一、工程概況
豆制品是我國城鄉人民重要的蛋白質食品之一，除豆乳、豆粉等少數現代大豆制品外我國的豆制品主要是傳統豆制品，如豆腐、腐乳、豆豉、腐竹等。豆制品加工根據機械化程度不同，廢水排放量一般為30～50m3/t大豆。安徽某豆制品廠是一家以生產豆干為主的食品廠，大豆加工能力為65t/d左右，廢水產量為2000m3/d。廢水主要來源于生產過程中黃豆清洗浸泡產生的泡豆水以及磨漿產生的黃漿水。根據環保要求，出水水質須達到《污水綜合排放標準》（GB8978—1996）的一級排放標準。進水水質及出水標準見表1。
表1設計進、出水水質
二、工藝流程
廢水首先經過格柵，較大的豆渣等雜質被攔截，防止提升泵、管道、閥門的堵塞。廢水由格柵井進入調節池進行溫度和pH值的調節。廢水在調節池中由蒸汽加熱到適宜溫度后由提升泵輸送到IC反應器進行厭氧處理，廢水中大部分有機物在IC反應器中被去除。隨后IC反應器出水進入污泥選擇器（SST），同時SST中的泥水由提升泵再打入IC反應器中，從而回收隨IC反應器出水流失的顆粒污泥。SST的出水進入氧化溝完成有機物的好氧去除，氧化溝出水經二沉池泥水分離后達標排放。IC反應器產生的沼氣進行有效收集，用于加熱調節池內的廢水和廠內其他設備使用。
圖1廢水處理工藝流程
三、主要處理單元及設計參數
①格柵池。采用機械細格柵，格柵寬為0.5m，柵條間距為4mm。格柵的水下部分為不銹鋼材質，定期刮渣、外運。格柵池設計尺寸為4m×0.7m×3.5m，鋼筋混凝土結構。
②調節池。設計停留時間為12h，總容積為1000m3，設計尺寸為20m×10m×5m，鋼混結構，共分8格，全地下式。設提升泵2臺（1用1備），流量為60m3/h，揚程為280kPa，調節池內設有潛水攪拌器和蒸汽管，用于廢水的充分混合和加熱。
③IC厭氧塔。總容積為1400m3，設計尺寸為Ф10m×18m，材質為碳鋼，內壁防腐。在中溫（34～36℃）條件下水力停留時間為17h，容積負荷為5.7kgCOD/（m3·d），COD去除率達到92%，實際沼氣產量可達2800～3100m3/d。IC反應器下設水封箱一臺，碳鋼材質，設計尺寸為Ф1m×1.5m，用于保證IC集氣罩內的正常氣壓。
④SST。總容積為290m3，設計尺寸為Ф6m×10m，材質為碳鋼，內壁防腐，具有調節IC反應器進水水質和顆粒污泥回流的作用。設提升泵2臺（1用1備），量為60m3/h，揚程為280kPa。
⑤氧化溝。共2座，單座設計尺寸為25m×10m×5m，容積為1250m3，磚混結構，半地下式。設計停留時間為24h，溝內設有4臺功率為1.5kW、葉片直徑為1.8m的推流器，用于溝內廢水的推流和混合。供氧系統采用羅茨風機（2用1備），風量為15m3/min，風壓為50kPa。曝氣采用穿孔管，以一次投資為主，減少運行期間的檢修費用。
⑥二沉池。設計沉淀時間為5h，總容積為400m3，設計尺寸：16m×5m×5m，鋼混結構，半地下式。
四、調試和運行
4.1IC反應器的調試
4.1.1IC反應器的啟動
IC反應器運行60d后，進水量達到2000m3/d，進水COD濃度為3500～4000mg/L左右，容積負荷為5～5.7kgCOD/（m3·d），達到滿負荷運行。穩定運行時期，COD去除率達到92%，VFA一直維持在3mmol/L以下，產氣豐富。穩定期一段時間內的COD去除情況如圖2所示。
4.1.2IC反應器的穩定運行
IC反應器運行60d后，進水量達到2000m3/d，進水COD濃度為3500～4000mg/L左右，容積負荷為5～5.7kgCOD/（m3·d），達到滿負荷運行。穩定運行時期，COD去除率達到92%，VFA一直維持在3mmol/L以下，產氣豐富。穩定期一段時間內的COD去除情況如圖2所示。
圖1廢水處理工藝流程
圖2穩定期的進、出水COD及COD去除率
4.2氧化溝的調試
利用當地污水廠脫水污泥作為接種污泥，將SST出水引入氧化溝內，先采用間歇悶曝方式，悶曝22h，沉淀2h，排掉20%～30%的上清液，再進等量的新鮮廢水，繼續悶曝培養。隨著培養的進行，逐步縮短悶曝時間，加大換水量。在悶曝的第4天，觀察到污泥質量明顯改善，鏡檢結果表明，污泥顏色較淺，菌膠團密實，出現少量輪蟲、鐘蟲且活性較好，此時MLSS為1400mg/L，SV30=10%。污泥活性較好，進一步采用連續動態培養并逐步增加進水量。經過半個月的培養，氧化溝內MLSS達到3000mg/L，SVI=105mL/g。鏡檢發現菌膠團大且密實，鐘蟲、累枝蟲大量出現。出水清澈，COD濃度維持在30～70mg/L，各項指標達到GB8978—1996的一級排放標準，表明活性污泥已培養成熟，氧化溝啟動成功。該工程已于2010年7月通過當地環保部門驗收，至今處在正常運行中。出水水質如表2所示。
表2正常運行期間的出水水質
五、工程效益分析
5.1運行費用
污水處理系統24h運行，每天三班，每班1人，共需配備專職人員3人，兼職化驗與操作。正常運行費用包括電費、人工費以及藥劑費，用電設備為格柵、水泵和風機，電費為0.5元/m3，人工費為0.08元/m3，藥劑費（主要為石灰）為0.3元/m3，總運行費用為0.88元/m3。
5.2沼氣利用的經濟效益
穩定運行時，IC反應器實際沼氣產量為2800～3100m3/d，用于廢水加熱和廠內食堂爐灶。沼氣中甲烷含量達67%，沼氣熱值可達到27MJ/m3以上，而標準煤熱值為29.3MJ/kg，可見本系統產生的1m3沼氣和1kg標準煤的熱值差不多。由此估算，按市場價煤為700元/t計算，則由于產生沼氣而節約的燃煤資金超過2100元/d，具有較大的經濟效益。
六、結論
①采用IC反應器/氧化溝工藝處理豆制品廢水，處理效果穩定可靠，最終出水COD為50mg/L左右，達到一級排放標準。
②當IC反應器進水COD濃度維持在4000mg/L左右時，反應器滿負荷運行，COD去除率＞91%，出水COD濃度＜350mg/L，大大減輕了后續氧化溝的處理負荷。
③系統運行操作簡便，每班只需一人管理，運行費用低。同時，厭氧產沼氣量達2800～3100m3/d，沼氣被有效利用，節約了煤炭資源，具有較大的經濟效益。