例，以減少由于水量的增加而對(duì)厭氧消化所產(chǎn)生的沖擊。當(dāng)水量減少而濃度較高時(shí)，加大厭氧消化罐的回流比例和回流時(shí)間，加大回流比可以很好地減少高濃度廢水對(duì)厭氧消化的局部沖擊。經(jīng)過一段時(shí)間的探索，總結(jié)出高濃度廢水與厭氧回流水相混合后的COD濃度在1.5×104 mg/L以下時(shí)，就可以減少對(duì)厭氧消化的沖擊，而將混合廢水的COD濃度控制在1×104 mg/L以下時(shí)，基本上不會(huì)對(duì)厭氧產(chǎn)生沖擊，出水各項(xiàng)指標(biāo)均很正常。

處理工程經(jīng)過近2年的運(yùn)行，效果穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)大的反復(fù)，各單元的處理效果(平均值)與沼氣產(chǎn)氣量見表2。

表2　各單元的處理效果

5　結(jié)論與經(jīng)驗(yàn)

①通過近2年的運(yùn)行，處理效果達(dá)到和超過設(shè)計(jì)指標(biāo)，處理設(shè)備和裝置運(yùn)行正常，說明用水解酸化—厭氧發(fā)酵的工藝處理豆制品廢水是切實(shí)可行的。同時(shí)，采用德國(guó)Lipp技術(shù)與設(shè)備，大大縮短了工程的施工周期，受天氣影響的程度也遠(yuǎn)比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的工程要小，無論在南方或北方，Lipp技術(shù)都比較適合發(fā)展。

②由于采用Lipp技術(shù)卷制的罐體其自重很小，罐體結(jié)構(gòu)受力得到大大改善，對(duì)地基的處理費(fèi)用大大降低，特別是在軟土地基的地區(qū)，工程造價(jià)更是顯著下降。同時(shí)，可以減少大量的日常維護(hù)和檢修費(fèi)用，工程使用壽命也大大延長(zhǎng)。

③增加厭氧消化罐的回流量可以大大減少對(duì)厭氧的沖擊，不必為調(diào)節(jié)pH而多支出藥品的費(fèi)用，可以使運(yùn)行處于低成本狀態(tài)，增加了沼氣出售的收入(該工程產(chǎn)沼氣為510m3/d，若按1.2 元/m3計(jì)，則收入為612 元/d)。

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