粉丝-蛋白生产废水处理工艺
在我国，制取粉丝所用原料有红薯、绿豆、豌豆等，在粉丝加工生产中，豌豆蛋白能被有效的利用，是制取豌豆蛋白的主要豆类产品之一，粉丝在加工生产过程中排出的废水主要分为两类：高浓度蛋白有机废水及粉丝洗涤废水，该类废水蛋白质含量高、COD、SS、TN和TP浓度高，环境污染特别严重，给天然水体系统带来巨大的污染负荷，严重挑战水环境的安全。因此，如何有效地解决粉丝厂废水处理中存在的高有机物、高氮及高磷问题，减少粉丝生产废水对环境的污染，成为环境领域技术人员迫切需要研究的重点。
山东某食品股份有限公司是一家粉丝生产企业，年生产能力粉丝、粉条10万多吨，高品质功能蛋白0.85万吨，其生产废水量为22500m3/d。在本工程应用中采用“预处理-水解酸化-BIC厌氧反应器(高效的多级内循环反应器)-两级A/O(缺氧/好氧)-深度处理”工艺处理粉丝-蛋白生产废水，使其出水满足《山东省半岛流域水污染物综合排放标准(DB37/3416.5-2018)》和《城镇污水处理厂污染物综合排放标准(GB18918-2002)》标准。
1、设计进水及出水水质
本工程废水主要包括高浓度蛋白废水、粉丝废水、电厂回用浓水及生活污水，具有成份复杂，有机物浓度高、悬浮物浓度高、总氮及总磷浓度高等特点。系统废水水质及排放标准如表1所示。
2、废水处理工艺流程
根据国内外同类废水处理的设计经验，结合本项目工程的进水特点及出水指标要求，最终确定本工程选用以BIC厌氧反应器、两级A/O和深度处理为核心单元的处理工艺，具体工艺流程见图1。
20000m3/d高浓度废水自生产车间经泵泵入调节池，调节水质水量，同时通过冷却塔提升泵进入冷却塔降温(根据温度需要调整冷却塔的开启)，然后通过气浮机提升泵进入气浮系统，通过投加絮凝剂去除废水中的胶体性的悬浮物，然后自流入酸化池，经提升泵进入BIC厌氧反应器，同时进入的还有部分厌氧沉淀池的回流水，在BIC内利用厌氧菌将废水中的有机物分解成甲烷、二氧化碳等气体，去除废水中的大部分有机物。
2500m/d低浓度废水从车间通过泵提升，进入一级A/O池处理。
厌氧沉淀池的出水经管道自流入一级A/O生物池，在将大部分的有机物以及总氮去除，经二沉池沉淀后自流入二级A/O生物池，再进一步的将剩余的有机物以及总氮、总磷等去除，出水自流到三沉池，再自流入混凝反应池及后续的絮凝沉淀池，经混凝反应去除SS的同时进行化学除磷。然后废水经泵提升进入砂滤池，进一步去除废水中的SS后出水进入后续
清水池，最终出水达标排放。
污泥处理系统，污泥主要来自气浮机浮渣、厌沉池、二沉池、三沉池的剩余污泥和絮凝沉淀池的排出污泥，污泥全部进入污泥浓缩池，浓缩完的污泥进入脱水机房进行脱水，脱泥水和浓缩池的上清液回流调节池。
3、构筑物及设备参数
3.1 调节池
设置钢筋混凝土结构调节池1座，用来调节水质水量，尺寸40.0mx20.0mx5.0m，HRT(水力停留时间)=8.3h。调节池配套设备有提升泵3台，2用1备，Q=500m3/h，H=15m，N=37kw；射流泵2台，1用1备，Q=1000m3/h，H=6m，N=30kw；射流曝气器30套；冷却塔1座，Q=1000m3/h，N=45kw；冷却塔提升泵3台，2用1备，Q=500m3/h，H=15m，N=37kw。由于高浓度废水温度较高，尤其是夏天温度高达50℃，故设冷却塔进行降温。
3.2 气浮机
由于生产废水含有大量的蛋白渣等胶体物质，胶体悬浮物对生物处理起到了抑制作用，尤其是对厌氧颗粒污泥的生长、活性具有重大影响，所以废水在进入生物处理前需要进行气浮处理。利用气浮作用将胶体物质从废水中去除。上刮渣下刮泥。气浮系统主要包括溶气罐、溶气水泵、刮渣机、释放装置、空压机、气浮池体等组成。
配套设备有气浮机主体6套，Q=150m3/h；溶气罐6套：回流泵12台，N=15kw：空压机6台，N=3.0kw；撇渣机6台，N=0.55kw；搅拌机12台，N=0.75kw；PAC溶解投加系统2套，N=6.6kw；PAM溶解投加系统2套，N=6.6kw；浮渣提升泵2台，1用1备，Q=200m3/h，H=15m，N=15kw。
3.3 水解酸化池
水解酸化池主要是将废水中的大分子有机物水解为小分子有机物，不溶性有机物分解为溶解性有机物，提高废水的可生物降解性。
水解酸化池1座，钢筋混凝土结构，尺寸30.0mx40.0mx6.0m，有效容积6500m3，HRT=7.7h。水解酸化池配套提升泵3台，2用1备，Q=500m3/h，H=15m，N=37kw。
3.4 BIC厌氧反应器
废水从水解酸化池由泵提升至BIC厌氧反应器内进行厌氧发酵，利用厌氧微生物在厌氧和适宜的温度及pH条件下，分解废水中的有机物，产生CH4、CO2、水和少量的其它气体，使高浓度的有机废水得以初步净化。
厌氧菌中的产甲烷菌最适宜生长的pH值在6.8~7.2之间，而该类废水的pH值在4.5~5.5之间，因为废水进入厌氧罐后由于罐内废水的稀释作用和微生物作用，几乎瞬间就跟厌氧罐内的pH环境一致，而不用调节进水的pH值。
厌氧罐9座，尺寸p13.0mx20.0m，容积负荷：8kgCOD/m3・d；BIC内循环泵14台，9用5备，Q=520m3/h，H=22m，N=55kw；水封罐9座，尺寸φ1.5mx3.0m；沼气柜4座，尺寸φ10.0mx7.5m。
3.5 厌沉池
BIC出水中含有少量的悬浮物，经厌沉池把大部分悬浮物沉淀后，能减轻后续构筑物的负荷，同时保证进入BIC厌氧反应器的回流水中的悬浮物含量。
钢混结构厌沉池4座，尺寸p32.0mx5.0m；刮吸泥机4套，N=0.75kwx2。
3.6 一级A/O池
一级A/O好氧活性污泥法通过硝化反硝化的过程将有机物及含氮化合物降解，即废水中的氨氮在好氧状态下被转化为硝态氮，然后通过污泥的回流在缺氧条件下将硝态氮还原为氮气排入大气中，曝气方式采用射流曝气方式。一级A池钢混结构1座，尺寸42.0mx21.0mx8.0m，有效容积6615m3，HRT=7.0h；一级A射流泵3台，2用1备，Q=600m3/h，H=6m，N=18.5kw；射流曝气器36套。
一级O池钢混结构2座，尺寸54.0mx18.0mx8.0m+42.0mx10.0mx8.0m，有效容积20880m3，HRT=22.2h；一级O内循环泵3台，2用1备，Q=1300m3/h，H=6m，N=37kw；一级O磁悬浮风机3台，Q=100m3/h，P=80KPa，N=150kw；一级O备用罗茨风机2台，Q=42.3m3/h，P=73.5KPa，N=90kw；一级O射流泵9台，6用3备，Q=1300m3/h，H=6m，N=37kw；射流曝气器240套。
3.7 二沉池
因活性污泥池出水中含有大量的活性污泥，利用沉淀池将大部分污泥沉淀分离出来，上清液自流至二级缺氧池。二沉池钢混结构2座，尺寸p28.0mx4.5m；刮吸泥机2套，N=0.75kwx2；污泥回流泵2台，1用1备，Q=1000m3/h，H=6m，N=30kw。
3.8 二级A/O池
通过适当补充碳源，提高废水反硝化能力，进一步降解废水中的总氮及有机物。
二级A池钢混结构1座，尺寸42.0mx21.0mx8.0m，有效容积6615m3，HRT=7.0h；二级A射流泵3台，2用1备，Q=600m3/h，H=6m，N=18.5kw；射流曝气器36套；碳源投加装置1套，20吨PE桶2个，碳源加药泵2台，1用1备，Q=2m3/h，N=1.5kw。
二级O池钢混结构1座，尺寸42.0mx9.0mx8.0m+37.0mx11.0mx8.0m+19.0mx38.0mx8.0m，有效容积11300m3，HRT=12.0h；二级O内循环泵3台，2用1备，Q=1300m3/h，H=6m，N=37kw；二级O磁悬浮风机3台，Q=100m3/h，P=80KPa，N=150kw；二级O备用罗茨风机2台，Q=42.3m3/h，P=73.5KPa，N=90kw；二级O射流泵6台，4用2备，Q=1300m3/h，H=6m，N=37kw；射流曝气器150套。
3.9 三沉池
二级O池出水中含有大量的活性污泥，利用三沉池将大部分污泥沉淀分离出来，上清液自流至深度处理系统。沉淀的污泥一部分回流到二级A/O好氧池中保持池内的生物量，剩余污泥排到污泥处理流程中。
三沉池钢混结构2座，尺寸p34.0mx4.5m；刮吸泥机2套，N=0.75kwx2；污泥回流泵2台，1用1备，Q=1000m3/h，H=6m，N=30kw。
3.10 反应池及终沉池
在三沉池出水中加入絮凝剂，把废水中的细小的悬浮性物质和胶体物质凝结成较大的颗粒，沉淀分离出来，进一步降低水中悬浮物以及去除总磷，保证废水达标排放。
反应池钢混结构1座(分4格)，尺寸11.0mx9.0mx5.0m，反应池搅拌机2台，N=7.5kw；聚合硫酸铁(PFS)投加装置2套，20吨PE桶2个，PFS加药泵3台，2用1备，Q=2m3/h，N=1.5kw：聚丙烯酰胺阴离子(PAM)投加装置2套，5吨PE桶2个，搅拌机2台，N=2.2kw，PAM加药泵3台，2用1备，Q=2m3/h，N=1.5kw。
终沉池钢混结构2座，尺寸p34.0mx4.5m；刮吸泥机2套，N=0.75kwx2；液碱加药系统2套，20吨的玻璃钢罐2套，液碱卸料泵1台，Q=25m3/h，H=8m，N=1.5kw；液碱投加泵2台，1用1备，Q=170L/h，P=5bar，N=0.37kw。
3.11 中间水池
终沉池出水水位已很低，要进行后续处理，需进一步提升，中间水池起到水泵集水井的作用。中间水池钢混结构1座，尺寸11.0mx9.0mx5.0m；中间水池提升泵3台，2用1备，Q=500m3/h，H=15m，N=37kw。
3.12 砂滤池
终沉池出水后还会含有少量悬浮物，经砂滤后达到排放标准。过滤后的出水进入清水池。
活性砂滤池钢混结构3座(单座分4格)，尺寸17.4mx4.5mx5.0m，过滤速度：5m/m2・h；空压机3台，2用1备，Q=2.58m3/min，P=7bar，N=15kw；储气罐1套，V=3m²，P=1.0MPa。
3.13 清水池
过滤后的出水进入清水池，为回用提供缓冲作用。
清水池钢混结构1座，尺寸11.0mx9.0mx5.0m。
3.14 污泥浓缩池
污泥经过浓缩、脱水等一系列处理，把浓度低的污泥压滤成含水率75%左右的泥饼后贮存外运作有机肥。
污泥浓缩池钢混结构2座，尺寸φ16.0mx5.0m；污泥浓缩机2套，N=1.5kw；污泥提升泵3台，2用1备，Q=700m3/h，H=6m，N=22kw；污泥调理池钢混结构1座，尺寸14.0mx7.0mx7.0m，调理池搅拌机2台，N=22kw；污泥进料泵6台，4用2备，Q=50m3/h，H=80m，N=30kw；全自动隔膜厢式压滤机4套，过滤面积400m2，N=22kw；聚丙烯酰胺阳离子(PAM)投加装置2套，5吨的PE桶2个，搅拌机2台N=2.2kw，PAM加药泵2台，1用1备，Q=2m3/h，N=1.5kw。
4、运行效果
污水处理站采用“气浮机-水解酸化-BIC厌氧反应器-厌沉池-一级A/O-二沉池-二级A/O-三沉池-反应池-终沉池-中间水池-砂滤池-清水池”处理工艺，该工艺采用射流曝气，可实现不停产检修，保证生产正常运转，BIC厌氧反应器，两级A/O和深度处理工艺的使用，不仅有效去除废水中的有机物，产生沼气可用于电厂发电，污泥作有机肥，而且能保证氨氮、总氮、总磷、悬浮物稳定达标，工程投资少，运行稳定高效。通过6个多月的连续调试运行，整个系统运行稳定，出水连续达到排放标准。整个污水处理项目经过1年多的工艺运行，废水处理效果见表2。
5、经济技术分析
该污水站工程总投资10960.00万元，其中土建费用投资4280.00万元，设备投资6680.00万元。运行费用5.615元/m3污水，其中电费1.862元/m3污水，人工费0.21元/m3污水，药剂费2.8元/m3污水，还包括企业管理费、利润、税金等。
污水站每天产生沼气量约50000m3，用于沼气发电机组的发电量约为1.6度/m3沼气，则每天的发电量为80000kwh，按0.5元/kwh计，每年(按350天)的收益为1400.00万元。
6、结论
本工程采用“气浮机-水解酸化-BIC厌氧反应器-厌沉池-一级A/O-二沉池-二级A/O-三沉池-反应池-终沉池-中间水池-砂滤池-清水池”处理工艺处理粉丝-蛋白生产废水，出水可达到并优于《山东省半岛流域水污染物综合排放标准(DB37/3416.5-2018)》和《城镇污水处理厂污染物综合排放标准(GB18918-2002)》标准，即COD≤40mg/L、BOD5≤10mg/L、NH3-N≤2mg/L、TN≤15mg/L、TP≤0.4mg/L、SS≤10mg/L、pH6.0~9.0。
采用该工艺处理粉丝-蛋白生产废水，工程投资少、运行费用低、出水水质好、运行效果稳定。在去除大量有机污染物的同时，能产生沼气进行发电，产生的污泥作有机肥，出水可用于灌溉，实现了资源的综合循环应用，具有良好的经济效益和环境效益，这为粉丝-蛋白生产废水处理提供一定的参考依据。（来源：烟台云沣生态环境产业发展股份有限公司）