豆制品生产废水主要来源于浸豆、泡豆及蒸煮、压滤废水和冲洗废水，该废水属于高浓度有机废水，有机物含量高，可生化性强，直排环境污染严重。根据文献资料，豆制品废水处理易出现以下问题:①该企业属于间歇生产方式，水量和水质不均匀，排水时间较集中;②高浓度废水在厌氧处理水解酸化段易酸化，是控制难点;③好氧阶段，如采用活性污泥法，易产生污泥膨胀。因此，豆制品生产废水能源化利用显得非常重要。
安徽寿县是著名的豆腐之乡，安徽某豆制品有限公司主要从事豆制品生产销售，日产各类豆制品260t，其生产废水有机物含量高，其中黄浆水CODCr一般在20000～30000mg/L，泡豆水的CODCr为1200～2000mg/L，其他废水CODCr相对较低;废水的C∶N∶P平均为100．0∶4．7∶0．7，可生化性达到0．6～0．7，大都污染物为可降解有机物，适合微生物的生长。为落实好环境保护的要求，必须对其生产废水进行处理，笔者提出厌氧发酵(沼气)—生物膜法处理工艺，以便实现废水的能源化处理，同时达到环境排放标准要求。
1、处理水量、进水质和排放标准
1．1 日处理水量
项目扩建后废水产生量300m3/d，其中黄浆水150m3/d、清洗水150m3/d，取日变化系数1．2，则系统日处理最大废水量为360m3/d。按24h运行，则15m3/h，其中黄浆水7．5m3/h。
1．2 进水水质
浓度最高的黄浆水pH为4～6，SS≤6600mg/L，CODCr≤30000mg/L，BOD5≤14000mg/L。普通清洗水pH为6～8，SS≤130mg/L，CODCr≤220mg/L，BOD5≤76mg/L。
1．3 出水水质
系统排水执行《农业灌溉水质标准》中水作标准:pH6～9、SS≤150mg/L、CODCr≤200mg/L、BOD5≤80mg/L。
2、设计依据
《农业灌溉水质标准》(GB5084—1992)、《地表水环境标准》(GB3838—2002)、《给排水工程结构设计规范》(GBJ69—84)、《室外排水设计规范》(GB50014－2006)、《环境工程手册—废水卷》高等教育出版社、《水处理工程师手册》化学工业手册、《环境设备材料手册》(第二版)冶金工业出版社、《沼气工程设计规范》NY5074—2009、《水解酸化反应器污水处理工程技术规范》(HJ2047—2015)。
3、设计思路
分质处理高浓度黄浆水，清洗水预处理后，混合达标排放;考虑氨氮、酸化等不利因素，预留处置接口;主体处理工艺是预处理+USR反应池+生物膜法;厌氧发酵采用两段多级技术，分段利于培养不同细菌群高效发挥作用，多级发酵可使高浓度废水逐级降低，使残余的有机物彻底分解。
4、处理工艺流程设计
4．1 处理工艺的确定
4．1．1 初沉池。
把进水COD浓度降至20000mg/L以下，必要时利用气浮处理设备。
4．1．2 USR反应池。
主要处理单元采用35℃中温发酵、两段5级推流式分级降解技术，池内设置填料，COD负荷1．0～2．5kgCOD/(m3•d)，把污水中COD浓度从20000mg/L降至1000mg/L，有效容积3000m3，理论沼气产生量900～1300m3/d。
4．1．3 生物膜池。
填料负荷2kgBOD/(m3填料•d)，把污水中COD浓度从1000mg/L降至200mg/L以下(表1)。
4．2 工艺流程设计
该项目的工艺流程如图1所示。
该工艺具有以下特点:
①厌氧发酵采用两段式，产酸和产气段独立进行，提高效率，同时对产气段又分4级降解，可稳定实现降解效果，快速降解COD值到1000mg/L以下。
②2组2条生产线轮换进料，检测和调试系统独立进行，有助于提高生产效率，如有不良结果出现，可以及时调节，具备应急功能。
③充分利用水力条件，注意管道布列，最大程度减少动力消耗，全套装置功率仅为4．55kW•h。
④预设除酸、除氨系统，当两段厌氧首池酸化时，可以投加碱性物质调节，当USR末端池氨氮浓度过高，可以采用化学方式予以去除，以此实现不良工况可调可控。
⑤与公共卫生间连建，粪便水直接进入系统处理，处理后的中水引入冲厕，形成循环，大大改变了卫生环境，节约水资源。
⑥USR末端池具有较高的氨氮含量，可直接回用农田，此沼液不仅具备普通沼液的生物肥效，其氮元素含量更高。
5、构筑物及设备
5．1 集水井
设计规模为3m×3m×3m，地下钢砼结构，设污水泵2台，一用一备，1．5kW，扬程7m，管径65mm。设置气浮机装置一台，采用溶气气浮法，将大量空气溶于水中，形成溶气水，通过释放器骤然减压快速释放，产生大量微细气泡与水中污染物质黏附成絮体上浮，从而迅速去除水中悬浮物质，达到净化的目的。
5．2 调节池
该单元主要是水质均和、平衡水量，削减高峰水量对后续处理单元的冲击负荷，以期降低水量变化对处理效果的影响，设计规模为3m×3m×3m，地下钢砼结构，设污水泵2台，一用一备，1．5kW，扬程7m，管径65mm。
5．3 沉淀池
该单元主要是利用重力的作用使废水中的悬浮物、生物处理后产生的污泥或生物膜与水分离，形成泥水界面。平流沉淀池3m×7m×1．5m，地下钢砼结构，斜底板;平面负荷取1．3。
5．4 USR反应池
在高浓度废水处理工艺中，废水的厌氧生物处理是指在没有游离氧的情况下，以厌氧生物为主对有机物进行降解的一种处理方法，成功的厌氧水解工段去除效率可达到50%以上。在厌氧生物处理过程中，厌氧处理技术是一个关键步骤，复杂的有机化合物被降解，转化为简单、稳定的小分子化合物，同时释放出能量，大部分能量以甲烷(CH4)的形式出现，如果厌氧消化过程彻底，最终产物均为CH4、CO2及NH3。该单元可降解有机物提取水中有效元素能源化利用，同时也为后续好氧处理做了很重要的前期处理。
结合理论计算和工程经验，推荐USR总池容3000m3，有效容积2400m3，地埋隧道式推流结构，水力总停留时间16d。设置二组隧道式沼气池，每组长30m(设5个分区，每区长6m)，池深4m，单拱跨度10m，拱高1m，全钢砼结构，半地下式。设置低速推流器2台，出渣系统2套，人孔12套，生物填料900m3，正负压保护器12套，气体检测系统1套，沼液检测系统1套，池内水流沟通12套，沼气收集系统2套，脱氮回流设施2套，加套系统12套。
5．5 预曝气池
该单元为厌氧环境转换好氧环境节点。设计规模为5m×5m×4m，地下钢砼结构;设污水泵2台，一用一备，1．5kW，扬程7m，出口75mm。
5．6 生物膜池
废水中存在的各种有机物以胶体状、溶解态的有机物为主，作为微生物的营养源，与厌氧方法不同，废水的好氧生物处理是一种有氧的情况下，以好氧微生物为主对有机物进行降解处理。这些有机物经过一系列的生物反应，最终以CO2和水无机物质稳定下来，达标排放。设计规模为12m×5m×4．5m，地下钢砼结构;设置生物填料160m3，回流泵2台，曝气系统一套，风机2台，一用一备，污泥泵2台。
5．7 二沉池
该单元主要通过静置使污泥进一步浓缩，将各个处理单元产生的剩余污泥汇集。设计规模为3m×3m×4m，地下钢砼结构;设污泥泵2台，一用一备，1．5kW，扬程10m，出口50mm。
5．8 干化池
进过污泥浓缩后的污泥需要进一步处理，含水率仍然在98%以上，采用污泥干化场的方式可以减少对机械压滤机等设备的需求，但需要一定的场地。设计规模为10m×10m×1m，地上砖结构，3座轮换使用，总有效面积300m2;底部设置砂石滤层，利用现有干化设施，滤液回流到预曝气池。
5．9 控制房
普通砖瓦平房20m2，设置门窗、空调、办公桌椅、灭火器等。
5．10 湿式气柜
配400m3湿式气柜，存储甲烷气(沼气)，恒压恒流供给后续锅炉燃烧使用。
5．11 沼气锅炉
配2t/h纯沼气蒸汽锅炉一台，系统提供沼气含量约65%，低位燃烧值2．3×107J，满足豆制品生产需求。
5．12 脱硫、凝水及安全水封
配脱硫、凝水、安全水封及沼气计量装置各2套。
5．13 加热系统
在各室采用镀锌管制作加热盘管，采用热水循环加热方式，保证冬季系统稳定运行在35℃工位，提高发酵效果。
5．14 运行调节系统
运行调节是系统稳定运行的重要保证，预设pH、甲烷、挥发性有机酸、水温、污泥浓度等监控系统。
6、消防、环保与安全设计
6．1 消防设计
该工程作为整个生产项目的公用辅助项目，消防统一规划设计，在此不单独设计。
6．2 节能设计
该工程设计节能措施主要有:污水处理构筑物布置紧凑，注意高程布置，减少联络管渠的水头损失;设备选型杜绝采用国家公布的淘汰产品，选用高效率、低能耗的设备产品;重视计量、仪表、监控设计使用，整个系统能根据不同的水量和工况调整设备运行情况，既实现污水的处理效果，又达到节能目的。
6．3 环境保护
6．3．1 施工期环境影响的缓解措施。
6．3．1．1 工程施工弃土的管理。
土方工程施工中产生的土方，应本着因地制宜的原则，首先考虑为该工程利用回填，余土就近填入农村道路修建。
6．3．1．2 噪音防护。
施工期间噪音主要为运输车辆的喇叭声、电动机声、混凝土搅拌声等。昼间施工时要尽量避免各种施工机械同时启动，减少对周围环境的影响，夜间不施工。
6．3．2 污水处理站对外部环境的影响。
6．3．2．1 污水处理站排放的尾水。
污水处理站内部的生产污水主要为污泥干化池滤液等，返回调节池，进入污水处理系统，不会产生新的污染。污水处理站排放的尾水即出水，按照工程设计出水水质能达到排放要求，回用于农田。
6．3．2．2 噪声。
主要噪声源为水泵机组和风机，该项目设计主要水泵采用潜污泵，非潜污泵采取减震降噪措施;采用低噪声回转式鼓风机，并在底座均加减震措施，进出气管上加装消音器和可曲绕橡胶接头外，把噪声控制到最小程度，噪声对环境影响不大，可达到《工业企业厂界噪声标准》(GB12348—90)中的要求。
7、工程节能、保温
7．1 节能措施
污水处理系统消耗的能源主要是电能，其中又以工艺设备为重中之重，为降低指标、减少单位污水处理的成本，设计中采取的节能措施有:通过选择合理的工艺路线，减少污水提升的次数，以减低单位污水处理的能耗;注意设备的合理搭配，处理系统的机电设备选用成熟的高效节能机电产品，可使整个系统始终处于高效运转。
7．2 保温措施
该工程无需保温措施，不影响工程运行。
8、结论
采用该设计工艺，可以使豆制品生产废水资源化、能源化处理，污染物转化成清洁燃气甲烷，给企业带来较好的经济效益。经测算，年生产沼气474500m3，收入186．65万元/a;污染物达标排放，年削减COD1839．6t，年削减BOD5855．6t，年削减SS487．62t，对周边生态环境有良好的改善，环境效益明显。（来源：安徽省肥西县环境监测站）
